ZX Easy Audio v3 — это звуковая карта расширения для ZX Spectrum/Pentagon/Sam Coupe с шинным разъёмом
ZXBUS. Вся логика реализована на дискретных 74HC-микросхемах — программируемых компонентов (CPLD/FPGA/МК) на плате нет, прошивать ничего не нужно. Карта объединяет в себе
четыре независимых звуковых архитектуры на одной плате: аппаратный Turbo Sound (2×AY), SAA1099 (звук Sam Coupe), OPL3 (FM-синтез) и полноценный General MIDI-синтезатор на SAM2695. Все источники смикшированы в общий стереовыход через ОУ NE5532.
Автор схемы и PCB: Alexander Karnaukh (UR4QBP), техподдержка — HRDY.
Дата разработки: схема создана 16.02.2026, обновлена 20.03.2026.
Конструктив платы
| Параметр | Описание |
|---|
| Формат | Плата расширения, вставляется в шинный разъём ZXBUS |
| Размер | ≈148.6 × 84.1 мм (по Gerber Board Outline) |
| Слои | 2-слойная (Top/Bottom Cu, внутренних слоёв нет) |
| Разъём шины (XP1, ZXBUS) | 62 контакта (A1–A31, B1–B31) — типовой Pentagon/ZX-bus разъём с шинами данных D0–D7, адреса A0–A15, управляющими сигналами IORQ/, RD/, WR/, M1/, MREQ/, RST/, IORQGE/ и питанием +5V |
| Формат Gerber | Экспорт из EasyEDA Pro v2.2.45.4 (JLCPCB-стиль имён файлов), включает полный набор слоёв (медь, маска, паста, шёлк, обвод, сверловка PTH/NPTH/via) + файл FlyingProbeTesting.json (координаты 862 точек для летающих щупов тестера) + How-to-order-PCB.txt (инструкция по заказу на JLCPCB/EasyEDA) |
Звуковые чипы (4 независимых источника звука)
2.1 Turbo Sound (2× AY/YM)
| Компонент | Модель / Описание |
|---|
| DA4, DA5 | YM2149F (AY-3-8910-совместимые, DIP-40) — классическое стерео Turbo Sound |
| DD9 | SN74HC74D (2× D-триггер) — защёлка адреса/регистра для AY |
| DD6 | SN74HC138D (дешифратор 3-в-8) — декодирование портов AY |
| Тактирование | 1.75 МГц (получено делением от кварца ZQ2 7.0 МГц через DD1/DD2) |
| Аналоговые каналы | Раздельные каналы CH_A0/B0/C0 и CH_A1/B1/C1, смешиваются позже в микшере |
2.2 SAA1099 (Philips SAA1099P)
| Компонент | Модель / Описание |
|---|
| DA6 | SAA1099P (DIP-18) — 6-канальный звуковой чип (используется в Sam Coupe) |
| Логика дешифрации | DD7 (SN74HC00D, NAND), DD8/DD10 (SN74HC30D, 8-входовой NAND), DD11 (SN74HC32D, OR) |
| Тактирование | 8.0 МГц от ZQ3 (с делением до 3.5 МГц) |
| Выходы | OUTL/OUTR (SAA_L/SAA_R) идут прямо в микшер |
2.3 OPL3 (Yamaha-совместимый FM-синтез)
| Компонент | Модель / Описание |
|---|
| DA1 | YMF262-M (OPL3, LQFP) — FM-синтезатор |
| DA2 | YAC512-M — сопутствующий стерео ЦАП для OPL3 (стандартная пара YMF262+YAC512) |
| DA3 | TL074 (счетверённый ОУ) — фильтр/буфер выходов ЦАП (типовая RC-фильтрация выхода YAC512) |
| DD3, DD4 | SN74HC138D (декодеры 3-в-8) — дешифрация адресных портов OPL3 |
| DD5 | SN74LVC1G125D (буфер с 3-состоянием) — вывод на шину данных |
| Тактирование | 14.31818 МГц (ZQ1, стандартная частота для YMF262) |
2.4 MIDI (General MIDI синтезатор)
| Компонент | Модель / Описание |
|---|
