Sinclair ZX Spectrum

En jouant avec le chef d'oeuvre de Clive Sinclair

Introduction
Premiers pas avec le ZX Spectrum
Radiateur pour la ULA et construction d'un câble audio
Modification pour sortie vidéo composite
Conclusion
Linkographie

Introduction

Mon premier contact avec le Sinclair ZX Spectrum a eu lieu au milieu des années 1980, pendant une visite à des copains de mes parents. Je me souviens de cette petite boîte qui était pour moi un ordinateur très intéressant. Mon intérêt vers cette machine n'a pas disparu au fil des années, car elle était plutôt intéressante. Plus de trente ans plus tard, j'ai finalement décidé d'acheter un modèle 48K et, après quelques tentatives infructueuses, j'ai finalement réussi à gagner une enchère sur un site bien connu.

Premiers pas avec le ZX Spectrum

Les Fig. 1 and 2 montrent mon premier Sinclair ZX Spectrum, tel que je l'ai reçu. Il était un peu sale, à vrai dire, mais globalement en très bonnes conditions. Le premier problème était que la personne qui me l'a envoyé m'a donné un bloc d'alimentation d'un ZX81. La tension est la même (9 V D.C. non régulée), mais le courant disponible est légèrement inférieur (1.2 A au lieu de 1.4 A). Par contre, plus important, le câble terminait sur un connecteur jack au lieu du plus moderne barillet qui est utilisé sur le Spectrum. Attention au fait singulier que le Spectrum utilise une connexion avec pin central négatif, ce qui est peu commun. En fait, une connexion incorrecte pourrait endommager une bonne partie des composants.

Mon Sinclair ZX Spectrum, tel que je l'ai reçu, avant de le nettoyer à fond.

Fig. 1 : Mon Sinclair ZX Spectrum, tel que je l'ai reçu, avant de le nettoyer à fond.

Back of ZX Spectrum

Fig. 2 : L'arrière de la machine, avec l'autocollant qui indique qu'il s'agit d'une version 48K.

J'ai donc trouvé un connecteur barillet dans mon stock de composants électroniques et j'ai alimenté le Spectrum avec mon alimentation stabilisée de laboratoire. Alimenté à 9 V, l'ordinateur consomme 600 mA et j'ai remarqué que le courant demandé tend à diminuer un peu si la tension augmente. Le bloc d'alimentation originel ne délivre pas exactement 9 V et le Spectrum ne demande pas à cette tension d'être parfaitement stable. En tout cas, le comportement du courant suggère qu'à l'intérieur de l'ordinateur au moins une partie du circuit est alimentée avec un convertisseur à découpage. J'ai donc pu retrouver une vielle télé à 14 pouces et j'ai connecté le Spectrum avec l'entrée antenne, pour ensuite trouver le bon canal de transmission. La figure 3 montre l'écran de bienvenu, bien connu, de la machine Sinclair.

L'écran de bienvenu, sur un poste de télévision à 14 pouces, à travers une connexion RF. L'image est en noir et blanc et la qualité globale est loin d'être bonne.

Fig. 3 : L'écran de bienvenu, sur un poste de télévision à 14 pouces, à travers une connexion RF. L'image est en noir et blanc et la qualité globale est loin d'être bonne.

Radiateur pour la ULA et construction d'un câble audio

C'est plutôt risqué d'ouvrir le ZX Spectrum à cause de la fragilité de la membrane du clavier originel. Par contre, en 2018, il est facile de trouver des nouvelles membranes refaites et j'ai eu la bonne surprise de trouver que ma machine en montait déjà une. J'ai pu donc l'ouvrir sans problèmes et j'ai pu voir qu'il s'agissait d'une version 2 ("Issue 2"), comme montré dans la figure 4. C'est une belle plaque de circuit imprimé, avec la puce ULA à gauche, le processeur Z80 au centre un peu vers la droite, la mémoire morte à la droite du processeur et la mémoire vive en bas de la carte. Une collection de circuits logiques TTL, résistances et condensateurs complète le tout avec le modulateur ASTEC. C'est intéressant de voir une date en français, "28 août 1984" sur le radiateur. A ce propos, le radiateur est utilisé pour un régulateur 7805 et, plus haut, on trouve un inducteur d'un convertisseur à découpage.

A l'intérieur du ZX Spectrum

Fig. 4 : Comme je m'attendais, mon Spectrum est une version 2 ("Issue 2"). J'ai eu la bonne surprise de trouver une membrane de récente fabrication pour le clavier (non visible dans la photo).

J'ai pu utiliser le Spectrum pendant un certain temps et j'ai remarqué que la puce ULA tend à devenir bien trop chaude. En général, je ne me fais pas trop de soucis si des puces sont tièdes, mais en ce cas j'avais des difficultés à tenir un doigt en contact avec elle. Ceci normalement suggère qu'il est une bonne idée d'utiliser un petit radiateur. Il y a peu d'espace autour de la puce avec le couvercle fermé, et donc j'ai opté pour une plaque en aluminium noir que j'ai collé avec deux points d'adhésif avec de la pâte thermique pour augmenter le transfert de chaleur. Le résultat est visible en figure 5.

Puce ULA avec radiateur

Fig. 5 : La puce ULA tend à devenir trop chaude pendant une utilisation normale. J'ai mis une petite plaque en aluminium pour en réduire la température.

