Reparatie: C64 #1

Een oud collega kocht uit nostalgie een Commodore 64 (C64) op Marktplaats met de vraag om deze te testen.

De eerste vraag daarbij is: hoe sluit je een C64 aan op een moderne TV / monitor? De C64 beschikt over een composiet video signaal (15kHz) en latere revisies ook over een s-video signaal. Een wat oudere TV die over een RGB scart connector beschikt kan hiervoor worden gebruikt door een speciale kabel te maken, zie hiervoor de volgende blog: https://www.lemon64.com/forum/viewtopic.php?t=72807

Beschik je over een TV / monitor met alleen een HDMI aansluiting dan kan een video naar HDMI converter worden gebruikt. Hiervoor bestaan diverse hele goedkope uitvoeringen maar die geven vaak een vrij slecht beeld.

Zelf ben ik tevreden over de video converter van Tendak die over zowel een composiet als een s-video ingang beschikt. De s-video geeft over het algemeen een beter resultaat. 

Voor en achterzijde van de Tendak video converter

De benodigde bekabeling is kant en klaar te verkrijgen maar kan uiteraard ook zelf worden gemaakt.

Na het aansluiten van de voeding en de bekabeling blijkt de C64 niet goed te functioneren. De tekst is verstoord en de gerapporteerde hoeveelheid vrij geheugen is 14528 bytes in plaats van de gebruikelijke 38911 bytes.
Ik plaats een z.g.n. diagnostics cartridge om een diagnose uit te kunnen voeren en ook hier is de tekst inhoudelijk verstoord met steeds veranderde tekens (zie tweede afbeelding).

Naarmate de tijd verstrijkt wordt de inhoud wel steeds beter, waarschijnlijk door opwarming van één of meerdere IC's.

Tijdens het doorlopen van de geheugentest loopt het programma vast met het volgende patroon:

Uit dit beeld valt af te leiden dat de RAM die gebruikt wordt voor het weergeven van de kleuren wel lijkt te functioneren.

Aanpak

De eerste stap na het openen van de behuizing is een visuele inspectie van de printplaat en componenten;

• Zijn er verkleurde of verbrande plaatsen op de printplaat?
• Zijn er elco's aanwezig die zijn opgezwollen of hebben gelekt?
• Zijn alle IC's goed in de voet gedrukt?
• Is er corrosie aanwezig aan de IC pootjes of connectoren?

C64 Printplaat uit 1983, in dit geval assy 250407 Rev. B

Wat opvalt is dat IC U8 en U12 in IC voetjes zitten, normaal gesproken zitten deze rechtstreeks op de printplaat gesoldeerd. Er heeft dus al eerder een reparatie (of een poging daartoe) plaatsgevonden. Verder ziet alles er visueel goed uit behalve dan dat de metalen afscherming van het VIC-II video gedeelte (rechts van het midden) ontbreekt. Deze dient niet alleen voor de RF afscherming maar ook voor de koeling van dit IC die behoorlijk heet kan worden.

Ook aan de onderkant van de printplaat zijn geen bijzonderheden te zien.
Dan is het zaak om naar de meest waarschijnlijke oorzaken te kijken van video weergave problemen, dit zijn:

• De geheugen IC's
• VIC-II IC
• PLA IC
• Logica IC's van het fabricaat MOS.

Testen van de geheugen IC's (U9 t/m U12, U21 t/m U24)

Om niet alle IC's te hoeven desolderen kijk ik eerst of er IC's zijn die erg heet worden. Defecte IC's kunnen veel warmte produceren. Ik meet dit met een infrarood thermometer. Een rode laserstip (zie foto) geeft aan waar gemeten wordt en ik vergelijk de temperatuur van de 4164 RAM IC's onderling. Ik meet hierbij geen noemenswaardige onderlinge verschillen.

De diagnostics cartridge is in staat om het geheugen te testen, maar dat is lastig af te lezen als het beeld zo verstoord is. Na voldoende opwarmen en een goed moment komt vaak het geheugen IC U9 als defect naar voren.

Deze heb ik gedesoldeerd, vervolgens een IC voetje geplaatst en het IC vervangen. Het 4164 IC heb ik getest met de Retro Chip Tester Pro en deze blijkt inderdaad defect. Het defect komt pas aan het licht bij het uitvoeren van een z.g.n. March test, dus een redelijk zeldzame fout.

