Zx spectrum схема

Технические характеристики

  • Процессор: КР580ВМ80А на частоте 1,78 МГц.
  • ОЗУ: 32 КБ — 16 микросхем К556РУ6 (4116).
  • ПЗУ: 2 КБ — УФПЗУ КС573РФ2 (2716).
  • Видеоподсистема: только текстовый режим 25 строк на 64 символа. Применялся «контроллер алфавитно-цифрового терминала» КР580ВГ75 совместно с «контроллером прямого доступа к памяти» КР580ВТ57 (i8257). Последний также использовался для регенерации динамической памяти. Символы для знакогенератора прошиты в ПЗУ (КС573РФ2, 2 КБ, используется только половина объёма). Курсор формировался аппаратно ИС КР580ВГ75.
  • Клавиатура: изначально была оригинальная герконовая (у моделей лета 1990 г). Потом простая матрица с контактами на замыкание (очень подверженная дребезгу контактов), обслуживалась полностью программно через порт ввода-вывода КР580ВВ55 (i8255).
  • Звук: довольно оригинально в качестве источника звука использовался контакт процессора IE (разрешение прерываний). Поскольку прерывания в компьютере не использовались, он был свободен.
  • Внешние устройства: в качестве устройства для хранения программ применялся бытовой кассетный магнитофон. К одному свободному порту КР580ВВ55 могло подключаться внешнее 8-битное устройство.

♦ УЗЕЛ СИНХРОНИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО КАДРА.

Сигналы синхронизации и формирования телевизионного
кадра, а также управления регенерацией ОЗУ формируются аппа-
ратно из сигналов на выходах счетчиков D3-D6. На выходе
счетчика D3 вырабатываются сигналы НО, HI, Н2 и НЗ. Инверти-
руя сигнал НО, получаем сигнал CAS для тактирования микрос-
хем ОЗУ. Сигнал RAS, переключающий адресные мультиплексоры
D15, D16, получается задержкой сигнала НО на один такт (вы-
ход 9 элемента D2). Инвертированный сигнал RAS служит для
тактирования процессора. Сигнал «SCREEN» — признак экранной
области — служит для загрузки сдвиговых регистров D33, D41.
Сигнал «BORDER» — признак бордера — загружает в регистры
стробируемых мультиплексоров D30, 1)31 атрибуты цвета бор-
дера .

Сигналы на выходах D3-D6 и триггеров микросхемы D8 служат
для определения номеров позиции в строке и номеров строк в
кадре. На выходе 3 элемента D44 вырабатывается строчный
синхроимпульс SS. На выходе 6 элемента D40 вырабатывается
кадровый синхроимпульс KS с частотой 50 Гц. С такой же час-
тотой элемент D1 (выход 10) вырабатывает сигнал прерывания
IHT, по которому во время обратного хода луча телевизора
производится опрос kj> хвиатуры и других устройств ввода.

В компьютере не обязательно применять кварц с частотой 14
(или 7) МГц. Схема синхронизации допускает настройку на час-
тоту генератора довольно в широких пределах. Для этой цели
предназначены перемычки SA2, которыми можно изменять коэффи-
циент пересчета счетчика D4. Включение входов предустановки
счетчика D4 в зависимости от частоты кварца показано в таб-
лице на схеме компьютера (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (вклейка)). При
частоте генератора, кратной 500 кГц, возможно получение
стандартной частоты кадровых синхроимпульсов (50 Гц). Если
частота Вашего кварца не кратна 500 кГц, то нужно установить
перемычки в положение, соответствующее ближайшей указанной в
таблице частоте. Устойчивость синхронизации телевизора не
пострадает. Естественно, что при изменении частоты генера-
тора изменится быстродействие компьютера, но это не страшно,
так как при вводе с магнитной ленты компьютер настраивается
на частоту следования сигналов с магнитофона.

♦ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО.

Узел динамического ОЗУ объемом 48К байт включает в себя
собственно микросхемы памяти D21-D28 типа 565РУ5, мультип-
лексоры D15-D19 типа 555КП11 и буферный регистр 555ИР22
(D32). Здесь емкость микросхем 565РУ5 используются не пол-
ностью, так как старшие 16К байт адресного пространства про-
цессора отведены постоянному запоминающему устройству. Муль-
типлексоры D15, D16 формируют адреса при обращении процес-
сора к ОЗУ, a D17-D19 — адреса регенерации и обращения к еи-
деообласти ОЗУ.

