Piotrze, nie miałem zamiaru Ciebie obrażać czy ośmieszać. Jeśli tak to odebrałeś to przepraszam. Przytoczyłem tę anegdotę, aby zobrazować, że błędnie postawiona teza oraz jej obrona za wszelką cenę, może doprowadzić do błędnych wniosków.
Swoimi eksperymentami wykonałeś dobrą robotę, ale przeskoczyłeś do kategorycznych wniosków zbyt szybko. Pamiętaj, że to co napiszesz tutaj pójdzie w świat. To co działa w Twoim przypadku, na Twojej bardzo mocno zmodyfikowanej płycie, nie oznacza, że jest prawdziwe dla każdego przypadku. Płyt i przetwornic ZX Spectrum było 5 modeli, plus modyfikacje zalecane przez producenta. Do swoich eksperymentów wziąłeś płytę wydania 2, która ze swojej konstrukcji (w wersji fabrycznej) generuje najlepszy obraz w ZX Spectrum, nawet bez modyfikacji.
Uważam, żeby wyciągnąć daleko idące wnioski, należałoby zrobić testy od początku, czyli w płycie bez modyfikacji i najlepiej w wydaniu 6A. Dlaczego 6A? Ponieważ te płyty generują najgorszej jakości obrazy, a każda wymiana stabilizatora liniowego na przetwornicę DC-DC kończy się paskami na ekranie i innymi przypadłościami, np. rozmywaniem konturów liter.
Aby dobrze poznać i zbadać zjawisko, następnie postawić i obronić tezę, że wymiana stabilizatora na dowolną przetwornicę DC-DC nie ma wpływu na jakość generowanego obrazu, należałoby zacząć od eksperymentów od początku, a następnie podmieniając newralgiczne komponenty osiągnąć „ideał” i stan nirwany.
Wydawałoby się, że układ zasilania w ZX Spectrum jest prosty, lub wręcz prymitywny i w sumie tak jest. Ale z drugiej strony jest to układ naczyń połączonych, w którym zmiany w jednej części mogą znacząco wpływać na jakość zasilania innego obwodu. Zacznę więc od początku, od zasilacza i opiszę w skrócie co tam masz. Opis mój jest opisem laika nie-elektronika.
1. Zasilacz
Na temat zasilaczy ZX Spectrum napisano już dużo lub zbyt dużo, a nie mam zamiaru rozprawiać się ze wszystkimi mitami. Oryginalny zasilacz jest zasilaczem niestabilizowanym i jego napięcie wyjściowe silnie uzależnione jest od obciążenia. Z założenia konstrukcyjnego wewnętrznego układu zasilania ZX Spectrum, powinien od dostarczać napięcie od 7.5 V do ok 14 V. Poniżej 7.5V stabilizator liniowy 7805 nie będzie pracował poprawnie, a powyżej 14V przetwornica dostanie po garach oraz pamięci dolnego RAMu mogą je otrzymać w przypadku awarii tranzystora TR4. Należy pamiętać, że wielu użytkowników ZX Spectrum używa zasilaczy impulsowych, które mogą generować dość poszarpane napięcie na wyjściu, z powodu oszczędności w ich konstrukcji, a co za tym idzie ceny.
2. Stabilizator i linia +5 V (rys. 1)
Układ stabilizacji jest bardzo oszczędnościowy i o ile kondensator C50 można by pominąć o tyle C34 (wyjście ze stabilizatora) jest o stosunkowo małej pojemności. Dla stabilizatora liniowego, cokolwiek tam będzie, będzie pasowało. W przypadku wymiany 7805 na przetwornicę DC-DC o nieznanej konstrukcji i niewiadomego pochodzenia, na wyjściu pojawi się +5V z dodatkami, wynikającymi ze złego wewnętrznego jej filtrowania. Te przetwornice działają na rożnych częstotliwościach i bardzo często powyżej częstotliwości słyszalnych przez człowieka.
3. Wewnętrzna przetwornica DC generująca -5 V i +12 V (rys. 2)
Pominę teorię działania tej przetwornicy i założę, że jest ona sprawna. Warto wspomnieć, że jej częstotliwość pracy jest silnie uzależniona od obciążenia, im mniejsze obciążenie tym niższa jej częstotliwość pracy (od ok. 1-2 kHz w górę). W przypadku braku obciążenia na wyjściu, ona nie ruszy z miejsca. Przyjemy przypadek kiedy ona działa i jest obciążona. Generowane napięcie przez nią idzie przez diodę D15 na układy cyfrowe oraz zasila obwody analogowe (przez rezystor R52). W tym miejscu jest wpięty pierwszy duży „zbiornik” C44. Na jakość filtracji +12V oraz tego co przychodzi z linii +9 V (wprost z zasilacza oryginalnego z transformatorem i brumieniem 50 Hz lub nowoczesnej chińszczyzny z całym spektrum zakłóceń) oraz impulsami generowanymi przez przetwornicę wewnętrzną. Jeśli kondensator C44 jest stary, którego ESR wzrosło znacząco, nie będzie wystarczająco szybko reagował na zmiany. W konsekwencji naładuje się i tyle. W Twoim przypadku wsadziłeś tam kondensator o niskim ESR, czyli bardzo dobrze i sprawnie reaguje na zmiany napięcia. Porównaj sobie przebiegi napięć na anodzie i katodzie diody D15.