| DA7 | SAM2695 (Dream SAM2695 — однокристальный GM/GS MIDI-синтезатор, 32 голоса, встроенные банки инструментов) — получает MIDI-поток и сразу выдаёт готовый стерео-аудиосигнал |
| DA8 | AMS1117-3.3 — отдельный стабилизатор 3.3В для питания SAM2695 (VD33/VA33) |
| DD12 | SN74LVC2G34D (буфер) — согласование сигналов |
| JP1 "SEL MIDI DAT" | Джампер выбора источника MIDI-данных (2 позиции: MIDI/CHIP1 или DAT/CHIP2) |
| Тактирование | 12.0 МГц кварц ZQ4 |
| Сброс | Через RST_M/, отдельный от общего RST/ шины (буферизован DD12) |
Микшер и аналоговый выходной тракт
| Компонент | Описание |
|---|
| DA9 | NE5532D (сдвоенный малошумящий ОУ) — суммирующий микшер: сводит вместе OPL3_L/R, SAA_L/R, MIDI_L/R и Turbo Sound (CH_A0/B0/C0, CH_A1/B1/C1) в единый стереовыход |
| Резисторные делители | Каждый источник заведён через свой RC/резисторный делитель на входы микшера (наборы резисторов 10 кОм – 47 кОм, конденсаторы 10 мкФ на межкаскадную связь) |
| Выходные разъёмы | XP2 "AUDIO OUT" (пин-хедер 1×4) и XS1 "AUDIO OUT" (5-контактный, вероятно джек/колодка) — на плате также промаркирован блок "AUDIO OUT" 3-пиновыми клеммами |
Питание
| Компонент | Описание |
|---|
| DA11 | AMS1117-5.0 — линейный стабилизатор 5В (AVCC5, аналоговое питание для AY/SAA/логики) |
| DA10 | AMS1117-ADJ — регулируемый стабилизатор (AVCC8 — судя по номиналам R49 1.5 кОм / R50 270 Ом в цепи обратной связи, выставлено ~8В — повышенное аналоговое питание, возможно для питания ОУ NE5532/TL074 двухполярным/приподнятым напряжением) |
| DA8 | AMS1117-3.3 — отдельный 3.3В для SAM2695 |
| Входное напряжение | +12V берётся с шины |
| FB1, FB2 | Ферритовые бусины (BLM21BB121SN1D) — фильтрация цифрового/аналогового питания (разделение GND/AGND контуров) |
| Развязка | Керамика 100 нФ + электролиты 10–100 мкФ на всех линиях питания (VCC5, AVCC5, AVCC8, VCC3V3, AVCC3V3) |
Тактовая система (общий генератор для всех чипов)
| Кварц | Частота | Потребитель |
|---|
| ZQ1 | 14.31818 МГц | YMF262 (OPL3), напрямую |
| ZQ2 | 7.0 МГц | Делится DD1(инверторы)+DD2(триггеры) → 1.75 МГц для YM2149F ×2 |
| ZQ3 | 8.0 МГц | SAA1099, с делением до 3.5 МГц |
| ZQ4 | 12.0 МГц | SAM2695 (MIDI) |
- DD1 — SN74HCU04D (6× инвертор без гистерезиса) — генераторные каскады для всех трёх кварцев ZQ1–ZQ3
- DD2 — SN74HC74D (2× D-триггер) — цифровые делители частоты (7→1.75 МГц, 8→3.5 МГц)
Логика дешифрации адресов (вся на «рассыпухе», без ПЛИС)
Полный список логических ИМС для декодирования портов ввода-вывода каждого из 4 звуковых блоков:
- SN74HC138D ×3 (DD3, DD4, DD6) — дешифраторы 3-в-8
- SN74HC00D (DD7) — 4×2-вход NAND
- SN74HC30D ×2 (DD8, DD10) — 8-вход NAND
- SN74HC32D (DD11) — 4×2-вход OR
- SN74LVC1G125D (DD5) — буфер с tri-state (выход на шину данных)
- SN74LVC2G34D (DD12) — сдвоенный буфер (MIDI reset)
- SN74HCU04D (DD1) — генераторы
- SN74HC74D ×2 (DD2, DD9) — защёлки/делители
Итого
12 логических корпусов (DD1–DD12), реализующих полную дешифрацию портов и синхронизацию без единого программируемого элемента — отсюда и название "Easy" (не требует прошивки).
