Неизвестный Синклер - Модели - Блоки питания (Часть 1) Неизвестный Синклер ZX80 ZX81 ZX Spectrum ZX Spectrum + ZX Spectrum 128 ZX Spectrum +2 ZX Spectrum +2A/B ZX Spectrum +3 Периферия Блоки питанияЧасть 1 Трансформатор плюс выпрямительС середины 60-х годов Клайв Синклер занимался разработкой и производством различной бытовой электроники. В тот период успешно продавались наборы для сборки усилителей. После начала их выпуска возникла потребность в недорогих и надежных источниках питания. Для этих целей в 1966-70 годах в Sinclair Radionics разработали блоки PZ.3-PZ.8, представлявшие собой отдельные модули, предназначенные для использования в составе наборов. Они состояли из трансформатора, выпрямителя и фильтра. Аналогичные блоки выпускались другими компаниями, и PZ.3-PZ.8 не имели перед ними существенных преимуществ. Как и другую продукцию Синклера, блоки питания можно было купить, лишь заказав по почте. Для этого требовалось заполнить купон, публиковавшийся вместе с рекламой, приложить к нему чек, либо почтовую квитанцию об оплате и выслать в Sinclair Radionics:Блоки питания серии PZ , имели схожий внешний вид и габариты: Рабочие характеристики, близкие к предельным, часто приводили к сильному нагреву трансформатора в PZ.3-PZ.8. А поскольку защиты по току и от коротких замыканий не предусматривалось, блоки иногда выходили из строя. Для решения этой проблемы в 1975 году был выпущен модуль PZ.8 Mk3, представлявший собой ограничитель тока:Наиболее надежный блок питания из когда-либо доступных для самостоятельной сборки. Уникальная схема делает невозможным выход из строя из-за перегрузки и даже короткого замыкания. Это стало возможно благодаря оригинальному решению на принципе ограничения обратного тока. Насколько нам известно, ничего подобного нет ни у одного из аналогичных блоков, исключая дорогое лабораторное оборудование. Пульсации и остаточный шум уменьшены почти до нулевого уровня. Разумеется, этот блок отлично подойдет для сборки Project 60, особенно с использованием нового усилителя Z.50 MK.2. Номинальное рабочее напряжение 45 вольт.Несмотря на громкие заявления выпуск PZ.3-PZ.8 коммерческого успеха Клайву Синклеру не принес. Заметного вклада в схемотехнику источников питания так же сделано не было. Как выяснилось позднее, оригинальных решений в PZ.3-PZ.8 не применялось, а источники лишь хорошо дополняли наборы, продававшиеся по почте.Потребность в более совершенных стабилизированных блоках питания возникла незадолго до начала выпуска персональных компьютеров серии ZX. Производимые Синклером в 70-х годах калькуляторы были носимыми. Их основное питание осуществлялось от батарей, а сетевые адаптеры были дополнительной опцией. Под маркой Синклера они почти не выпускались, а в случае необходимости пользователи приобретали их самостоятельно.Новые возможности и новое питаниеСитуация изменилась в 1978 году с выходом микрокомпьютера MK14, поставлявшегося в виде набора деталей для самостоятельной сборки. Из этого конструктора можно было собрать программируемый калькулятор с небольшим дисплеем, отображающим 8 цифр и оснащенным примитивной мембранной клавиатурой. От выпускавшихся ранее моделей MK14 отличался не только функциональностью, но и размерами. Это было первое настольное вычислительное устройство, произведенное компанией Синклера. Дополнительные возможности MK14 потребовали использования элементов схемы со значительным энергопотреблением. А это означало, что питание возможно только от сети.При разработке MK14 была принята схема, в которой использовались внешний блок питания и встроенный на плату микрокомпьютера стабилизатор. Такая концепция позволяла уменьшить габариты и массу изделия благодаря выносу тяжелого трансформатора во внешний блок.