Navegando por la red, he encontrado este artículo que explica cómo se generan las distintas tensiones del Spectrum ZX:
https://retrocomputing.stackexchange.co ... y-voltages
Me ha parecido muy interesante, porque lo explica genial y muy fácil. Lo he traducido y os lo adjunto aquí. Si alguien quiere corregir o añadir algo, no hay ningún problema!
¿Cómo es que el ZX Spectrum crea tantas tensiones diferentes, y por qué la fuente de alimentación produce 9V en lugar de 5V o 12V?
Empezaré con la primera pregunta:
La fuente de alimentación es una muy barata. De hecho, la tensión sin carga puede subir hasta unos 15-16V. 9V es la tensión nominal de suministro bajo la carga normal que el circuito del Spectrum impone.
¿Por qué 9V? Era una configuración “standard” de tensión en la época (equivale a seis pilas de 1.5V), por lo que los transformadores que generaban 9V AC en el bobinado secundario eran baratos y fácilmente disponibles para el fabricante. El circuito del Spectrum necesita sobre 1 A por lo que cualquier cosa por encima de 9V para esa corriente hubiera necesitado de un transformador más grande, pesado (y posiblemente más caro). Recuerda que Sinclair pretendía un producto barato.
¿Por qué no 5V? Para empezar, 5V no era una elección “standard” para una fuente de alimentación externa (por las razones arriba mencionadas). En el caso concreto del Spectrum, 5V hubieran estado demasiado lejos de los 12V necesarios para algunos dispositivos dentro de la placa del ordenador.
Los componentes del ZX Spectrum tienen distintas necesidades en cuanto al suministro de energía:
- Primero, los circuitos lógicos: Estos operan por los valores “standard” TTL/MOS, son los más avariciosos de todos ellos y el suministro debe ser muy preciso. Los circuitos TTL usan 5V, por lo que se usó un regulador 7805 “standard”. Es un regulador lineal que acepta cualquier tensión desde los 7V hasta casi los 30V, y proporciona una señal de 5V estable y prácticamente libre de ruido. Lineal significa que el excedente de suministro se disipa en forma de calor. Para una entrada de 9V DC y 1 A, esto significa: (9V-5V) * 1 A = 4W de disipación en forma de calor. Usar una tensión mayor, como 12V en la entrada hubiera incrementado el calor que el regulador hubiera necesitado disipar. El raíl de suministro de 5V alimenta la CPU, la ULA, la lógica de ensamblado, la ROM, la RAM no contenida (la memoria que va desde 8000h hasta FFFFh en el espacio de memoria del Z80). Además alimenta el circuito emisor-seguidor que comanda el altavoz, a pesar de que en algunas ediciones de la placa madre, el circuito emisor-seguidor se conecta a los 9V en lugar de los 5V.
- El chip codificador de vídeo, el LM1889, utiliza una tensión de alimentación de 11-13V. La memoria RAM contenida (la que se direcciona desde 4000h hasta 7FFFh) también lo usa, así que es necesaria una manera de generar 12V de los 9V o los 5V .
- La memoria RAM contenida también usa -5V, así que también se debe generar.
Nota: la señal rotulada como 5V (20B) es realmente -5V (20B es el pin del conector trasero en el que la señal está disponible)
Esencialmente es un circuito inversor. TR5, TR4 y la bobina forman el inversor. Genera una señal pulsante de 12V en el pin del colector del TR4 (viene de la reactancia descargando a través del transistor TR4). Esta señal es AC acoplada por C80, así que tenemos algo similar a un suministro de 12V AC, de aproximadamente 110kHz, en el lado derecho de C80.
D15, D17 y C44 forman un rectificador simple y un filtro simple. Como la frecuencia es mucho más elevada que 50Hz, no se necesita un rectificador completo o grandes condensadores para obtener una alimentación estable. La unión entre D15 y C44 proporciona una señal de 12V adecuada para los chips de DRAM.
La misma tensión se pasa a través de un filtro PI formado por C44, R62 y C45 para proporcional otro raíl de 12V, aislado del primero. El aislamiento (conseguido de algún modo a causa del filtro PI) es necesario para evitar que el ruido conmutado de alta frecuencia proveniente de los chips de DRAM entre en la sección del circuito de video, que causaría que se mostrara en la pantalla, degradando la calidad de imagen.
Para generar -5V, se usa un circuito similar: Desde el mismo punto donde se obtiene la alimentación de 12V, otro condensador, C46, da una señal de 12V AC. Los diodos D11, D18 y el condensador C79 juegan un papel similar a D15, D17 y C44. Sólo que esta vez, los diodos se disponen en dirección opuesta, así que la señal de salida es negativa (con respecto a masa). D19 es un diodo zener de 5.1, que se usa para bajar la tensión desde -12V a -5V. Con tal de no destruir el diodo zener, se usa una resistencia limitadora de corriente, R79. La alimentación -5V es muy débil y se usa solamente para polarizar el substrato de los chips de DRAM.
Este particular convertidor DC-DC es la causa de muchos Spectrum rotos. Sucede que las DRAM 4116 (aquellos que necesitan 3 tensiones diferentes y forman el bloque de memoria contenida) requieren ser aplicados en un orden muy específico. Orden que el circuito DC-DC no respeta. Si eso sucede, hay una posibilidad que la memoria DRAM se dañe. Sin el bloque de memoria no contenida en orden de marcha, la máquina no puede arrancar y la ROM cuelga el ordenador. El usuario no ve el mensaje de bienvenida (C) 1982... , sino una pantalla con barras gruesas verticales grises, blancas y/o negras. El patrón puede variar. El borde es siempre blanco (gris claro en realidad).