Melhorando a porta EAR do TK90X

Em 23 de Abril de 2011.


No meu primeiro computador, um TK85, tudo o que eu tinha, além do próprio micro, era um gravador National e dezenas de fitas com jogos. Era o que se tinha naquela época a um preço que um moleque pré-adolescente podia pagar. A espera de minutos eram compensada com "jogos maravilhosos" e muita diversão e para trocar o jogo, mais espera. Uns seis meses depois, ganhei um TK90X e não mudou muita coisa: era a mesma expectativa, esperando o jogo carregar. E assim foi a vida até eu passar para o próximo micro, já com drive.

Hoje pouca gente usa esse método de leitura de programas, já que existem muitas opções: desde emuladores no PC até placas novas (produzidas por mim no ano passado) para interfaces de drive. Porém, com a popularização dos MP3 players e do projeto O.T.L.A. que se propõe a fazer arquivos para leituras "aceleradas", ainda vejo alguns usuários usando a porta de leitura EAR para "alimentar" os seus TKs com jogos.

Uma das grandes dificuldade porém é que muitos desses MP3 players só tem tem volume suficiente para um fone de ouvido, não sendo possível utilizá-lo diretamente no TK. Entre as soluções adotadas, certamente a mais simples é intercalar entre o MP3 e a entrada EAR uma caixinha de som "estilo PC", mas tem o inconveniente de ser mais um equipamento para ocupar espaço extra. Bem, não são exatamente todos os MP3 players que não funcionam, mas uma grande maioria que testei simplesmente não tem volume suficiente para o TK "ouvi-lo". Para ajudar os amigos resolvi dar uma olhada na porta EAR, justamente a entrada do antigo gravador cassete.

Depois de algum estudo, cheguei a duas soluções possiveis: a primeira é somente a retirada de componentes que fazem a "filtragem" do sinal vindo do suposto gravador cassete. Como os MP3s tem uma qualidade bem superior de áudio se comparado a qualquer gravador utilizado naquela época, podemos retirar sem problemas esses componentes. O ganho é de cerca de 20% a 25% de volume o que para a maioria dos MP3s do mercado já deve resolver. A segunda proposta é trocar completamente o conjunto de componentes da porta EAR, criando uma nova porta MUITO mais sensível que a original

Bem, só explicando, é pra usar uma OU outra solução. Vai depender de quanto o volume do do seu MP3 é baixo.

1a. Solução - Dando um tapinha na porta

Essa é simples e rápida e pode ser testada até pelos mais inexperientes. Localize e retire os resistores R40, R41 e R70 e os diodos D13 e D14. Todos esses componentes estarão bem próximo ao conector da entrada EAR. Se guie pelo esquema abaixo.




2a. Solução - O TK-Ear Reloaded

O novo circuito proposto é bem simples, usando o OpAmp LM358 para dar uma pequena amplificada no sinal, fazendo com que a entrada fique bem mais sensível que a original e de quebra ainda corrige uma pequena incompatibilidade com o Spectrum original. A nova porta EAR quando não usada retorna o bit 0 no barramento, ao contrário da original do TK que retorna sempre 1. Existem alguns poucos jogos que tem problemas por conta dessa diferença.


A lista completa de peças:

1 LM358
1 resistor de 470R (amarelo, violeta, marrom)
1 resistor de 10K (marrom, preto, laranja)
1 diodo 1N4148
1 capacitor cerâmico de 100nF (vem escrito 104 na peça)
1 capacitor cerâmico de 10nF (vem escrito 103 na peça)
1 pedaço de placa de circuito impresso universal
fio para as ligações

O circuito é muito simples de ser montado e não fiz uma placa pra ele, então apenas monte seguindo o esquema numa plaquinha universal. O jeito mais fácil de ligá-lo no TK seria retirar o transistor BC547 original Q7 e o resistor R74. Isso isola completamente a porta A6, pino 14 de 74LS365 em U10. Já na outra ponta do circuito, a entrada do EAR é bem tranquilo. Basta cortar aquela terminal que vai desde a parte de cima do jack até a placa. Então é só soldar um fio puxando para a entrada do circuito e está pronto o mod.

A explicaçao do circuito é a seguinte:

O capacitor C1 retira o DC, na prática deixando passar só o audio. D1, R2 e C2 dão uma "alisada" nesse sinal, retirando os picos muito altos e os vales muito baixos. Como o que se pretende no fim é uma onda quadrada, isso faz sentido.

