Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Extrem schnelle Logik-Bausteine gesucht


von Ralf J. (hennes007)


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Hallo,

durch Zufall bin ich noch an ein paar alte Z80-Schätzchen gekommen, 
nämlich den Z8S180-33. Wie es die Endung schon vermuten lässt, laufen 
die Dinger mit 33 MHz, und das tatsächlich auch intern.
Aus den Timing-Diagrammen kann man ablesen, dass man ohne Wait-States 
genau 1,5 Zyklen Zeit hat, den Z80 mit Daten zu versorgen.
Ich möchte dieses Teil auch mit maximaler Geschwindigkeit fahren, soll 
ja ein Turbo-CP/M Rechner werden. Ich verzweifele nur langsam an der 
ganzen Logik drum herum, da ich nur 45ns Zeit habe und für den Speicher 
keine Wait-States haben möchte.
Ich habe tatsächlich ausreichend schnellen Speicher gefunden, das macht 
mir keine Sorge. Mein Problem liegt in der ganzen Logik zum Erzeugen der 
Steuersignale für EPROM (mit Wait-States), RAM und Co.
Normale TTL Bausteine scheiden aus, weil hier schon ein einziges Gatter 
maximal bei 15ns liegen kann. GALs gingen evtl. noch, wenn ich die 10ns 
Version nehme. CPLDs habe ich keine gefunden, die 5V nicht nur an den 
Eingängen akzeptieren, sondern auch an ihren Ausgängen anlegen können. 
Der Xilinx XC95..XL beispielsweise kann nur 3.3V oder 2.5V 
ausgangsseitig, was ein wenig dünn ist.
Bevor ich mich nun auf die GAL Version versteife: Gibt's da noch andere 
Dinge, die ich übersehen habe?

Vielen Dank und viele Grüße
Ralf

von Purzel H. (hacky)


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Es gibt zB 74SZ.., 74UZ, und so weiter.

von hp-freund (Gast)


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Xilinx XC95 ohne XL.
xc9536-7 hab ich oft benutzt.

von Joerg L. (Firma: 100nF 0603 X7R) (joergl)


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Ralf Jonas schrieb:
> ... CPLDs habe ich keine gefunden, die ...auch an ihren Ausgängen anlegen 
können.

Gabs das denn überhaupt? Hast Du Dir jemals den High-Pegel von einem 
GAL, MACH oder anderem CPLD auf einem Oszi angesehen? Da kamen niemals 
annähernd 5V raus. Meistens war bei 3.5V Schluß. Schau Dir mal in den 
alten Datenblättern die Kennlinen der Ausgangstreiber an. Du wirst 
staunen.

von Ralf J. (hennes007)


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Super,

wusste gar nicht, dass es den XC95.. auch ohne XL gibt. Was ich auf der 
Xilinx-Seite nicht finde, ist so eine Art Product-Chart, wie bei Atmel, 
dass man mal alle CPLDs in einer Übersicht zusammen hat.

Aber das bringt mich doch schon mal weit nach vorne. Spannung ist okay, 
und 7ns sollten dicke ausreichen. Da kann ich sogar noch mehr mit 
machen, als ich eigentlich vor hatte.

Spitze. Du hast nicht evtl. sogar eine Bezugsquelle zur Hand?

Vielen Dank
Ralf

von unbekannter (Gast)


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Hab hier noch einige 74ABT Logikchips rumliegen. NXP sagt,dass die eine 
Gatterlaufzeit von 3ns haben. Sag welche du willst und was es kostet und 
ich such dir die raus

von MaWin (Gast)


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Ralf Jonas schrieb:
> Gibt's da noch andere Dinge, die ich übersehen habe?