♦ УЗЕЛ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА.

Узел формирования видеосигнала собран на сдвиговых ре-
гистрах D33, D41 и D35, стробируемых мультиплексорах D30,

D31, мультиплексоре D36, элементах D11 (выходы 3, 6, 11),
D13 (выход 11), D43 (выход 12) и транзисторах VT4-VT10.

В сдвиговый регистр D33 в конце цикла обращения к данным
изображения по сигналу SCR заносятся эти данные в параллель-
ном коде, а затем выдаются в последовательном коде с часто-
той ТИ. В конце цикла обращения к данным атрибутов по зад-
нему фронту сигнала Н2 во внутренние регистры мультиплексо-
ров D30, D31 заносятся атрибуты. Сдвиговый регистр D35 за-
держивает сигнал данных изображения на время между загрузкой
сдвигового регистра D33 и загрузкой внутренних регистров
мультиплексоров D30, D31. При нахождении луча вне границ ви-
деополя регистры мультиплексоров D30, D31 загружаются со
вторых входов данными, поступающими с регистра бордера
(D39). Переключением входов мультиплексоров D30, D31 управ-
ляет сигнал «BORDER»•

Окончательную обработку последовательного кода данных ви-
деоизображения производит элемент D11 (выход 3). При наличии
высокого уровня на выходе 12 мультиплексора D31 на вход 1
элемента D11 проходят импульсы «моргания» «FLASH» с выхода
11 счетчика D7. На вход 2 элемента D11 поступают последова-
тельные данные изображения «VBYTE» с выхода сдвигающего ре-
гистра D35. С выхода 3 элемента D11 данные изображения с
атрибутом «моргания» поступают на вход 1 микросхемы D36, уп-
равляя выборкой цвета точки или цвета поля. На вход 15 этой
же микросхемы поступает смесь строчных и кадровых синхроим-
пульсов с элемента D11-11 (если используется телевизор типа
УПИМЦТ) или с элемента D43-12 (для телевизора типа ЗУСЦТ).
На выходах 4, 7 и 9 мультиплексора D36 вырабатываются сиг-
налы цветов. На выходе 12 этой микросхемы вырабатывается
сигнал, предназначенный для увеличения яркости цветовых сиг-
налов, который складывается с каждым цветовым сигналом на
резисторно-диодной матрице (диоды VD5-VD7 и резисторы R29-
R38). Затем видеосигналы цветности через эмиттерные повтори-
тели на транзисторах VT4-VT6 поступают на разъем «TV». Эти
же сигналы суммируются на резисторной матрице (R42-R44), к
ним прибавляется сигнал «SYHC» (смесь кадровых и строчных
синхроимпульсов) через резисторы R32, R41, и эта смесь пос-
тупает на эмиттерный повторитель VT7, образуя сигнал «VIDEO»
для чернобелого телевизора. Причем каждый из сигналов цвет-
ности поступает на суммирование через резисторы разного но-
минала, чтобы превратить цветное изображение в чернобелое
полутоновое.

Транзисторы VT8-VT10 формируют инвертированные сигналы
R,G,B. В зависимости, от используемого телевизора выбор пря-
мых или инверсных сигналов R,G,B осуществляется перемычками

♦ МИКРОСХЕМЫ ПЗУ.

Вместо микросхем К573РФ4 можно применить К573РФ6 или их
зарубежный аналог — ПЗУ типа 2764. При этом схема включения
не изменится. В крайнем случае, вместо двух К573РФ4 можно
использовать восемь микросхем типа К573РФ2 или К573РФ5 (за-
рубежный аналог — 2716), включив их по схеме, показанной на
рис. 1.1. Здесь дешифратор 555ИД7 осуществляет выбор нужной
микросхемы ПЗУ. Конечно, их придется смонтировать на отдель-
ной плате, расположив ее рядом с основной. При этом наг-
рузка на адресные шины возрастет и желательно, чтобы шины
адреса были буферированы. Возрастет и потребляемый ток.

Есть еще один способ уменьшить количество дефицитных мик-
росхем ПЗУ. Для втого запишите в микросхему К573РФ2 или
К573РФ5 коды из таблицы ПРИЛОЖЕНИЯ 3, и установите ату мик-
росхему на место ROMO, отогнув предварительно у нее вывод
21. Соедините вывод 21 с контактом панели 28. Произведите на
плате изменения, показанные на рис. 1.2. Жирными линиями вы-
делены вновь введенные элементы и связи, а перечеркнутые
связи нужно разорвать.

