En este articulo voy a cambiar todos los condensadores electrolíticos de mi Sega Mega Drive Japonesa VA1 de 1988 e intentaré optimizar el audio de la placa con electrolíticos de grado de audio. Haré los mods Jailbar Fix y Preamp Fix que son muy interesantes en esta revisión de placa y unos ajustes a las fuentes de alimentación originales.
No soy experto en electrónica ni tengo estudios relacionados con el campo, pero llevo unos meses aprendiendo por mi cuenta en mis ratos libres y este proyecto de Mega Drive me ha ayudado a aprender y a comprender mejor distintos aspectos del audio y la electrónica.
1. Cambio de condensadores
Los electrolíticos que he seleccionado para soldar son los siguientes:
- Nichicon FG (Audio) (1uF, 10uF, 47uF, 100uF, 220uF)
- Elna Silmic II RFS (Audio) (10uF 16v)
- Rubycon ZLH (47uF y 100uF 35v) (ESR muy bajo, usar solo en el circuito de video, cristal, memorias, etc.)
- Nippon Chemi-Con KY (10uf)
Antes de comenzar a soldar he mirado por encima los esquemáticos de una placa VA3 para saber que condensadores electrolíticos forman parte de la etapa analógica de audio y optimizar el circuito con condensadores de grado de audio.
Los condensadores de grado de audio pueden tener diferencias físicas en su construcción como enrollado menos compacto o con materiales que amortiguan vibración y a veces encapsulado más rígido para reducir resonancias, entre otras diferencias.
Retiro los condensadores antiguos y dejo los agujeros pasantes limpios de estaño para los nuevos, en total hay 38 condensadores electrolíticos.
Placa con todos los electrolíticos sodados:
2. Reguladores lineales.
He cambiado los 7805 por LM340T5 originales de National Semiconductors y he aplicado pasta térmica Arctic MX-4. Este modelo es bastante mejor que el original y proporcionarán salidas de 5v más estables, con menos rizado, además de aumentar las expectativas de vida útil de la placa.
3. Mod Preamp Fix
Es la primera vez que sueldo componentes SMD, no ha resultado dificil.
Comienzo desoldando los componentes originales a reemplazar, las instrucciones las podéis encontrar en consolemods.
Sueldo los nuevos componentes, para el filtro de paso bajo en lugar de usar condensadores cerámicos SMD he decidido usar condensadores radiales de película WIMA para que el filtro tenga una respuesta un poco mas suave.
4. Aumento de la distorsión tras las modificaciones.
Después de realizar todo lo anterior el audio de Streets of Rage 2 sonaba mucho mejor gracias al Preamp Fix, sin embargo ha aparecido nueva distorsión que antes no estaba, aparece en forma de resonancias en frecuencias graves y una falta de pegada en bajos.
Tras el recap de la consola y varias escuchas de audio he descubierto que el circuito de audio en esta placa es muy caprichoso con el ESR de los condensadores, un ESR demasiado bajo como el de los Rubycon ZLH que he utilizado provoca mucha distorsión y resonancias, no estoy seguro de donde se genera la distorsión; si lo generan únicamente los condensadores por los que pasa la señal analógica de audio o si ocurre también en la etapa de alimentación digital y se filtra a la etapa analógica.
Para intentar solucionarlo he cambiado algunos condensadores mas, he desoldado C52, C53 y C74 y esta vez he sodado condensadores de grado de audio, C53 y C74 no parecen aportar mucho, al cambiar C52 si noté un poco menos de distorsión en las pruebas, sin embargo estos cambios no han solucionado el problema.
He notado que esta distorsión solo aparece en juegos de Mega Drive, por el contrario Mega CD suena perfecto, esto nos da una pista que apunta a que la distorsión puede proceder únicamente del sintetizador y que el PSG y el amplificador de auriculares deberían tener poca o nula influencia.
Dándole mas vueltas al circuito y siguiendo esta pista todo apunta a que el problema esta en la salida del YM2612, voy a realizar un ultimo cambio en los acoplamientos de salida C41 y C43 del Yamaha 2612, los Nichicon FG de 10uF 50v que había usado al principio estan optimizados para audio, pero tienen un ESR muy bajo en mi medidor, voy a cambiarlos por unos ELNA SILMIC II RFS de 10uF 16v que deberían tener un ESR mas alto.
Una vez soldados los nuevos condensadores de ELNA la distorsión casi a desaparecido por completo volviendo a los niveles que tenia la consola originalmente, por lo que ya tenemos el problema solucionado, el ESR de los ELNA es similar al de los originales, pero con menos caída de voltaje y es aproximadamente 4 veces mas alto que el de los Nichicon FG que había usado antes.
Aprovechando que volví a desarmar la consola también sustituí C1 y aumenté su capacitancia de 220uF a 470uF, esto puede mejora un poco la estabilidad de los reguladores y disminuir ligeramente el zumbido de 100Hz del transformador, pero no es necesario hacerlo.
Para evitar todos los problemas de distorsión que he experimentado en esta placa, recomiendo hacer el recap de toda la placa con condensadores de ESR estándar y el mismo voltaje que los originales y en C41 y C43 soldar condensadores de audio de buena calidad con el ESR mas alto posible. También debéis tener en cuenta que el mod preamp fix aumentará ligeramente el ruido y la distorsión de la salida de auriculares de la consola.
