TB-303 CMOS memory Backup Batterie (Lithium Button Cell)

[303otto]

Hallo liebe Gemeinde

nach ewigem durchforsten des Netzes, muss ich meine Frage nun doch an euch stellen:

Wo genau löte ich die CMOS Memory-Backup-Batterie auf dem PCB der 303 an?

Hier wurden die Vor-, und Nachteile einer solchen Batterie ausfühlich erklärt. Jedoch wurde (mit Absicht?) vergessen, eine Einbauanleitung anzuhängen.
http://www.firstpr.com.au/rwi/dfish/DF-Memory-Backup.pdf

Ich weis, dass ich den VCC-Kontakt eines Memorychips nehmen muss, doch schalte ich selber eine 1N-Diode vor, oder nehme ich eine schon verbaute? (hab noch keine Zeit gefunden, auf dem PCB nachzuschauen, ob da überhaupt eine Diode vorhanden ist - das einfachste wäre sicherlich, einfach eine neue zu nehmen)
Ich möchte ja nix kaputtmachen und damit scheidet 'Try&Error' hier leider aus.

Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jemand ein Bild oder Beschreibung anhängen könnte

Die Batterie selbst (mit Lötbeinen) möchte ich per Kabel anlöten und in Epoxy versiegeln um 100% sicher gehen zu können, dass nix leaken kann
Sie würde dann den selben Platz bekommen, wie die auf dem letzten Bild auf Seite 11 im PDF, der 'Devilfishermans'. (Link)

Danke für jeden noch so kleinen Hinweis

Edit: (nur der Interesse halber und zur info für andere)
The functions of the three memory chips, left to right, are:
IC3: Patterns of Pattern Group I and II.
IC4: Patterns of Pattern Group III and IV.
IC5: Pattern edit buffer and Tracks

Achja... eine Graphene Batterie mit 6v wäre der Oberhammer aber da müssen wir leider noch warten, bis die rauskommt

Frage an die, die sich gern den Kopf zerbrechen:
ginge denn auch ein Supercapacitor (Super Kondensator/Graphenekondensator) als Backupbatterie (dann natürlich ohne Diode, um ihne wieder zu laden). Und wenn ja, wie lange würde er über 2,3V saft liefern können?

 

[303otto]

so, ich klatsch hier mal selber was rein... vielleicht kommt man so zu ner Lösung.

Das Bild zeigt einen Standardaufbau einer CMOS-Backup-Battery-Schaltung.
Die Diode obenrechts neben der Spannungsquelle (VCC) verhindert, dass die Batterie alles versorgt, was in Richtung Quelle noch an Bauteilen vorhanden ist.
(wir wollen ja nur die RAM's 'besaften')
Die andere Diode über der Batterie (hier mit einem Kondensatorsymbol dargestellt), schützt die Batterie davor, geladen zu werden, wenn Spannung von der Quelle kommt.
Des Weiteren ist die Batterie mit dem Minuspol auf GND verdrahtet (logisch).

Man müsste nun also schauen, ob in die Leiterbahn, welche die CMOS-Chips (IC3-IC5) mit Spannung versorgt, eine solche Diode, wie obenrechts im Bild eingezeichnet, verbaut wurde.
Diese Diode sollte natürlich so nah wie möglich am VCC-Eingang der Chips sitzen.
Warscheinlich wird dies nicht der Fall sein, was dazu führt, dass wir eine soche Diode selber einsetzen müssten, was allerdings bedeuten würde, dass wir die Leiterbahn auftrennen müssten...
Der zusätzliche Spannungsabfall von 0,5 bis 0,7V über dieser Diode (1N4148) im Versorgungsweg der IC's sollte "eigentlich" ( ) vernachlässigbar sein.... "eigentlich"...
Anliegen tun laut Servicepläne überall +5,333V ->> +6V vom Q45 über Diode D2 (diese sitzt übrigens genau über dem RAM-Baustein IC3 - siehe Bild unten).
Die IC's halten wohl lt. Aussage der Devilfisherman's mit 2,3V problemlos die Daten, nur reichen 2,3V nicht zum lesen/schreiben der IC's aus.