De vervanging lost wel het probleem met de beschikbare hoeveelheid geheugen op, maar het beeld is nog steeds verstoord.

Testen van het VIC II IC (U19)

Het complexe 6569R3 VIC II video display IC kan het beste worden getest door deze te vervangen door een werkend exemplaar. Deze IC's worden niet meer geproduceerd en er is nog geen goed alternatief beschikbaar dus de enige optie is om een IC uit een werkende C64 te lenen. Dit kan vrij gemakkelijk omdat deze al bij assemblage in een IC voet is geplaatst. Vervanging lost  helaas het probleem niet op.

Testen van het PLA IC (U17)

Het PLA IC wordt ook niet meer geproduceerd, maar hier is wel een goedkoop alternatief voor ontwikkeld door Daniël Mantione: de PLA20V8 op basic van twee GAL20V8B IC's. Zie zijn website https://www.freepascal.org/~daniel/c64pla/ voor verdere technische details.

Het printje kan in de bestaande U17 IC voet worden gestoken. Helaas lost ook deze vervanging het probleem niet op.

Logica IC's van het type MOS

Andere veel voorkomende problemen worden veroorzaakt door logica IC's van het fabricaat MOS. Het toenmalige productie proces uit de jaren '80 bevatte fouten, waardoor deze IC's tegenwoordig massaal uitvallen. Om een C64 toekomst bestendig te maken raadt ik aan om deze IC's altijd te vervangen, ook als ze nu nog werken.
Op deze printplaat blijken er twee te zitten: U27, een MOS 7712 (equivalent aan 74LS08) en U14, een MOS 7709 (equivalent aan 74LS258). Vervanging van deze IC's door hun equivalent blijkt het probleem op te lossen.

De defecte IC's (1984)

Na vervanging van de defecte IC's heb ik ook nog koelribben geplaatst op de belangrijkste IC's: De 906114-01 PLA (U17), SID 6581 (U18) en de VIC-II  6567 (U19).

Testen van de C64

Bij het testen van de C64 wordt gekeken naar de resultaten van de diagnostics cartridge. Bekijk het Tynemouth blog voor meer informatie.
http://blog.tynemouthsoftware.co.uk/2014/10/commodore-64-diagnostics-test-harness.html 

Bij een een aantal IC's wordt BAD weergegeven. Dit betekent niet dat deze componenten ook echt defect zijn. Er zijn namelijk speciaal bedrade connectors nodig die op de C64 poorten worden aangesloten, waar ik niet over beschik. In plaats daarvan test ik het gebruik van de diverse poorten, cassette recorder, joystick, toetsenbord en het geluid door ze simpelweg uit te proberen.
Als enige kwam het slecht functioneren van het toetsenbord naar voren, sommige toetsen reageerden helemaal niet en bij andere moest er meerdere malen of met enige kracht een toets worden ingedrukt.
Oplossing hier is het reinigen van de kontakten. Het toetsenbord is eenvoudig los te schroeven uit de behuizing. 

Maar liefst 23 schroefjes dienen te worden verwijderd om de onderplaat te kunnen verwijderen. Ook de twee draadjes van de shift lock toets links worden los gesoldeerd.

Na het verwijderen van de onderplaat worden de toetsen zichtbaar die allemaal over twee geleidende vlakjes beschikken. Al deze vlakjes worden schoongemaakt met een wattenstaafje gedrenkt in 99,9% isopropanol.

Daarna is de printplaat zelf aan de beurt, veel van de goudkleurige vlakjes blijken vervuild en ook hier wordt alles met isopropanol schoongemaakt totdat ze weer mooi blinken. Het is veel werk maar het resultaat is een weer prima functionerend toetsenbord. 

De C64 is nu helemaal gerepareerd en geschikt voor vele uren retro plezier.

Reparatie: Amstrad NC100

De Amstrad NC100 is een notebook computer ongeveer ter grootte van een A4-tje, uitgebracht in 1992. Hij bevat een ingebouwde tekstverwerker een calculator met basis functies en een dagboek. Het geheel is ontworpen om het zo eenvoudig mogelijk te gebruiken.