J'ai ensuite essayé de trouver une façon de charger des programmes depuis un lecteur cassette et pour mes premiers essais j'ai utilisé ma platine stéréo. Il m'a fallu un moment pour me rendre compte que les câbles stéréo ne pouvaient pas fonctionner correctement à cause de la manière avec laquelle la connexion est faite dans le jack EAR du côté du Spectrum. En fait, la pointe du jack est connectée à l'entrée pour signal audio, mais la masse est prise là où sur les jack stéréo on trouve l'anneau associé au canal droit. Comme montré en figure 6, j'ai pu m'y retrouver grâce à quelques câbles avec pinces crocodiles, pour faire facilement des essais.

Essais des connections sur l'entrée EAR

Fig. 6 : Essais des connections sur l'entrée EAR, pour pouvoir charger des programmes et des jeux.

J'ai fabriqué un câble audio permanent avec deux connecteurs jack, comme montré en figure 7, bien qu'il y a des solutions (par exemple [1]) qui décrivent des approches différentes. J'ai observé que le Spectrum demande un signal d'amplitude plutôt élevée pour pouvoir charger correctement des fichiers. A ce propos, le petit haut-parleur interne du Spectrum doit faire entendre les sons du chargement. En tout cas, la sortie de mon ordinateur portable semble être suffisante pour cela la plupart des fois.

Schéma du câble que j'ai fabriqué

Fig. 7 : Schéma du câble que j'ai fabriqué, avec deux connecteurs Jack mâle de diamètre 3,5mm (dessiné avec FidoCadJ).

Modification pour sortie vidéo composite

Je pouvais donc charger des programmes depuis une cassette ou la sortie de mon ordinateur portable, mais la qualité de l'image visible en figure 8 était épouvantable, en noir et blanc et pleine de bruit. Pendant un moment, j'ai pensé que cela pouvait venir du fait que j'utilisais une télé PAL et mon Spectrum était vendu en France (pays qui utilisait le standard SECAM). Par contre, j'ai appris que tous les Spectrum vendus en Europe sont toujours PAL et que les français devaient utiliser un circuit additionnel plutôt compliqué pour obtenir des signaux RGB utilisables avec une prise péritél.

Le chargement fonctionne, mais l'image est toujours en noir et blanc !

Fig. 8 : Le chargement fonctionne, mais l'image est toujours en noir et blanc !

Après quelques recherches et après avoir jeté un coup d'oeil à l'oscilloscope au signal vidéo prélevé à l'entrée du modulateur, j'ai conclu que la raison pour laquelle la couleur était absente était que la porteuse générée par le modulateur n'était pas sur la bonne fréquence. J'ai pu résoudre ce problème en rajustant la position du noyau en ferrite qui règle la syntonie du modulateur. L'image était en couleur, mais la qualité restait mauvaise et l'image avait beaucoup de bruit, du moins si je la compare avec ce que j'obtiens avec la sortie composite de mon C128. J'ai donc décidé de modifier le Spectrum pour obtenir une sortie composite, en sautant complètement le modulateur RF. C'est une modification très simple à faire (une description se trouve par exemple en [2]) et le résultat est montré en figure 9. Tout peut être facilement remis à l'état d'origine, ceci étant pour moi très important. J'aime les voitures de collection et j'ai appris avec elles l'importance de l'originalité. Le résultat est magnifique sur un moniteur à tube cathodique professionnel, comme le montre la figure 10.

 La modification pour obtenir une sortie composite, en évitant le modulateur RF

Fig. 9 : La modification pour obtenir une sortie composite, en évitant le modulateur RF. Le fil jaune aurait pu être plus court.

Une très belle image en couleur montrée sur un moniteur Sony PVM

Fig. 10 : Une très belle image en couleur montrée sur un moniteur Sony PVM, après la modification pour avoir une sortie composite.

Conclusion

J'aime bien ce petit ordinateur. La première fois que je l'ai pris dans mes mains, j'ai pensé qu'il était tellement petit et pourtant il donnait vraiment une bonne impression. J'aime en quelque sorte aussi le célèbre clavier en gomme et les combinaisons étranges de touches qu'il faut utiliser pour rentrer les commandes BASIC. J'aime bien aussi le dialecte BASIC, un peu étrange. En fait, le ZX Spectrum est différent par rapport à toutes les autres machines que je connais (à part le ZX81, bien entendu). L'interprète BASIC n'est pas un clone de la version Microsoft qu'on trouvait partout à l'époque. Le clavier est différent, les sensations sont différentes, l'apparence est tellement classe en noir avec les bandes colorées sur la plaque métallique. Bref, je pense qu'il était un très bon ordinateur en 1982, j'aime bien l'utiliser en 2018 et je ne regrette pas le (raisonnable) prix qu'il m'a couté.

Linkographie

[1] - Audio cable: https://retrocomputing.stackexchange.com/questions/773/loading-zx-spectrum-tape-audio-in-a-post-cassette-world

[2] - Composite mod: http://www.retrogamescollector.com/simple-zx-spectrum-composite-mod/

[3] - Future was 8 bit shop, divMMC Future: https://www.thefuturewas8bit.com/shop/sinclair/divmmcfuture.html

[4] - esxDOS website: http://www.esxdos.org/index.html

[5] - History of esxDOS: https://spectrumforeveryone.com/2017/04/history-esxdos-divmmc-divmmc-enjoy/

[6] - Designing the divMMC Future: http://blog.tynemouthsoftware.co.uk/2018/01/designing-divmmc-future.html

Log

February 10, 2018: first version of the page, in english.

February 11, 2018: Added figure 9, about composite mod.

February 12, 2018: Added french translation.

April 9, 2018: Added divMMC Future review.

License

Creative Commons License
This work is licensed under a CC BY, NC 4.0 licence.