Клайв Синклер настаивал, чтобы разработчики MK14 ориентировались на элементную базу производимых его компанией калькуляторов (за исключением микропроцессора и ОЗУ). В результате такого решения от производства источников питания пришлось отказаться, и покупатели были вынуждены приобретать их у сторонних производителей. Бланк заказа набора деталей для MK14 даже не содержал графы «источник питания»: (Everyday Electronics, апрель 1979):Потребность в источниках стала очевидной, когда стало ясно, что количество желающих приобрести конструкторы MK14 превзошло все ожидания. Поэтому при разработке ZX80 приняли решение подготовить выпуск собственного сетевого блока питания. Как показала дальнейшая история, Клайв Синклер тяготел к выпуску мобильных устройств с автономным питанием от батарей. Видимо поэтому ничего принципиально нового в источниках для ZX80 придумано не было. Использовалась классическая схема: выносной трансформатор плюс выпрямитель, а стабилизатор встраивался на плату компьютера. Ее недостатки — значительная масса и габариты (за счет сетевого трансформатора) — компенсировались простотой и дешевизной.Собранный MK14:Среди существующих типов розеток электропитания, английские обладали наибольшими размерами. Крепление блока питания к ним было весьма надежным, и его сделали настенным. Немаловажной стала и экономия на сетевом проводе и отдельной вилке, необходимость в которых для такой концепции отпала. При разработке и выпуске ZX80 экономить старались на всем: Клайву Синклеру надо было уложиться в стоимость ниже 100 фунтов стерлингов. Это давало немаловажное маркетинговое преимущество перед конкурентами и существенно расширяло рынок сбыта. Вот почему место под блок питания в коробке ZX80 было предусмотрено, но в базовый комплект компьютера он не вошел. Покупатели оплачивали и заказывали его как отдельную позицию. Такой подход позволял утверждать, что компьютер стоит дешевле 100 фунтов стерлингов (бланк заказа ZX80 в журнале elector за июнь 1980):В отличие от MK14, ZX80 можно было приобрести не только в виде набора для самостоятельной сборки (Kit), но и в виде готового к работе компьютера. Но даже если вы приобретали набор с блоком питания, последний всегда поставлялся в собранном виде. Дело в том, что изготовление в кустарных условиях качественных трансформаторов, которые были основой источников питания ZX80, практически невозможно. Поэтому было принято решение заказать блоки в готовом виде. В качестве производителя выбрали компанию AB Electronics, с которой у Клайва Синклера был давний опыт сотрудничества.Ни внешне, ни по своим характеристикам блок питания ZX80 не отличался от аналогичных изделий производимых другими фирмами. Он выдавал на выходе 9 вольт нестабилизированного постоянного напряжения при токе до 0,6 ампера. Во время работы блок немного нагревался и был почти бесшумным. Контакт заземления хотя и предусматривался, но не использовался и был пластмассовым.Стабилизатор (с радиатором) располагался на плате ZX80 далеко от разъема питания +9 вольт: Черный цвет корпуса у источника питания отличался от бежевого цвета ZX80, и только небольшая партия блоков позднего выпуска была в белых корпусах. На крышке помимо характеристик была надпись:FOR INDOOR USE ONLY DISCONNECT FROM MAINS WHEN NOT IN USEТолько для использования внутри помещений Отсоединяйте от розетки, когда не используете Блок питания ZX80 выполненный в корпусе белого цвета: При работе ZX80 потреблял 350-500 миллиампер (типовое значение около 400 мА), поэтому небольшой запас по току у источника питания имелся. Несколько хуже дела обстояли с теплоотводом. Для питания внутренних цепей компьютера использовалось напряжение +5 вольт, получаемое с интегрального аналогового стабилизатора (7805) располагавшегося на плате компьютера:Падение напряжения на нем составляло около 4 вольт, что при токе 0,5 А приводило к выделению 2 Вт тепла. Площадь поверхности радиатора, который крепился к стабилизатору, составляла около 20 кв. см и он находился закрытом корпусе из пластика. Это вызывало сильный нагрев, особенно если использовались блоки питания с повышенным напряжением (по паспорту допускалось напряжение до 12 вольт).