Sicher waren zu Zeiten des Z8S180 noch die steinalten LS-TTL verbreitet, 
aber bereits mit HC-MOS gibt es keine wirklichen Zeitprobleme (7ns bei 
5V) und es wurden noch viele noch schnellere Logikfamilien erfunden, man 
braucht kein ECL um unter 250ps zu kommen.

http://digsys.upc.es/sed/ED/unitats/unitat_1_6/1_3_8_TI_Digital_Logic_Families.pdf

Bei derart schnellen Signalen ist die Leiterbahnführung eh 
entscheidender als die IC-Geschwindigkeit, also Masseflächen und Power 
Planes.

Ob du nun mehrere SSI Logic Chips, oder ein 5V-tolerantes CPLD (XC9500) 
oder FPGA AT40Kxx, da kann der ganze Z80 hineinverschwinden) verwendest, 
hängt dann eher von deinem Gesamtschaltplan ab, den du hier NATÜRLICH 
nicht gepostet hast.

Letztlich ist die billigste Lösung die angemessendste, und 
Serienproduktion musst du wohl nicht im Auge behalhten, also tun es auch 
abgekündigte Bauteile.

von hp-freund (Gast)


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von (prx) A. K. (prx)


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Grundbausteine der 74AC Reihe sind noch problemlos verfügbar (z.B. Rei), 
ebenso schnelle TTLs wie 74F und 74ALS (z.B. Darisus).

von Georg (Gast)


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Ralf Jonas schrieb:
> Der Xilinx XC95..XL beispielsweise kann nur 3.3V oder 2.5V
> ausgangsseitig, was ein wenig dünn ist.

Alle CPLDs, die 5V am Eingang akzeptieren, sind ausgangsseitig 
TTL-Kompatibel, weil der Hi-Pegel auch bei den ältesten TTL-Bausteinen 
minimal 2,4 V beträgt, da entstehen also keine Probleme.

Eine Ausnahme ist der Clk-Eingang des seligen Original-Z80, weil der 
tatsächlich fast 5V für Hi braucht.

Gruss Georg

von Ralf J. (hennes007)


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Hallo,

ja, das Ganze ist mehr ein Hobbyprojekt, kein Seriensystem.
Der Chip ist von anno '95 (zumindest ist das das Herstellungsjahr), was 
es da schon alles gab, und was noch nicht, das wisst ihr sicherlich 
besser, als ich.
Früher habe ich den Original-Z80-Satz in so vielen Versionen zusammen 
gebaut,  da brauchte ich ganz gewiss nicht aufs Timing zu achten. Da 
reichte auch noch der alte Fädelstift. Da gings auch "nur" mit 4 MHz zur 
Sache, und selbst die hat der Z80 nochmals intern durch 4 dividiert. 
Aber bei 33 MHz intern(!), da sieht das schon ganz anders aus.
Ich werde es der Einfachheit halber nun mit dem XC9536 aufbauen, mit dem 
-XL habe ich auch schon einige Sachen gebaut, also kein Unbekannter 
mehr. Da kann ich dann auch gleich die ganze Wait-State Geschichte mit 
rein stopfen.

Und wegen Schaltplänen, die ich nicht gepostet habe: Was will man hier 
mit einem Schaltplan der Z80 CPU? Wie man aus meiner Fragethematik 
erkennen sollte, gibt es sonst noch nichts auf dem Reißbrett.
Außer RAM, EPROM, MAX-232, Reset und 33 MHz Oszillator wird's da vorerst 
auch nicht mehr geben. Ein ganz einfaches Spielsystem.

Viele Grüße
Ralf

von (prx) A. K. (prx)


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Für ein Spielsystem kannst du auch das EPROM weglassen und einen µC als 
Bootloader direkt mit einbauen. Der klaut sich per DMA den Bus, 
beschreibt das RAM und resettet dann die CPU. Logik brauchst dann so gut 
wie keine. Das ist nicht mehr 100% Retro, aber mit dem eigentlichen 
Betrieb des Z80 Rechners hat der µC ja nichts zu tun.

: Bearbeitet durch User
von Andreas D. (rackandboneman)


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@hacky und ein Ei vom Konsum gibts auch...

