Практически закончил схему калькулятора «Электроника Б3-04». Осталось несколько непонятных моментов, которые вряд ли получится разрешить без вскрытия К145ИП1. Также пока нет схемы БП и остаются непонятки с проводимостью силового транзистора в К145ПН1.
Что удалось выяснить. Ну, первое, что калькулятор построен по схемотехнике, которую принято называть «микро-ЭВМ последовательного действия».
Сначала об аналогах.
Тип Число выводов Toshiba Sharp
К145АП1 28 T3202 S-3202
К145АФ1 7 T3200 S-3200
К145ПП1 28 T3201 S-3201
К145ИП1 30 T3103B S-3103B
К145ИП2 10 T3104B S-3104B
К145ПН1 14(7) н/а н/а
Калькулятор видимо был очень оперативно скопирован с самого первого варианта Sharp EL-805, который был сделан на микросхемах производства Toshiba. Потом появились калькуляторы на микросхемах уже производства самого Sharp, естественно аналогичных, но в немного измененных корпусах. Видимо Sharp приобрел лицензию у Toshiba, но об таких вариантах известно еще меньше, чем о первом. Замечу, что считающиеся аналогами Sharp EL-805 калькуляторы Facit 1106 сделаны уже на более новом чипсете от Toshiba.
Если проанализировать названия микросхем чипсета Sharp EL-805, то сразу бросается в глаза, что номер у трех микросхем начинается на 32, а у двух на 31. Цифры 1 и 2 указывают на различие в технологии; 1 это низковольтный КМОП (5-6 В), а 2 более высоковольтный (12 В). Соответственно различаются и топологические нормы, цифра 1 указывает на кристаллы с меньшими нормами, чем цифра 2. Поэтому Т3103 и Т3104 содержат большее число транзисторов на кристалле, примерно 3,5 тыс. и 1,5 тыс. Т.е. эти два кристалла и есть собственно БИС, а остальные чипы можно назвать в лучшем случае микросхемами среднего уровня интеграции. Надо обратить внимание, что чип Т3200 якобы сделан по технологии КМОП, по крайней мере на это указывают цифры в его названии. Тут надо заметить, что информация о принципах номенклатуры Toshiba целиком высосана из пальца и поэтому выведенные из нее дальнейшие логические построения могут оказаться несостоятельными. Почему надо обратить внимание на чип Т3200? А потому, что его советский аналог К145АФ1 сделан не по КМОП, а по биполярной технологии (внутри всего 12 транзисторов). Возможно это главное отличие советского чипсета, от оригинального.
Есть еще одно аппаратное отличие калькулятора Б3-04 от EL-805. БП японского прототипа построен на дискретных транзисторах, а в советском БП применена оригинальная биполярная микросхема К145ПН1, правда она содержит всего 4 транзистора, причем два из них в диодном включении, но тем не менее, это странное, но все же достижение. Странное потому, что вряд ли разработка такой микросхемы имела экономический смысл. Вполне можно было не выпендриваться и использовать два транзистора, например, те же КТ315.
Что касается функционала, то нет сомнений, что советские микросхемы полностью повторяют функционал своих японских прототипов. Корпуса другие, но ничего похожего на оригинальные японские в СССР не было и пришлось разработать специальные металлокерамические!!! корпуса для калькуляторных микросхем. Возможно это не такое уж тупое решение, как может показаться на первый взгляд, т.к. с упаковкой в пластик в те времена в СССР существовали определенные проблемы. В первую очередь это касалось очень большого времени (примерно год) потребного на разработку, производство и отладку пресс-форм, а также на невысокий выход годных (до 30% брака) после процесса запрессовки в пластик. КМОП кристаллы получали с 50 мм пластин и, например, кристаллов для К145ИП1 умещалось на такой пластине всего 50 шт. Если учесть, что выход годных в 5% уже считался коммерчески приемлемым, то это означает 2 рабочих кристалла с пластины. Уменьшать при упаковке в пластик количество годных микросхем еще на треть было неразумно и весьма расточительно. Так что в данной ситуации дорогие металлокерамические корпуса — это скорее паллиатив.
Немного о строении микросхем. Все подробности были получены благодаря изучению топологии кристаллов из вскрытых К145АФ1, К145АП1, К145ПП1 и К145ИП2, так что большое спасибо Виктору. К сожалению, К145ИП1 вскрыта не была и это немного печально, но не очень, т.к. от рассматривания каши из 3400 МОП транзисторов вряд ли будет много толку.
ЖК индикатор имеет уровень мультиплексирования равный двум, поэтому вся схема калькулятора автоматически становится двухтактной.
В микросхеме К145ИП2 размещен тактовый генератор с RC возбуждением. Генератор вырабатывает двухфазную последовательность тактовых импульсов. В этой же микросхеме размещен двухтактный динамический регистр называемый операционным, т.е. таким образом удлиняется системная магистраль микро-ЭВМ последовательного действия (т.е. вход и выходы регистров подсоединены к процессору). Регистров два. Я долго считал какой они длины и у меня получилось 82 и 83 разряда, причем они довольно хитро скоммутированы. Пересчитывать лень, т.к. я все равно не все вижу на фото и поэтому не понимаю особенностей схемотехники. Может кто-нибудь возьмет на себя этот труд и прояснит ситуацию для порядка.
Двухфазная последовательность тактовых импульсов подается на процессор К145ИП1 и на схему управления индикацией К145ПП1.
Про процессору можно сказать следующее. Он опрашивает двуфазную тастатуру (16 кнопок), обрабатывает сигнал сброса (1 кнопка) и выдает параллельный 4-х разрядный код отображаемой цифры на схему управления индикацией К145ПП1. Схема управления индикацией К145ПП1 дешифрует код цифры и помещает его во вторую последовательную магистраль 8 разрядов которой размещены на этом же кристалле. Эти 8 разрядов управляют непосредственно 8 парами сегментов индикатора. Микросхема также вырабатывает последовательности импульсов, управляющие двумя фазами индикатора (через К145АФ1), тактовую последовательность для расширителя второй магистрали К145АП1 и по отдельной линии управляет дополнительной парой сегментов «минус» и «константа». Расширитель второй магистрали К145АП1 весьма прост, это 23-разрядный регистр сдвига, который управляет остальными 23-мя парами сегментов индикатора, т.е. всего у индикатора 32 пары сегментов.
Микросхема К145АФ1 обеспечивает сдвиг уровня импульсов управляющих фазами индикатора, для чего на эту микросхему подаются напряжения +15 и -9 В. Резисторы R3-6 необходимы для работы схемы сдвига уровня, т.к. К145АФ1 содержит внутри только транзисторы. Вот пока все. Эта рабочая отретушированная картинка вместо схемы.