Zdroj pro PMD 85...

Zdroj poslouží zároveň jako podstavec pod monitor

INTEL 8080 vyžaduje tři napájecí napětí –5 V,  +5 V a +12 V. Navíc vyžaduje přesné pořadí zapnutí  i vypnutí napájecích napětí. V PMD 85 máme mikroprocesor MHB8080A, coby nelicencovanou kopii 8080.

Příručka [PMI 80] to zmiňuje explicitně, protože má k napájení jen volně visící kabely

Proč tři napájecí napětí

Asi se ptáte, k čemu potřebuje procesor –5 V, když v něm nejsou žádné operační zesilovače. Říká se tomu  [substrate biasing] něco jako předpětí pro substrát, pro křemíkovou desku na které jsou tranzistory procesoru. Má to tři výhody. 

– Sníží to parazitní kapacity kolem tranzistorů, takže procesor může běžet rychleji. 

– Stabilizuje to prahová napětí potřebná k sepnutí tranzistorů, což vede ke spolehlivějšímu běhu.

–  Předpětí substrátu omezí svodové proudy tekoucí vypnutými tranzistory, díky tomu se čip méně hřeje.

Novější Zilog Z80, taková vylepšená verze 8080 od stejných autorů už má v sobě [nábojovou pumpu] a záporné napětí si generuje sám.

Odpověď na druhý dotaz – k čemu je procesoru nápájecí napětí +12 V je mnohem jednodušší. 

– Je to pull-up napětí pro výstupní tranzistory, přes vnitřní pull-up rezistory. Souvisí to také se schopností budit sběrnici a rychle řídit připojené komponenty.

– Interní výstupní logika 8080 pracuje s tranzistory, které pro plné a rychlé sepnutí potřebují vyšší napětí než standardních +5 V. Tranzistory 8080 jsou vyrobené technologií NMOS tj. má jen jeden tranzistor N-kanálový MOS. (Novější CMOS má vždy pár tranzistorů, pro logickou 0 a pro logickou 1.) Pokud má NMOS jenom jeden trazistor a chceme postavit třeba invertor, tak potřebujeme jeden tranzistor jako spínač do logické 0 (pull-down) a druhý tranzistor trvale zapnutý místo rezistoru jako zátěž (pull-up). Na čipu je mnohem snazší a levnější vyrobit další tranzistor než přesný rezistor. Už v tomto příkladu je vidět možný problém, kdy pro logickou 1 potřebujeme, aby pull-up tranzistor vytáhnul výstup k napájecímu napětí; jenže NMOS není dokonalý vodič, vznikne nám úbytek v podobě prahového napětí a klidně při 5V logice by nám zbyly třeba jenom 3 V. Řešení bylo použít interní logiku s horním napájecím napětím +12 V, logickou 1 pak máme někde kolem 10 V a to je hodně robustní a šumu odolná logické jednička. Pak už zbývá jen připojit výstupní buffer, který v případě naší interní 10 V logické 1 připojí na výstup čisté napájení +5 V abychom byli TTL kompatibilní s běžnou 5 V logikou.

Proč záleží na pořadí připojení napájení

Pořadí zapnutí je –5 V, + 5 V, +12 V. Vyžadovaná je ochrana, aby v případě výpadku –5 V bylo ihned odpojeno +12 V. Možný problém spočítá v tom, že –5 V se odčítá od +5 V a v místě, kam vede +12 V pak je opravdu přesně +12 V. Pokud by záporné napětí vypadlo, sečtou se nám obě kladná napětí a čipu to opravdu neudělá dobře.

Pořadí vypnutí je opačné.

Asi tak nějak...

Požadavky na zdroj PMD 85

Web [schotek.cz] poskytne potřebné informace a zapojení konektoru na PMD 85.

+5V : zvlnění max. 50 mV, odběr max. 2A

+12V : zvlnění max. 50 mV, odběr max. 1A

-5V (+/- 5) : zvlnění max. 50 mV, odběr max. 0.4A

Požadavky hravě splní zdroj [Mean Well RT-65A]. Teď ještě řídit tři relé pro pořadí sepnutí a vypnutí a máme to. Čtvrté relé, spínající 12 V, ale s cívkou pouze na 9 V připojenou mezi kladnou a zápornou 5 V větev poslouží jako ochrana proti výpadku záporného napájení. Toto zapojení používal původní zdroj pro PMD, tak ho považuji za dostatečné (ač ho můžeme označit za sedlácké).

Konektory XT60 jsou spolehlivé řešení (STL [do panelu], [na kabel])

Celý zavřený zdroj nehřeje ani po celodenním provozu.
(Přístrojová pojistka na 1A)