74AHC/AHCT/VHC .. könnte passen.

Evtl könntest Du auch ein altes Cache-SRAM (die sind ja so im Bereich 
6-15ns) mit einer Wertetabelle nehmen (die Du dann natürlich irgendwie 
laden musst - hilfs-Mikrocontroller nehmen zB...).

Es gibt noch schnellere "diskrete" Logikfamilien (MC16xx, MC10xxx, 
MC100xxx und darauf basierende SiGe-Ableger, diverse 3.3V 
-74er-Sonderserien...) aber diese passen nicht so ohne weiteres in eine 
nbrmale 5V-Umgebung...

...die deine CPU auch laut Datenblatt bis offiziell 20MHz gar nicht 
braucht :)

von Ralf J. (hennes007)


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Hallo,

die Idee ist ja fast schon übergenial. So hätte das den Vorteil, dass 
man das EPROM gar nicht mehr brennen muss, sondern den Controller per 
ISP mit einem neuen "EPROM" Inhalt flashen könnte.
Super ! So werde ich das machen.

Danke für den Tipp
Ralf

von Björn P. (bjrn_g)


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wegen den XC9536 kannst du mal bei Darius vorbeischauen.

https://www.darisusgmbh.de/shop/index.php/cat/c893_CPLD--5V.html

Die Varianten mit 7,5ns und 10ns Durchlaufzeit sind mit Lieferzeit von 
3-5 Arbeitstagen angegeben.
Die 5ns-Variante ist mit "bitte Anfragen" angegeben... kannst ja mal 
dein Glück versuchen.

btw: ja, versendet auch an privat.

von Ralf J. (hennes007)


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Hallo Andy,

stimmt, bis 20 MHz geht das auch mit tieferen Spannungen.
Aber ich will die 33 MHz, sonst hätte ich mir auch den Z8S180-20 holen 
können, der noch lieferbar ist.

Spaß muss sein
Ralf

von Ralf J. (hennes007)


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Hallo Björn,

bei Darisus wollte ich schon immer was bestellen, hatte sich bislang nur 
noch nicht gelohnt. Aber nun werde ich da wohl mal zwei der XC9536-10 
bestellen, das reicht von der Zeit her völlig aus.

Außerdem haben die da sogar noch den "INS8060N - SINGLE-CHIP 8-BIT 
N-CHANNEL MCU DIP40" auf Lager. Ebenfalls so ein Schätzchen. "elektor" 
hatte da seinerzeit (so um die 1977) eine ganze Serie drum gebaut. Den 
SC/MP II. Den hole ich mir dann für den nächsten Winter. Da gibt's dann 
wieder genug lange Abende.

Danke erst einmal für die vielen, vielen Tipps.
Ralf

von Andreas D. (rackandboneman)


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D'Oh, zu kompliziert gedacht ... nimm ein schnelles RAM und irgendeinen 
einfachen MCS51 oder AVR mit externem Bus als Startermotor. Hat auch den 
Vorteil dass Du eine Möglichkeit einbauen kannst von einem Hostrechner 
aus einen anderen Inhalt zu laden.
Oder, bau deine Taktung so auf dass Du sie softwaregesteuert umschalten 
kannst - starte die ganze Chose mit 4MHz, kopier gemütlich dein EPROM 
ins RAM, bank um und dreh den Takt rauf.

von (prx) A. K. (prx)


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Ralf Jonas schrieb:
> Außerdem haben die da sogar noch den "INS8060N - SINGLE-CHIP 8-BIT
> N-CHANNEL MCU DIP40" auf Lager.

Ein SC/MP, sieh einer an. Immerhin nicht die P-MOS Version. Da hast du 
allerdings keine Zeitprobleme. ;-)

Ich hatte bei Segor mal nen RCA 1802 aufgetrieben und mir damit einem 
Spass gemacht: Beitrag "RAM mit Adresslatch gesucht"

: Bearbeitet durch User
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