A continuación muestro una tabla del estado actual y probablemente definitivo de mi placa, la columna de notas son observaciones que he ido haciendo mientras analizaba el circuito por lo que es posible que algunas no sean exactas o claras. Es posible que la tabla se pueda optimizar mejor, pero implicaría desoldar mas condensadores y someter a la placa a mas estrés y no creo que aporte mas al circuito:
5. Ajustando la impedancia de la salida de auriculares.
Cuando usamos la salida del amplificador de auriculares de la consola como salida de línea, este necesita cierta impedancia para mantener la linealidad, con impedancias de entrada muy bajas como los 100k típicos de los ADCs modernos, el circuito de audio del amplificador tiene oscilaciones y genera resonancias, sobre todo con condensadores nuevos con baja ESR como los que he usado yo, he probado a añadir resistencias de 12k en paralelo en cada canal en el propio cable RCA para ver si esto reducía la distorsión del audio, contando con la impedancia de mi ADC, la impedancia total que verá el amplificador de auriculares de la consola será aproximadamente de 10,7k.
No esperaba notar ningún cambio, pero este ajuste ha reducido significativamente la distorsión, es posible que otros valores mas bajos como 8k reduzcan mas la distorsión, pero si bajamos demasiado podemos comprimir el audio y añadir mas distorsión. Si en vuestra unidad no tenéis distorsión no hace falta que hagáis esto.
El acabado de estos cables no es el mejor, pero están bien soldados y aislados por lo que servirán.
6. Mod Jailbar Fix
Comienzo desactivando el pin 6 del CXA1145, para esto normalmente se recomienda cortar o levantar el pin. Después de analizar la placa he encontrado una forma mucho mas limpia y sin necesidad de tocar el chip, simplemente debemos desoldar el condensador de acoplamiento en la entrada de dicho pin, esto desconecta el pin de la misma forma que si lo cortáramos o lo levantáramos.
Desactivar el pin anterior no tiene efecto en mi placa, tengo los mismos jailbars que antes. Ahora probaré a desoldar el pin 50 del VPD, tras desoldar el pin noté que el pad / pista no estaba muy firme así que la despegue de la placa por seguridad, de todas formas esta pista no se puede utilizar ya que genera muchas interferencias. Si en el futuro necesitamos recuperar la salida de video compuesto recomiendo soldar un cable para evitar las interferencias.
Esto ha supuesto una gran mejora, hay una reducción del Jailbar entre el 80 y 90%, para conseguir el mejor resultado recomiendo hacer las dos modificaciones que he comentado.
7. Fuente de alimentación.
Cuando buscamos transformadores de 230v a 100v por internet para nuestros dispositivos japoneses normalmente solo se encuentran autotransformadores no aislados, con un solo devanado y con una tensión de salida real de 115v - 120v, no es recomendable usar estos transformadores de mala calidad y con el voltaje incorrecto en dispositivos japoneses. En caso de no disponer de un buen transformador con salida a 100v recomiendo usar una fuente europea con nuestra Mega Drive japonesa. Según la etiqueta, el voltaje de las fuentes europeas es 1v mayor al de las japonesas, los 7805 pueden disipar esa pequeña diferencia de voltaje sin problema, pero si os preocupa la temperatura siempre podéis poner un pequeño ventilador de 5 - 6cm encima de la rejilla de ventilación de la consola expulsando el aire y conectado a una fuente de alimentación externa.
Siguiendo con el enfoque en el audio, cambiaré el condensador de 3300uF por un Nichicon FW, la fuente de MD vibra un poco por lo que este condensador debería ser una buena opción en este punto.
He revisado la hoja de datos del LM340T5 y el fabricante recomienda añadir un condensador de 0,22uF en la entrada cuando el regulador lineal esta lejos del filtro de la fuente de alimentación, en el caso de Mega Drive la consola tiene condensadores en la entrada de los 7805 y un par de cerámicos, de todas formas añadiré un condensador de película de polipropileno de Phili Pilkor dentro de la fuente aprovechando dos agujeros pasantes libres, he optado por 0,47uF ya que este valor filtrará mejor el ruido que genera el puente rectificador, normalmente los picos de recuperación inversa de los diodos.
Fuente japonesa terminada:
He realizado los mismos cabios también en mi fuente española, el PCB es igual al japones.
Al comparar ambas fuentes, las diferencias que se pueden ver a primera vista son que en la europea los diodos son mucho mas grandes debido al mayor voltaje usado en Europa. El laminado en la europea es mas ancho y no esta soldado como en la japonesa, por lo tanto el laminado en la europea parece mas susceptible a tener vibraciones y zumbidos.
Capturas de audio después de las modificaciones
Sonic & Knuckles - Flying Battery Zone Act 2:
Sonic & Knuckles - Lava Reef Zone Act 1:
The Hybrid Front - Moon/Mars ~ Sukarabe Fight BGM 2:
The Hybrid Front - Earth ~ Sukarabe Fight BGM 3:
Castlevania - Bloodlines - Calling From Heaven (Stage 6):
Castlevania - Bloodlines - Reincarnated Soul, Part 2 (Stage 1):
Gunstar Heroes - Military on the Max-Power:
Gunstar Heroes - Empire - The Final Assault:
Phantasy Star IV - Motavia Town:
Streets of Rage 2 - Under Logic: