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Z80GalCompactの制作 [Z80]

 今月はALLPCBさん主催の "Useless" Design Competition に応募(入賞しました)したこともあり、プリント基板を只で作れるクーポンが4つもあったので何を作ろうかと悩みました。
 色々考えた結果、未決定だった最後の1件は「Z80GALの構想(その13)プリント基板完成」の記事で書いたGALを使ったZ80シングルボードのコンパクト版を作ることにしました。
 今までは使用チップ数の最小化を開発ポリシーの一つとしていましたが、今回はコンパクト性に重点を置いて制作してみました。

 主な変更点は
  1. 使用チップの表面実装部品化
     下記のチップを表面実装タイプのものに変更しました
    • SRAM : UM61512 から M68AF127BL(SO32) に変更
    • GAL : PLCCタイプのものに変更(問題無かったら今後も使用していきたい)
    • PIC12F683 : 秋月さんから以前購入した手持ちのSMDタイプのものに変更

  2. USBケーブル直結で動作
     USBシリアル変換用IC(PL2303SA)を追加したので直接USBケーブルを繋げ、更にUSBからの給電方式に変更したのでUSBケーブルを差し込むだけで動作します

  3. パターン設計時の投入パワーをアップ
     パターン設計時に部品密度を上げて基板サイズの小型化を試みています。小型化のためには最初の部品配置がかなり重要ですね(プログラミング時のデータ構造と類似)
     また、ここ数件のケース作成で基板の固定は淵を抑える方式にしているので、従来四隅につけていた取付用穴を無くしました
     結果としてZ80GALの基板サイズは 100mm x 70mm でしたが、今回は機能追加した上で基板サイズが 64mm x 46mm になりました

 無料クーポンの期限が迫っているので今回はブレッドボードでの評価は行わずに基板製造を依頼しました。まだ動作確認はできていませんが回路は下図のようになります。

Z80GalCompactの回路図


 パターンの設計結果が下図でトラック密度が結構密です。でもまだ余裕があります。

Z80GalCompactのパターン(グランドベタ化前)


 グランドベタ化後のトップ面とボトム面のパターンが下図になります。
 トップ面にはピン付きDIP部品の Z80、EEPROM 及び コネクタ類(SDとUSB等)を配置しました。

Z80GalCompactのパターン(トップ面)


 下図はボトム面のパターンです。表面実装部品は主にボトム面に配置しています。

Z80GalCompactのパターン(ボトム面)


 3D表示の画面も貼っておきます。部品の高さ設定等、見易くなるようにある程度設定しています。
 表示状態が変ですが、右上の2ピンが直立しているものがMicroUSBコネクタです。左隣の Z80 と干渉しているように見えますが Z80 の実物のパッケージは幅がもう少し狭いので大丈夫だと思います。

Z80GalCompactの3D表示(トップ面)


 下図がボトム面です。右側のメモリチップは結線する上で逆向きの方がトラック長が短くなるので上下逆向きに実装しています。実装時のミス防止のために型名のシルクも上下逆にしています。
 また、前回と前々回の基板設計時にボトム面のシルクがパターンで隠されてしまう現象が発生していましたが、今回は正常に表示されました。何の条件で状態が変化するのかはまだ未確認です。使用しているCADソフトは DesignSparkPCB V8.1 です。

Z80GalCompactの3D表示(ボトム面)


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