Neuer Chiptester für Retro-Chips

Ich möchte kurz ein neues Projekt vorstellen. Der Name lautet schlicht: „Chip Tester Professional 1.x“. Ob der wirklich „Professional“  ist, muss jeder selbst beurteilen, ich wollte aber auch einmal ein Gerät mit diesem Label entwickeln.

Vor einigen Wochen machten einige User den Vorschlag die Schalter des Chip Testers zu entfernen und die Spannungen lieber elektronisch zu schalten. Das hört sich gut an und ist mit MOSFETs auch leicht machbar, aber zu einem Preis, den keiner wirklich bezahlen will – entweder treiben die MOSFETs die Bauteilkosten in die Höhe oder man müsste alles in SMD fertigen, was dann zwar etwas günstiger wäre, aber sehr viel aufwendiger im Zusammenbau.

Ich habe also versucht Alternativen zu finden. Nach Datenblatt kamen einige Kleinsignal-Transistoren infrage, aufgebaut war der Spannungsabfall aber dann letztendlich doch zu hoch. Die nächste Idee war Leistungstransistoren zu nehmen, die bei geringer Last einen niedrigen Spannungsabfall haben. Als ich dann einige dutzend Transistoren auf ihr Verhalten getestet hatte, und (dachte) eine geeignete Konfiguration gefunden zu haben, wurde die erste Platine zu Testzwecken gefertigt.

Die ursprünglich vorgesehenen Transistoren erwiesen sich doch als ungeeignet. Der Spannungsabfall war immer noch zu hoch. Auch verschiedene MOSFETs zeigten nur einen von 0,05-0,1V geringeren Spannungsanfall, der mit den höheren Preis einfach nicht als gerechtfertigt schien (auch wenn 0,1V schon einen erheblichen Unterschied machen können).

Nach weiterer Suche habe ich schließlich einige Transistoren gefunden, die als Schalter eingesetzt werden können und geeignete Parameter besitzen. Damit wurden ein neuer Prototyp gefertigt.

Die gewählten Transistoren erledigen ihren Job sehr gut. Sie bieten einen guten Kompromiss zwischen Funktionalität und Kosten.

In den letzten Wochen wurde dieser Prototyp ausgiebig getestet, wobei noch einige Vorschläge bzgl. der Hardware und einige Probleme mit der Software gemeldet wurden. Dieser Prototyp unterstützt z.B. kein 6540 ROM und den SRAMs 2102 (verwendet im Video Genie).

Aus diesem Grund wurde noch eine weitere Platine gefertigt, beider einige Änderungen ermöglichen auch diese Chips noch testen zu können.

Die finale Platine, die im Titelbild zu sehen ist, erledigt bisher ihre Aufgabe ganz hervorragend. Durch die verwendeten Transistoren ist der Aufbau auch recht günstig geblieben. Allerdings stieg die Anzahl der Komponenten von 60 (bei der Rev. 8) auf über 200 (bei der neuen Pro Rev. 1.x).

Der Vergleich der beiden Tester (Rev. 7/8 und Rev. Pro 1) ist sehr schwer – beide haben Vor- und Nachteile:

Der „Neue“ ist bequem zu bedienen und sieht dazu schick aus. Hat aber einen Nachteil (eine Kröte muss man schlucken, wenn die Kosten im Rahmen bleiben sollen): Dadurch, dass die Spannung geschaltet wird hat man immer einen Spannungsabfall von ca. 0,3V. Wird der Tester per USB (i.d.R. etwas unter 5V) betrieben, liegt Vcc bei ca. 4.5V, was sich im Rahmen der +/-10% bewegt, die i.d.R. alle (Retro-)Chips tolerieren. Es gibt einige Ausnahmen, wie z.B. den M48Z02 (ein NVRAM, Zeropower RAM), dessen Power Fail Mechanismus bei 4.5V-4.75V anspricht. Diesen Chip kann man so nicht testen. Erst wenn der Tester mit 9V über den Hohlstecker betrieben wird, kommen ca. 4.7-4.8V an und der Test läuft durch.

Der „Alte“ Tester hat diese Probleme prinzipiell auch, wenn er per USB betrieben wird. Der Spannungsabfall aber geringer, so dass ein M48Z02 i.d.R. auch per USB problemlos getestet werden kann.

Der „Neue“ besitzt gegen Kurzschlüsse und Überspannung geschützte Ports. Das ist einerseits gut, verhindert aber, dass exotische Chips durch den ATmega mit Spannung versorgt werden können. Man kann also nur die Chips testen, die vom Pinout auch mit Spannung versorgt werden können.

Der „Alte“ besitzt keinerlei Schutzmechanismen. Bisher waren die auch bei Chips mit Kurzschlüssen nicht nötig. Dafür kann man auch Chips durch den ATmega mit Spannung versorgen, so konnten bei der Rev.7 und Rev.8 auf einmal TTL/CMOS Bausteine getestet werden oder ein 2111, für die eigentlich keine Spannungsversorgung vorgesehen ist.

Der „Neue“ ist für Bastler nicht leicht selbst zu programmieren. Ich würde davon abraten, denn da Vss und Vdd/Vcc gleichzeitig geschaltet werden können, können schnell Kurzschlüsse entstehen.

Der „Alte“ ist sehr einfach zu programmieren, da man sich hier um die Versorgungsspannungen keine Sorgen machen muss. Das darf der User anhand der Schalter. Theoretisch kann man mit diesem Tester alles mögliche Testen, solange es sich um digitale Signale handelt und es in den Sockel passt

Weiteres zu der aktuellen Rev. 7 bzw. Rev.8 auf dieser Projektseite und zum Pro Rev.1 auf dieser Projektseite.