....hab grad mal auf dem PCB nachgeguckt und festgestellt, dass weder die eine, noch die andere 303 die normalen NEC uPD444C Ram-IC's drin hat...
Stattdessen sind diese hier verbaut: (keinerlei Spuren eines nachträglichen Einbaus/Wechsels): M58981p-45


Da ich kein Datenblat dazu finden kann, ist es fraglich, ob diese IC's überhaupt mit 2,3V zurechtkommen...

Eine Alternative wäre ein Kondensator, wie auf Seite 9 im DF-Memory-Backup.pdf, der Devilfisherman's beschrieben:
Zitat:

For this reason, and for general convenience with the marginally higher memory current requirements of the 32 Bank Memory system, we install a large capacitor across VRAM.  The value is 6800uF, which is 68 times that of the original capacitor.  For a 2 volt drop (from about 5 to 3 or so, which is enough to retain memory contents) this capacitor can supply 13.6 milliamp seconds.   Depending on the temperature and self-discharge rate of the apacitor, this may retain the memory contents for months with the original memory chips, 5 days or so for the 32 Bank Memory system at 20°C (0.03 microamps = 45,333 seconds) or for 7 hours at 40°C (assuming 0.5 icroamps).

Da ich (scheinbar) die originalen VRAMs drin hab, sollten damit scheinbar mehrere Monate möglich sein - was mir ehrlich gesagt auch schon vollkommen reichen würde

Jetzt bleibt nur noch die Frage, was genau mit "across" gemeint ist?
- einfach zwischen VCC und GND?
- ist hier auch eine Diode notwending (eigentlich nicht - der Capacitor muss ja geladen werden) Andererseits sollte schon eine Diode zwischen VRAM-VCC und der Versorgungsspannung (5,333V) geschaltet werden, damit ausschließlich die VRAM's vom Kondensator gespeßt werden und nicht die komplette Schaltung der 303...

...Fragen über Fragen....

und was meint die Gemeinde dazu?
und wie sähe es mit einem Super-Cap Kondensator, der 5,5V mitmacht aus?

VG
otto

 

[fanwander]

Da ich kein Datenblat dazu finden kann, ist es fraglich, ob diese IC's überhaupt mit 2,3V zurechtkommen...

http://electron-pv.com/PDFs/IC/M58981_Mitsubishi.pdf

Ich hab den Eindruck, dass man sich das nicht so kompliziert machen muss. Guck mal hier:
http://www.florian-anwander.de/roland_c ... eNotes.pdf
Auf Seite acht ziemlich genau in der Mitte sind die uPD444c SRAMs und rechts daneben die Batterie.

 

[303otto]

Das Datenblatt für die "S"-Variante des ICs hab ich auch gefunden, nur leider nicht für die "P"-Variante

Danke für den Link zum Service Manual, leider kommt da nur 404

Vg
otto

 

[fanwander]

Danke für den Link zum Service Manual, leider kommt da nur 404

Uuups, der Dateiname ist anders. Jetzt sollte es gehen:
http://www.florian-anwander.de/roland_csq600/

 

[303otto]

Danke für den Link zum Service Manual, leider kommt da nur 404

Uuups, der Dateiname ist anders. Jetzt sollte es gehen:
http://www.florian-anwander.de/roland_csq600/

Super
funzt, Danke 8)

VG
otto

 

[303otto]

so... das müsstes sein...:


Die Schottkydiode schützt die Batterie vor Ladestrom (ist ja kein Akku) und der rest ist schon in der 303 vorhanden

Hier das andere Ende des "BU"-Anschlusses:


Irgendwelche Einwände? Wie zBsp. den R6 (33K) soweit verschieben, dass die Batterie nicht über ihm entladen wird?
Man könnte den R6 vom Pin 18 des IC's abtrennen und mit einer identischen Diode, wie die D39 versehen und diese VOR D39 (an den + Pol) schalten. Somit hätte man den selben Spannungswert am R6, wie vorher (kam ja vorher von der Power Supply und ging durch D39)...

