Restauración de ZX81 (i)

El ordenador a restaurar es un ZX81, lanzado en 1981 por Sinclair Research y sucesor del ZX80, ambos modelos muy populares en el Reino Unido debido a su bajo precio y disponibilidad.

El motivo de la restauración es doble, por un lado corregir defectos existentes en este equipo en particular, como la membrana de teclado que se encuentra fuera de servicio, y por otro lado realizar un cambio de componentes que permita ampliar la vida útil del equipo.

En particular, las actuaciones serán las siguientes:

  • Reemplazo de ULA 2C184E por ULA 2C210E, más moderna y sin problemas de falta de back porch.
  • Instalación de disipador de calor sobre la nueva ULA recién colocada, permitirá aumentar la vida útil de este componente dada su temperatura de servicio, generalmente elevada.
  • Instalación de placa ZX81CCB (tratamiento digital de señal de vídeo e introducción de back porch independientemente de la versión de ULA instalada) y modificación para salida de vídeo compuesto.
  • Ampliación de memoria RAM  hasta 32KB por medio de un módulo CY62256NLL, memoria estática tipo CMOS de bajo consumo.
  • Reemplazo de procesador NEC Z80 por procesador Zilog Z84C, tipo CMOS de bajo consumo.
  • Reemplazo de regulador de tensión LM7805 por regulador de tensión conmutado de 5V y 1A, permitiendo aumentar la eficiencia y evitando la necesidad de instalar un disipador de calor.
  • Reemplazo de ROM por entorno de desarrollo en ensamblador ASZMIC.

Desde el punto de vista funcional y/o estético, se realizarán las siguientes actuaciones:

  • Instalación de membrana de teclado nuevo stock.
  • Limpieza de contactos.
  • Instalación de tacos de goma y tornillos inicialmente no disponibles.

La restauración se dividirá en dos entradas, en la primera de ellas se realizará la totalidad de las actuaciones descritas anteriormente, con excepción de la instalación del regulador de tensión conmutado y de la ampliación de memoria que, inicialmente, se ampliará solamente a 16KB para, en la siguiente entrada, realizar la ampliación completa al máximo de 32KB.

El material inicialmente necesario para la restauración consta de los siguientes elementos:

  • Procesador Zilog Z84C0006PEG.
  • ULA Ferranti 2C210E.
  • Módulo SRAM Cypress CY62256NLL 256-KBit (32KB x 8).
  • Módulo PROM 2364 ASZMIC.
  • Placa ZX81CCB.
  • Regulador de tensión conmutado de tres patillas, tensión de salida 5V y corriente admisible de 1A.
  • Disipador de calor 40 pin.
  • Zócalo de 40 pin.
  • Zócalo de 28 pin.
  • Cable para conexiones.
  • Pasta térmica.

Se retira en primera instancia la ULA versión 2C184E poniendo cuidado en aprovechar este elemento. Se instala a continuación un zócalo de 40 pines y la nueva ULA versión 2C210E. Sobre ésta, se instala con cuidado el disipador de calor de 40 pines, empleando para ello pasta térmica y dejando secar.

Material
Material
Retirada de ULA y colocación de zócalo
Retirada de ULA y colocación de zócalo
Instalación de placa ZX81CCB
Instalación de placa ZX81CCB

Por la parte trasera de la placa, lado contrario a componentes, se sueldan los cables de la placa ZX81CCB en los lugares indicados en su manual de instrucciones. Habrá que regular la placa teniendo en consideración la nueva ULA que se ha instalado, una vez más según lo indicado en el manual.

Se procede a continuación a realizar la ampliación de memoria, siguiendo el esquema disponible a través del siguiente enlace. Se retiran los dos integrados de memoria 2114 que inicialmente conformaban la memoria del sistema, nuevamente con extremo cuidado para poder reutilizar estos integrados en otros proyectos.

Se instala a continuación el zócalo de 28 pines en la posición indicada como IC4 en la placa madre, cerrando a continuación con un cable el puente LK2 situado a la derecha de esta posición. Sobre este zócalo se monta el integrado SRAM CY62256NLL levantando cinco de sus patillas (1, 2, 22, 23 y 26) para evitar que estén en contacto con el zócalo. Estas cinco patillas se conectarán a continuación a los lugares indicados en el enlace anterior, a saber: GND, cátodo de D3, GND, cátodo de D1 y cátodo de D5, respectivamente.

En caso de desear que quede activado el modo HRG8, se puede conectar el pin 27 con el 28 a través de una resistencia de 10K ohm.

Detalle de integrado CY62256NLL ya cableado
Detalle de integrado CY62256NLL ya cableado
Verificación de memoria disponible
Verificación de memoria disponible
Resultado de verificación
Resultado de verificación

Se procede a continuación a retirar el procesador NEC Z80, y a la instalación de un zócalo de 40 pines y del Zilog Z84C sobre él. Se observa en las fotos adjuntas a continuación el aspecto final, con los nuevos integrados montados sobre zócalo y con el disipador de calor colocado sobre la nueva ULA.

Al mismo tiempo, se retira el integrado con la ROM original y se instala en su lugar la PROM que contiene el entorno de desarrollo ASZMIC, realizándose una verificación sencilla de funcionamiento.

Finalmente, y tal y como se ha mencionado anteriormente, la totalidad de los integrados que se han retirado se guardarán para ser reutilizados en otros proyectos. Se realiza una comprobación y limpieza final de la placa madre y de los integrados.

Aspecto final de la restauración
Aspecto final de la restauración
Verificación de funcionamiento en entorno ASZMIC, ejemplo de volcado de memoria
Verificación de funcionamiento en entorno ASZMIC, ejemplo de volcado de memoria
Material retirado
Material retirado

En la siguiente entrada se efectuará la retirada del regulador de tensión LM7805 y de su disipador de calor, así como la instalación del regulador de tensión conmutado en sustitución del anterior. Se efectuará al mismo tiempo la continuación de la ampliación de memoria aquí efectuada para ampliar la misma hasta el valor máximo que permite el integrado instalado.

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