Het toetsenbord bevat gekleurde knoppen waarmee tussen de diverse functies kan worden geschakeld. Het LCD display kan 8 regels van 80 tekens weergeven (480 x 64 pixels).

Het probleem met deze computer is dat de blauwe toets rechtsonder niet werkt.

Aan de achterkant zien we aansluitingen voor een 6V gelijkstroom voeding. Let op de polariteit bij het aansluiten van een adapter, op de pin zit de negatieve polariteit, terwijl bij veel apparaten dit juist de positieve polariteit heeft. Verder zien we de aansluitingen voor een RS-232 seriële poort en een parallelle poort t.b.v. een printer.

Aan de linkerkant zit een uitsparing voor het plaatsen van een PCMCIA geheugenkaart van maximaal 1Mb.

en aan de rechterkant een knop waarmee het contrast van het LCD display worden ingesteld.

Aan de onderkant zien we een batterij compartiment t.b.v. 4 AA batterijen en een compartiment voor een CR2032 knoopcel t.b.v. backup voor het het geheugen.

Onder het klepje met de rode stip zit een 256kB ROM, waar alle software in is opgeslagen. Het handige hiervan is dat de ROM vervangen kan worden door een ROM met meer functionaliteit of een andere taal, zonder dat de kast open hoeft.

Met 5 schroeven (waarvan er een onder het klepje van het batterij compartiment zit) kan de kast worden opengeschroefd.

We zien nu een metalen afscherming die uit twee delen bestaat, het bovenste deel bevat het toetsenbord en het onderste deel de elektronica. De sticker rechtsboven laat zien dat de Amstrad (of in ieder geval het toetsenbord) is geproduceerd door het Japanse Nakajima, bekend van de elektrische typemachines.

Als we het onderste deel voorzichtig optillen zien we 2 connectoren waarmee we het toetsenbord kunnen loskoppelen.

Daarna kan de printplaat naar links worden gekanteld en zien we een bandkabel die het moederbord met het display verbind. Ook deze kan worden losgemaakt en ook de kleine witte connector voor de speaker, deze is net onder de bandkabel zichtbaar.

Nu is de PCB van het LCD goed zichtbaar, er zijn 6 OKI MSM5299C IC's aanwezig die elk een deel (80x16 pixels) van het display aansturen. De display unit is geproduceerd door Citizen.

De display unit kan met 4 schroeven worden losgeschroefd.
Op het LCD gedeelte zijn een viertal vlekken te zien, deze worden veroorzaakt doordat het polarisatie folie heeft losgelaten en op die plek een beetje gewelfd is.

Het blauwkleurige LCD heeft niet zo'n hoog contrast maar is met voldoende omgevingslicht goed leesbaar. Voor nu laten we dit nog zo, er bestaan betere high contrast LCD units en mocht er een voor een redelijk prijs voorbij komen kan het display altijd nog worden vervangen.

Nu zijn we aangekomen bij het onderdeel waar waarschijnlijk het probleem in zit: het toetsenbord.

Het blik aan de achterkant van het toetsenbord kan voorzichtig worden los geklikt.

We zien dat het binnenwerk bestaat uit een folie met opgedampte metaal lagen. Daarachter zitten per toets een kunststof bol cupje die ervoor zorgt dat de toets terugveert nadat deze is losgelaten en het folie op de plaats van de toets doorverbind als deze wordt ingedrukt.

Er zijn 3 lagen folie, de bovenkant en onderkant bevatten de opgedampte sporen en een geperforeerde tussenlaag zorgt voor afstand tussen de lagen zodat er alleen contact kan worden gemaakt als een toets wordt ingedrukt.

De lagen folie zijn maar op een paar plaatsen met elkaar versmolten zodat er gemakkelijk stof en vuil tussen de lagen kan komen en dat is ook precies de oorzaak van het probleem. Nadat stof en vuil is weggeblazen blijkt het contact voor de betreffende toets weer prima te werken en kan alles weer in elkaar worden gezet. Gelukkig een heel eenvoudig reparatie klusje.

De functionaliteit van de NC100 is natuurlijk niet meer van deze tijd, maar vanwege de aanwezigheid van de seriële- en parallelle poort is hij geschikt om dienst te doen als compacte seriële terminal voor aansturing/uitlezen of het testen van apparatuur die over een parallelle poort beschikt.