Könnte der C57 (100uF) derjenige sein, welcher von den Devilfisherman's gegen den 6800uF ausgetauscht wurde?
Der verschafft den IC's ja den Saft, falls die Batterie entfernt wird...

VG
otto

 

[swissdoc]

Ich hab den Eindruck, dass man sich das nicht so kompliziert machen muss. Guck mal hier:

Was genau der oben gezeigten Schaltung entspricht. Die dort verbauten Dioden haben mit typisch 0.92 V auch nicht einen besonders niedrigen Wert für die "forward voltage", wenn man dort optimieren mag, so nimmt man eine Germaniumdiode oder (edit) eine Schottky-Diode.

 

[303otto]

hier version 0.1:
Das Rote Kabel des Batteriefaches wird entfernt, da ich ja keine Batteriesuppe in der 303 haben möchte (außerdem betreibe ich die ausschließlich mit Wandwarze).
Widerstand R6 wird von der Leiterbahn, welche zu Pin 18 von IC5 geht abgelötet und an sein nun freihängendes Bein kommt das Lila Jumperwire.
Die Anode einer Diode, die die selben Werte wie D39 hat, wird an die Anode von D39 gelötet und an die freie Kathode kommt nun das andere Ende des Lila Jumperwire.

Dadurch werden 2 Dinge erreicht:
1. Die WriteEnable (WR)-Eingänge der RAMs werden nach wie vor von der CPU aus Pin 30 korrekt auf LOW gezogen, wenn angesprochen, und bleiben ansonsten korrekt auf HIGH.
2. Was mir viel wichtiger dabei ist, ist die Tatsache, dass dadurch die Lithium Batterie keine Spannung mehr über R6 verbraten muss wärend sie die RAMs mit VCC versorgt.
(oder aber ich liege total falsch, da Q4 sowieso im ausgeschalteten Zustand einen Widerstand von Unendlich gegen Masse aufweist )

Die restlichen 2,7V der Lithiumzelle (3V-0,3v der Schottky) werden ausschließlich den RAMs zur Verfügung gestellt und bis die Zelle 2,0V erreicht (wo die RAMs dann anfangen ihre "Bits" zu verlieren), sollten mindestens 10 Jahre vergangen sein...
...ohne Batteriesoße im Gehäuse
...ohne ständiges Nachgucken und Paranoia schieben
...ohne Angst, die gespeicherten Pattern und Tracks zu verlieren
...also alles so wie vorher (ohne Batterien) nur mit zusätzlich voller Speicherfunktion



Auf den ersten blick etwas wirr, aber beim genaueren Hinsehen einleuchtend.

Irgendwelche Fehler drin, die ich übersehen hab?

VG
otto

 

[303otto]

*Meld*

Ich hab da (nicht unbedingt) einen Fehler gefunden:
Wenn man sich das Schema genau anschaut, macht der Umbau mit dem R6 keinen wirklichen Sinn.
Wenn die 303 ausgeschalten ist, wird Q4 an seiner Base ja nicht "bedient", somit schaltet er auch nicht durch und an R6 liegt vom Q4 keine Masse an. Ergo fällt über dem R6 auch keine Spannung ab.

Ich hab mir die Datenblätter der RAM's mal angesehen und da wird nix erwähnt, dass Pin 10 (Write Enabled WE) auf GND durchgeschaltet ist.
Somit würde R6 auch dort nicht auf Masse gehen und einen Spannungsabfall erzeugen.
Ergo, ist das ganze "gebastel" mit R6 hier unsinn ...

Ich hab zwischenzeitlich den Papa der Develfish-Mod angemailt und ihn gefragt, wo genau ich denn die Batterie anlöten müsste.
Er Antwortete Sinngemäß folgendes (ernüchterndes und gleichzeitig interessantes):
"Wenn du die nötige Ahnung hast, an den Bauteilen keinen statischen schockschaden zu verursachen und auch die nötigen Erfahrungen eines Technikers aus diesem Bereich hast, findest du die Antwort selbst in unter einer Minute raus."