U1 funciona como um pequeno amplificador e poderia ter sido até um LM386 (que de fato é um amplificador de áudio). Porém, dois motivos pra eu não ter usado: O primeiro é que seria um exagero, talvez sendo até dificil de acertar o volume, porque ficaria alto demais pro TK. O segudo e mais importante é que eu não tinha em casa. ;) Sendo assim, U1 já dá uma amplificada boa nessa caso, o suficiente para o TK ouvir mais confortavelmente, mas sem exagerar.

A última peça, R1, é um resistor de pull. Ele funciona puxando o nivel da porta para baixo (pull down) quando a porta NÃO estiver em uso. Quando não se tem audio presente, ainda assim o circuito do EAR fica amplificando ruído da alta frequencia. Sem esse resistor a porta estaria variando o tempo todo entre 0 e 1 descontroladamente, então colocamos um resistor para forçar um valor só. Como no ZX Spectrum esse resistor é pull down, enquanto que no TK é pull up (vide resistor R74 no primeiro esquema acima, original do TK), gerava uma incompatibilidade, porque os programadores europeus assumiam que a porta não lendo o K7 vai estar sempre em 0 e não em 1 como no TK.

Para os testes de compatibilidade dessa 2a. solução usei os jogos Samurai Warriors e Rex. Ambos os jogos tinham problemas de leitura de teclado no TK e não passavam das telas iniciais porque era impossível de se digitar alguma coisa. Nas fotos abaixo, os dois jogos funcionando perfeitamente. Vale lembrar que usei as versões originais de ambos, sem nenhum tipo de hack, disponível no World of Spectrum.





Aqui como os testes foram feitos, no meu TK128 e protoboard. Usei um MP3 player bem genérico, tocando os jogos no volume 14 (o máximo desse player é 32). Antigamente na entrada original eu lia no volume 31!




Vale avisar que testei ambas as soluções somente com MP3 players e funcionou perfeitamente. Não sei para quem usa especificamente gravadores cassete se essas melhoram algo ou até mesmo se chegam a funcionar nesses casos. Portanto recomendo que só se tente essas modificações se você estiver realmente usando um MP3 player.



Atualizado em 24 de Junho de 2012

Hoje eu estava com falta do LM358 no meu estoque e acabei experimentando um LM324 e tive uma grata surpresa! Com o 324 consegui carregar os arquivos em QUALQUER ajuste de volume, inclusive no 1 que era o mínimo do meu MP3 e inaldível no fone de ouvido. Também coloquei no volume 32 (máximo) e continuou carregando perfeitamente, ou seja, nos meus testes o volume na prática não fez diferença, ficando bem confortável o carregamento.

Como o LM324 é diferente, desenhei o novo esquema que é identico ao anterior, porém levando em conta a nova pinagem.


Esse mod inclusive é um pedido frequente e acabei desenhando uma placa para ele que também acompanha a saída de Video Composto e Audio. Veja o artigo específico neste link.

A lista completa de peças para esta placa é a seguinte:

U1 LM324
Q1 2N4401
R1 resistor de 470R (amarelo, violeta, marrom)
R2 resistor de 10K (marrom, preto, laranja)
R3 resistor de 75R (violeta, verde, preto) ou 220R (vermelho, vermelho, marrom) (ver artigo do A/V)
D1 diodo 1N4148
C1 capacitor cerâmico de 100nF (vem escrito 104 na peça)
C2 capacitor cerâmico de 10nF (vem escrito 103 na peça)
C3 capacitor eletrolítico de 10uF ou 100uF (ver artigo do A/V)
C4 capacitor eletrolítico de 10uF
J1,J2,J3 pedaço de barra de pinos
placa de circuito impresso (neste link, já espelhada, pronto para impressão
fio para as ligações




A placa e posição dos componentes pode ser vista na imagem acima. Em vermelho é um jumper, apenas um pedaço de fio soldado.


Monte e confira os componentes, principalmente o transistor, CI, capacitores eletrolíticos e o diodo que tem posição certa para serem montados.


Uma sugestão de montagem é colocar uma fita dupla face na placa e fixá-la sobre os resistores originais do TK, entre a ULA e a caixa do modulador.


Aqui, já com todos os fios soldados. Veja que retirei o Q7 e o R74 originais do TK e useis os próprios furos para as novas ligações. O fio amarelo está entrando na caixa do modulador e está soldado no pino 13 do LM1889, conforme o artigo do A/V. Os três pinos que não aparecem ligados na foto é justamente a saida A/V que montei na tampa do TK com conectores RCA fêmea e um conector que pode ser desconectado para abrir o micro sem problemas.


Dúvidas ou sugestões, use o espaço abaixo.


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