В ПЗУ будет записана резидентная програима-загрузчик.
После включения она производит проверку ОЗУ в адресах О —
16384, куда потом будет загружена операционная система.
После завершения теста на экран выводится:

ft-ОАО CODE

Введите с магнитофона программу «МОНИТОР-16К» (совпадает
с содержимым ROMO-ROM1, время ввода около 1,5 минут), кото-
рая загрузится в адреса 0-16384 ОЗУ и будет залрпцена от дос-
тупа. Дальнейшая работа не отличается от работы со стандарт-
ной версией ПЗУ. Можно работать со всеми програкмами и возв-
ращаться в ОС кнопкой «RESET». После выключения питания при-
дется снова загрузить «МОНИТОР-16К».

После таких изменений можно использовать и другие версии
ОС, например, с русским шрифтом и т. д.

♦ МИКРОСХЕМА ОЗУ.

Можно смело использовать микросхемы 565РУ5 с индексами Б,
В, Г. С микросхемами 565РУ5Д могут возникнуть сложности
из-за их низкого быстродействия. Но можно попробовать до-
биться надежной работы микросхем 565РУ5Д, снижая частоту
тактового генератора. Без изменения схемы можно ставить
565РУ7, соединив их выводы 1 с общим проводом, но их емкость
будет использована лишь на четверть. В принципе, возможно
применение микросхем 565РУ6, но их потребуется 32 штуки плюс
дополнительные схемы дешифрации подобно тому, как это было
сделано при замене 573РФ4 на 573РФ2. Конструкция получается
громоздкой и сложной, поэтому схема такой доработки не при-
водится.

♦ МИКРОСХЕМ* СЕРИИ 555 И ОСТАЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТЫ.

Все микросхемы серии 555 можно без ограничений менять на
аналогичные микросхемы серии 1533. Некоторые могут быть
также заменены на микросхемы серий 155 или 531. Возможности
замены регистров, мультиплексоров, счетчиков и других мик-
росхем в схеме Зонова на микросхемы серий 155 и 531 ограни-
чены, в основном, тем, что их входы подключены к выходам
микросхем памяти или процессора, которые имеют невысокую
нагрузочную способность. Можно заменить на серии 531 и 155
мультиплексоры D17-D19 и D36, а также счетчики D3-D6 и неко-
торые логические микросхемы, не нагружающие шины процессора
и ОЗУ.

Что касается микросхем D30-D33 (по схеме Зонова), то их,
в принципе, можно заменить на микросхемы серии 531, но с ус-
ловием, чтобы выходы микросхем ОЗУ были нагружены не более,
чем на один-два входа микросхемы серии 531, а остальные
подключенные к ним микросхемы были из серии 555 или 1533. То
же самое можно сказать про микросхемы, нагружающие шины про-
цессора .

Регистр D32 можно заменить на 555ИР23, проинвертировав
сигнал WRBUF на входе 11, как это предусмотрено на предлага-
емой схеме (перемычка SA6). По функциональному назначению
регистру 555ИР22 полностью аналогичен регистр 580ИР82, но у
него, к сожалению, отличается разводка выводов и больше
энергопотребление. Регистр 555ИР9 в схеме Зонова можно заме-
нить на два регистра 555ИР16, включив его как в нашей схеме
(D33, D41). В обеих схемах регистры 555ИР16 можно заменить
на 555ИР1. Схему включения менять не надо.

В нашей схеме в качестве формирователей шин адреса можно
применить любые предназначенные для этого микросхемы
(580ИР82, 555АП4 и др.) в соответствующем включении, а в ка-
честве двунаправленного буфера шины данных идеально подходят
микросхемы 555АП6, 580ВА86. Счетчик 561ИЕ10 можно заменить
на 555ИЕ19 (отличается цоколевка!). Компаратор 554С.АЗ заме-
ним на 521САЗ, отличающийся типом корпуса и нумерацией выво-
дов. Операционный усилитель 140УД1208 можно заменить на
140УД12 без изменения схемы, или на 140УД6 (140УД608), иск-
лючив резистор, подключенный к выводу 8. Транзисторы можно

ставить любые из серий КТ315, 312, 342, 3102.