Hmmmmmmmmmmmmmm....
Das würde (incl. der Anfangs beschriebenen Erkenntnis über R6) bedeuten, dass der Pluspol der Batterie über eine Diode direkt an "BU" angelötet werden kann, und der Minuspol irgendwo an Masse angebracht werden muss. ...Erkenntniszeit: unter einer Minute
Der große 6800uF Kondensator der DF-Mod würde wie beschrieben "across" demnach auch einfach an "BU" und Masse angelötet. (rein optional natürlich).
Oder gleich einen 5,5V Supercap (mit 10ohm 5W Vorwiderstand denke ich mal - außer der Innenwiderstand ist hoch genug) einbauen und Batterie und optionalen Kondensator weglassen. Lebenszeit soll aber angeblich bei der Batterie höher sein.

Wie auch Fanwander schon schrieb:

Ich hab den Eindruck, dass man sich das nicht so kompliziert machen muss.

Bingo

So. Was sagen die Lötexperten hierzu?

VG
otto

EDITH meint, ich solle mal zusehen, dass ich die !CS-Pins (Pin 8 ) der RAM's im ausgeschalteten Zustand (303 off) auf HIGH bekomme, um die RAM's in die "Power-Down Operation" zu bekommen (= LowPower/SleepMode)
...oder macht das IC-2 (4556) schon von ganz alleine, da er ja auch von der Batterie gestützt wird

EDITHs Schwester meinte dazu nur müde:
"Natürlich sind die Ausgänge des 4556 (Pin 9, 10 und 11) auf High wenn Pin 13, 14 und 1 auf LOW sind.... steht doch im Datenblatt... " HD14556BP.pdf (Truth Table)
..und ich meine dazu nur: "YESSSSSS"
möglicherweise müssen noch 2 30k Widerstände zwischen Pin 13 und Masse und Pin 14 und Masse gelötet werden, um im ausgeschalteten Zustand auch wirklich ein LOW an 13 und 14 zu zaubern
Hint siehe hier: http://users.skynet.be/bk318113/303/memexpansion.html

 

[Nikolaus Riehm]

Habe jetzt nicht alle Details des Threads durchgestöbert, aber der Gag an R6 ist ja im Wesentlichen, dass er _WE im Batteriezustand auf High hält und über den mit Q4 gebastelten Open-Collector Ausgang vom Controller entkoppelt. Klassische Speicherschutzschaltung, damit kein Datensalat über ein 'floatendes' _WE entsteht. Typischerweise via 4011er-Gatter gemacht, das mit an der Batteriespannung hängt (zB im Polysix und vielen anderen Kisten). Das war Roland für die 303 wohl entweder zu teuer oder hätte zu viel Platz gekostet.

Oh, ich seh gerade, dass das exakt so auch im von Florian gelinkten CSQ-600 gemacht ist, da ist IC115 der 'Enabler' für die Chip-Selects der RAMs, gesteuert über das Power-On Reset-Signal. Allerdings sollte man mit der Adaptierung der dort verwendeten Batterieschaltung aufpassen: das ist offensichtlich ein Akku, der über R149 während des Netzbetriebes aufgeladen wird (entkoppelt durch D123).

Fällt mir auch eben erst im Schaltplan der 303 auf: IC-2 hängt mit an der Batteriespannung, das ist der Decoder für die Chip-Selects. Nur haben sie dessen Enable nicht benutzt, um ihn erst über den Power-On-Reset 'scharf' zu schalten. Etwas krude. Zumal er aus zwei Ports des µC gerade mal drei Signale decodiert. Allem Anschein nach sind ihnen da die Port-Pins am Controller ausgegangen.
Dessen zweite, ungenutzte Hälfte hätte man auch noch zum sauberen Generieren eines _WE-Signals misbrauchen können, dann würde das ganze Gelümp um R6/Q4 wegfallen können (wenn's mit der Latenz durch den Mux-Aufbau hinhaut).

