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 alleen over een TV / monitor met 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 benodige 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.