4. Linia +12 V do zasilania obwodów cyfrowych (rys.3)
Z kondensatora C44 zasilanie +12 V jest brane do zasilania dolnych układów RAM. Wejście zasilania do co drugiej kości pamięci 4116 jest bocznikowane przez kondensator odsprzęglający (C5 do C8). W wydaniach 1, 2 i 3 fabrycznie zastosowane były kondensatory o pojemności 47 nF, ale od wydania 4 płyty mają one pojemność 22 nF. Pamięci 4116 nie są idealne i podczas ich pracy potrafią nieźle nabruździć po linii +12 V, słynne „jail bars” na ekranie.
Nie wiem jakie kondensatory zamontowałeś w swojej płycie, ale podejrzewam, że mają one pojemność co najmniej 100nF. Czyli poza dobrym i „szybkim’ kondensatorem C44 dołożyłeś 4 sztuki 5x większych pojemności (ceramiki) o bardzo niskim ESR. „Jail bars” nie zobaczysz, bo nie mają gdzie powstać.
5. Linia +12 V A do zasilania obwodów analogowych (rys. 4).
Inżynierowie Sinclaira oddzielili zasilanie części analogowej od części cyfrowej w bardzo prosty sposób, rezystor i dodatkowy kondensator (C45) o pojemności 100uF. Jeśli w miarę przyzwoitej jakości jest napięcie dla części cyfrowej, to dodatkowa filtracja miała pomóc tylko w uzyskaniu stabilnego i wolnego od zakłóceń zasilania dla układu LM1889. W tym przypadku zwykły kondensator elektrolityczny wystarczał. Pamiętajmy, że piszemy o układzie z wczesnych lat 80-tych i telewizorach analogowych z kineskopem. Obecnie chyba większość podpina Speccy do hiper-duper nowoczesnego telewizora LCD z układami polepszaczy obrazu, filtrów wyostrzających, podnoszących częstotliwość wyświetlania z 50 do 100 lub więcej Hz.
6. Zasilanie i tranzystory obwodu wideo (rys. 5).
Układ wyjściowy z enkodera PAL jest „obrabiany” tak, aby mógł być podany na modulator TV. W układzie niefortunnie zastosowano szybkie tranzystory ZTX313, które mają to do siebie, że ich szumy własne są dość spore. Wymiana ich na tranzystory typu BC549/550 pozwala na podniesienie jakości sygnału wideo. Zasilane one są prost z linii +5 V, która także zasila całą logikę, procesor, ULA, ROM i pamięci. Co prawda zasilanie tego obwodu jest dodatkowo filtrowane przez kondensator C25 o pojemności 22 uF, a w przypadku stabilizatora liniowego i obrazu wyświetlanego na analogowym telewizorze było wystarczające.
Wracając do Twojej eksperymentalnej płyty, skoro masz super gładkie zasilanie po C44, to po C45 nic nie dzieje się, nic nie jest tam podłączone, co mogłoby wprowadzać zakłócenia. Wymiana stabilizatora liniowego 7805 na szumiącą przetwornicę DC-DC nie będzie miało wpływy na obraz, ponieważ masz cały układ filtrowania zasilania zbyt dobry i ekonomicznie nieuzasadniony w latach 80-tych.
Stabilne i czyste zasilanie do generatora sygnały PAL, nie wpłynie negatywnie na obraz generowany przez ten układ. Co innego jeśli C44 i C45 będą stare, o dużym ESR, kondensatory odsprzęglające w liniach +5 V i +12 V będą w wersji ekonomicznej (wydania 4 i 6A), dołożysz do tego kiepski zasilacz impulsowy, a na deser podmienisz stabilizator liniowy na przetwornicę DC-DC o marnej filtracji, szumy i zakłócenia mogą nałożyć się, ale także mogą znosić się.
Dobrze, że bawisz się, eksperymentujesz, ale nie pisz kategorycznych wniosków po jednym eksperymencie na egzemplarzu specjalnie spreparowanym do zabaw.