Сводная статистика компонентов (по данным теста платы, 862 точки, из них реальных деталей — 167)
| Категория | Кол-во | Примеры |
|---|
| Конденсаторы (C) | 80 | Керамика 100 нФ / 22 пФ / 2.7 нФ / 1 нФ, электролиты 10–100 мкФ |
| Активные ИМС (DA) | 11 | YMF262, YAC512, TL074, SAA1099P, 2×YM2149F, SAM2695, AMS1117×3, NE5532D |
| Логика (DD) | 12 | SN74HC138D×3, SN74HC30D×2, SN74HC00D, SN74HC32D, SN74HC74D×2, SN74HCU04D, SN74LVC1G125D, SN74LVC2G34D |
| Резисторы (R) | 49 | 1 кОм – 47 кОм (микшер, подтяжки), 10 кОм / 12 кОм / 24 кОм (делители микшера) |
| Кварцы (ZQ) | 4 | 14.31818, 7.0, 8.0, 12.0 МГц |
| Дроссели (L) | 5 | 100 мкГн (фильтры питания) |
| Ферритовые бусины (FB) | 2 | Развязка AGND/GND |
| Джамперы (JP) | 1 | Выбор источника MIDI |
| Разъёмы (XP/XS) | 3 | XP1 — шина ZXBUS (62 pin), XP2/XS1 — аудиовыход |
Структура схемы (6 листов, KiCad/EasyEDA, версия V1.0)
- CLOCK — генераторы кварцевых частот + разъём шины XP1
- OPL3 — YMF262 + YAC512 + TL074-фильтр + дешифрация адреса
- TS_YM2149F — Turbo Sound (2× YM2149F) + защёлки/декодер
- SAA1099 — SAA1099P + логика дешифрации
- SAM2695 — MIDI-синтезатор + питание 3.3В + выбор источника MIDI
- MIXER — суммирующий микшер на NE5532D, выходные разъёмы, стабилизаторы AVCC5/AVCC8
Файлы для загрузки
| Название файла / Папка | Описание | Ссылка на Яндекс.Диск |
|---|
| Gerber_PCB_EasySoundCardZX_v3.zip | Gerber-файлы для производства печатной платы (включая файл тестирования FlyingProbeTesting.json и инструкцию How-to-order-PCB.txt) | Ссылка на Яндекс.Диск |
| InteractiveBOM_PCB_EasySoundCardZX_v3.html | Интерактивная спецификация компонентов (Interactive BOM) с подсветкой на плате | Ссылка на Яндекс.Диск |
| SCH_Schematic_EasySoundCardZX_v3.pdf | Принципиальная схема в формате PDF (6 листов) | Ссылка на Яндекс.Диск |
| Фото (папка) | Фотографии платы | Ссылка на Яндекс.Диск |
| Скачать все файлы | Все файлы (герберы, BOM, схема, фото) находятся в одном архиве | Ссылка на Яндекс.Диск |
Полезные ссылки проекта:
- Источник (Telegram-канал) — https://t.me/pentagon1024zp
- Автор проекта — Alexander Karnaukh (UR4QBP)
- Техподдержка — HRDY
- Среда проектирования — EasyEDA Pro v2.2.45.4
- Репозиторий проекта — (отсутствует; проект распространяется через Telegram-канал)