BTW: warum willst Du eine Knopfzelle benutzen, pack da doch gleich ein dickes Ding rein, zB eine 2/3-AA Lithium-Batterie. Die liefert praktischerweise 3,6 V und mit 1600 mAh sollte das dann wirklich lange halten. Platz im ungenutzten Batteriefach ist ja reichlich vorhanden.

 

[Nikolaus Riehm]

Ah, ich sehe, Du hast das während ich mein Posting schrieb, schon selbst bemerkt.

 

[303otto]

Oh, ich seh gerade, dass das exakt so auch im von Florian gelinkten CSQ-600 gemacht ist, da ist IC115 der 'Enabler' für die Chip-Selects der RAMs, gesteuert über das Power-On Reset-Signal. Allerdings sollte man mit der Adaptierung der dort verwendeten Batterieschaltung aufpassen: das ist offensichtlich ein Akku, der über R149 während des Netzbetriebes aufgeladen wird (entkoppelt durch D123).

Allerdings ein schönes Beispiel, wie man anstatt eines Akkus, ein Supercap verwenden könnte - muss ja auch geladen werden...
Trau mich da aber nich so ran, weil ich angst hätte, den Q45 (B596) mit einem zu hohen Ladestrom zu "zerwammsen". Ein Vorwiderstand am Supercap entläd den aber wiederum schneller...

Fällt mir auch eben erst im Schaltplan der 303 auf: IC-2 hängt mit an der Batteriespannung, das ist der Decoder für die Chip-Selects. Nur haben sie dessen Enable nicht benutzt, um ihn erst über den Power-On-Reset 'scharf' zu schalten. Etwas krude. Zumal er aus zwei Ports des µC gerade mal drei Signale decodiert. Allem Anschein nach sind ihnen da die Port-Pins am Controller ausgegangen.
Dessen zweite, ungenutzte Hälfte hätte man auch noch zum sauberen Generieren eines _WE-Signals misbrauchen können, dann würde das ganze Gelümp um R6/Q4 wegfallen können (wenn's mit der Latenz durch den Mux-Aufbau hinhaut).

Ja, dass der IC-2 auch an der BU hängt ist mir auch erst gestern beim betrachten meines "Kunstwerkes" aufgefallen, als ich eine Möglichkeit suchte, die _CS-Eingänge auf HIGH zu setzen wärend die 303 off ist.
Aber die ungenutzte Hälfte vom IC-2 kann man sicherlich für irgendwas nettes nutzbar machen. Ein MemoryUpgrade schwebt mir jetzt nicht in erster Linie vor, da mir die Patternplätze ausreichen.

BTW: warum willst Du eine Knopfzelle benutzen, pack da doch gleich ein dickes Ding rein, zB eine 2/3-AA Lithium-Batterie. Die liefert praktischerweise 3,6 V und mit 1600 mAh sollte das dann wirklich lange halten. Platz im ungenutzten Batteriefach ist ja reichlich vorhanden.

Sowas Dickes würde die 10 Jahre locker vervierfachen oder sogar nochmehr verlängern... aber ich denke das kleine Ding reicht erstmal völlig aus 8)

Danke für deine ausführlichen Tips, Nikolaus

VG
otto

 

[303otto]

so.... fertsch

..und neue Randompattern gabs gratis oben drauf

Hier mal eine Bebilderte Anleitungen für die Herren: (Teil 1)

Vorbereitung:


TB-303 öffnen


Lötpunkte finden:
Rot: Kabelende der Kathode (Schottky-Diode)
Blau: Kabelende des Minuspols der Batterie


Schottky-Diode:
Schwarz: Kathode (Black Ring)
Rot: Anode

 

[303otto]

(Teil 2)

3V Lithium Cell CR2032



alles anlöten:



Batterie sicher verpackt:



Wieder zusammengebaut: (das Kabel reichte genau bis dahin)

 

[303otto]

(Teil 3)


Deckel wieder druff:



Fertsch (der name des Bildes ist rein zufällig DSC_0303.JPG... lol 8) )




Danke an alle Helfer und deren Tips
...viel spaß beim nachbauen

VG
otto