Но главная проблема заключалась в другом. На плате ZX80 было установлено всего 1 килобайт ОЗУ, что даже по меркам 1980 года было очень скромным объемом. Поэтому еще до начала выпуска ZX80 Клайв Синклер объявил о поставке модулей расширения памяти. Однако питание этих модулей напряжением +5 вольт осуществлялось через краевой разъем ZX80 и дополнительно нагружало встроенный стабилизатор компьютера. Также перегревался и трансформатор во внешнем блоке питания. Частичным решением проблемы было использование более мощного внешнего источника. Начиная с середины 1981 года, при заказе ZX80 официально рекомендовали приобретать новый блок питания (выпущенный для ZX81), рассчитанный на 700 мА. Тем же, кто уже приобрел наборы или готовые компьютеры, оставалось только заказывать новый более мощный блок питания.Продажи ZX80 в Европе начались позднее чем в Великобритании, поэтому европейские компьютеры изначально комплектовались блоками питания, рассчитанными на 700 мА. Это также относилось к наборам, в состав которых входил дополнительный модуль расширения ОЗУ.Набор, оформленный в виде кейса, включал ZX80 и модуль расширения ОЗУ 16 Кб. Изначально поставлялся в комплекте с более мощным блоком питания (аналогичным источнику ZX81):Отверстие в корпусе ZX80 проделанное для дополнительного охлаждения радиатора встроенного стабилизатора:Блок питания для ZX80 поставлявшегося в Германию: Другим недостатком и следствием экономии стал разъем (jack 3,5 мм), к которому подключался блок питания. Он не отличался от расположенных рядом разъемов для подключения магнитофона. Кнопки «Сброс» у ZX80 не было, и компьютер приходилось перезагружать, отключая на время источник. Из-за отсутствия сетевого выключателя делали это, вынимая и вставляя разъем. Промахнуться и попасть в розетку для магнитофона во время такой операции было очень легко. Компьютер при этом не выходил из строя но, разумеется, и не включался. В дополнение ко всему обозначения разъемов были нанесены на днище ZX80. И если возникали сомнения с подключением, компьютер нужно было переворачивать, что бы увидеть надписи.Несмотря на более мощный внешний блок, проблемы с перегревом стабилизатора на плате компьютера не снимались. Решением могла бы стать установка дополнительного стабилизатора в модуле расширения ОЗУ. Технически это было вполне реализуемо, поскольку на краевой разъем ZX80 выводилось напряжение 9 вольт, поступающее напрямую от внешнего блока питания. Однако при этом требовалась установка дополнительной микросхемы и радиатора в модуле расширения памяти. Вероятно, отказ от такого решения был вызван желанием Синклера максимально удешевить производство. В результате, проблемы перегрева ZX80 с расширенной памятью так и остались нерешенными и порой приводили к выходу компьютеров из строя или сбоям.Несмотря на «детские болезни» схема питания, выбранная для ZX80, оказалась достаточно рациональной и получила развитие в последующих компьютерах Sinclair Research. Новые технологии и старые проблемы.Выход ZX81 означал для Синклера новый этап в развитии аппаратного обеспечения компьютеров. Главным новшеством стало использование микросхемы ULA производимой на основе БМК (Базовых Матричных Кристаллов). Эта технология позволяла создавать заказные микросхемы высокой степени интеграции значительно дешевле, чем когда-либо ранее. Кроме того, использование одной ULA вместо десятков более простых микросхем уменьшало площадь платы. Все это позволило сделать ZX81 очень малогабаритным и дешевым. Последнее обстоятельство стало наиболее важным для Синклера. Предыдущая модель (ZX80) стоила меньше £100 только в рекламных буклетах. На практике к ней требовалось докупить блок питания и память.Цена ZX81 опустилась значительно ниже магического рубежа и составила всего £69,95 за готовый компьютер и £49,95 за набор деталей. Блок питания, как и прежде нужно было заказывать и оплачивать отдельно. Но на фоне низкой цены ZX81 дополнительные £8,95 не были слишком «драматичной» тратой.Если с ценой для ZX81 Клайв Синклер явно не промахнулся, то проблемы с источниками питания выглядят сплошной цепочкой недоразумений. Все началось с того, что изначально было решено использовать блок питания аналогичный блоку ZX80. Взгляните на рекламу ZX81 (Everyday Electronics за апрель 1981 года): Разъемы на задней стороне ZX80:
Комментариев нет:
Отправить комментарий