Recent testten we enkele kleine (5" tot 9") TFT beeldschermpjes (bijvoorbeeld van Alibaba, aliexpress.com), in prijs variërend tussen de €18 en €36. Het 5" beeldscherm was (met goede ogen/bril) best leesbaar, i.i.g. beter dan het Osborne-1 beeldscherm (5", 52x24 beeld, introductiedatum 3 april 1981, Wikipedia). TFT-beeldschermen van 7-9" zijn zeker goed bruikbaar bij de TRS-80 Model-1 (draagbare Model-1?).

Van de 5 geteste schermen werkten slechts 2 goed met een standaard Model-1. Eén (9") scherm had een onscherp beeld, verder buiten beschouwing gelaten. De laatste 2 hadden een beeld dat er zo uitzag:

Beeld bij twee kleine TFT monitoren (5" en 7"), aangesloten op een standaard TRS-80 Model-1. Het gele signaal op de oscilloscoop is één beeldlijn ( video uitgang), de negen verticale gele balken corresponderen met de 9 getallen per regel. In blauw twee lijn-synchronisatie pulsen (Z32-13, zie schema). Zowel rechts als op de onderste regel staat de lijnfrequentie in kHz (5 - 10 Hz te laag).

Gelukkig werden de monitoren met drie Model-1 computers getest. Bij één van die drie Model-1's gaven alle TFT-monitoren een goed beeld. Beeld met TRS-80 Model-1 met 15.600 kHz lijnfrequentie:

Als één computer het wel goed doet, en andere (twee) computers niet, dan kunnen de verschillen snel opgespoord worden. Het probleem leek niet te liggen aan het (te) sterke videosignaal van de TRS-80 (2Vp-p, zie oscilloscoop beelden, standaard is een composiet video signaal 1Vp-p). Het werd getest met een weerstand in het videosignaal. Bij een tot 1Vp-p gereduceerd signaal bleef het probleem onverminderd bestaan.

Nadere analyse leerde dat bij de “goede” Model-1 het kristal vervangen was.

Waarom werd dat gedaan, een ander kristal in de TRS-80 Model-1?

De (Amerikaanse) Model-1 was gemaakt voor de USA “thuismarkt”, beeldfrequentie 60Hz. Even uitrekenen:
10.644480 MHz kristal frequentie (op het kristal staat “10.6445 Mc”)
1.774080 MHz karakter-frequentie (bij 6 dots per karakter)
15.840 kHz lijnfrequentie (bij 112 karakters per lijn, waarvan 64 karakters zichtbaar, 36.1 ìs) 1320 Hz regelfrequentie (bij 12 lijnen per regel)
60 Hz beeld(veld)frequentie (bij 22 regels per beeld, waarvan 16 regels zichtbaar)

In gebieden met een andere netfrequentie (50Hz i.p.v. 60Hz) is er een hinderlijk zichtbare interferentie tussen de netfrequentie en de beeldfrequentie van de TRS-80 Model-1 (bij de Amerikaanse versie; de Japanse versie was 50-60Hz omschakelbaar met een 4-tal “jumpers,” en komt wel uit op 50 Hz).

In de Model-1 begint de 60Hz naar 50Hz modificatie met de omzetting van 22 naar 26 regels per beeld. Bij verder onveranderde deler-keten is de beeldfrequentie dan 50.8Hz. De interferentie tussen het elektriciteitsnet en het videobeeld is daarmee veel minder. Maar, computerwereld, er zijn ook puristen. Die willen de TRS-80 Model-1 beeldfrequentie exact op 50Hz hebben. Pas dan is er (normaal gesproken) helemaal geen interferentie, beiden (lichtnet en TRS-80 beeld) zijn immers 50Hz.

Wat was de grote-stappen-snel-thuis oplossing?

Een kristal van 10.4832 MHz plaatsen. We troffen in twee TRS-80 Model-1 computers zo’n kristal aan, één met opschrift “10.483”, de ander met “10.4832”. De rekensom:
10.483200 MHz kristal frequentie (op het kristal staat “10.483” of “10.4832”)
1.747200 MHz karakter-frequentie (bij 6 dots per karakter)

15.600 kHz lijnfrequentie (bij 112 karakters per lijn, waarvan 64 karakters zichtbaar, 36.6 ìs) 1300 Hz regelfrequentie (bij 12 lijnen per regel)
50 Hz beeld(veld)frequentie (bij 26 regels per beeld, waarvan 16 regels zichtbaar)

Mooier kan het niet, iedere purist tevreden. Dat de computer dan 1.5% langzamer liep, werd weer wel op de koop toe genomen. De oplossing in de Japanse Model-1 is eleganter, met enkele poorten worden er tijdens de beeld-blanking 5 extra beeldlijnen toegevoegd, zodat er uiteindelijk dichter bij de 50Hz gekomen wordt (49.97 Hz om precies te zijn), met behoud van de originele kristal frequentie.

Wat was de stand van zaken?

Het videobeeld van TRS-80 Model-1 computers met een (originele) lijnfrequentie van 15.840 kHz werd op een 2-tal TFT monitoren niet goed weergegeven. Bij een TRS-80 Model-1 met een lijnfrequentie van 15.600 kHz was er wel een goed beeld.
Hierbij zij nog opgemerkt dat de PAL-video-lijnfrequentie 15.625 kHz is (15.600 kHz ligt daar dicht bij, 15.840 kHz is er behoorlijk ver van verwijderd).

Opvallend was ook dat de bovenste regels altijd goed leesbaar waren, hoe verder naar onder hoe slechter, alsof het beeld in toenemende mate “uit de pas” liep, passend bij een onjuiste lijnfrequentie.

De proef op de som

Na enkele mislukte testen werd in één (Amerikaanse) Model-1 het kristal vervangen. En jawel, uitstekend beeld. Dit betekent dat de lijnfrequentie het probleem wel “moet” zijn.

Dan maar adviseren in TRS-80 Model-1 computers het kristal te vervangen, als men een geen-goed- beeld-gevende TFT monitor wil gebruiken? Een prima advies met een klein probleem, 10.4832 MHz kristallen zijn (vrijwel) niet meer verkrijgbaar. 10.5 MHz kristallen trouwens ook niet.

Een andere oplossing

De lijnfrequentie-deler veranderen. Deze deler is nu 112, mooi gekozen: 112 = 64 + 32 + 16, zie het TRS-80 schema, door de tripple-input (N)and begint de lijndeler telkens opnieuw na 112 karakters geteld te hebben. Delen door 113 (lijnfrequentie 15.700kHz) of 114 (lijnfrequentie 15.562 kHz)?

Dat zijn prachtige oplossingen, maar delen door 113 biedt onvoldoende soelaas, en delen door 114 is niet makkelijk. Het ic dat het 113e (C1) of 114e (C2) karakter telt moet zelf ook op nul gezet worden. Voor het 113e karakter is het wel mogelijk de betreffende 74LS92 te resetten (C1, zie het schema van de Model-1). Voor het 114e karakter (C2) ligt dat gevoeliger. De 74LS93 “C2-C4” moet dan gereset worden. Echter, deze 74LS93 wordt zowel gebruikt om de lijnen/regels (R1) te tellen (A-Qa) als de karakters C2-C4 (B-Qb-Qc). Als dit ic gereset wordt (iedere keer als er tot 114 karakters per lijn geteld is), dan loopt de lijn/regel teller helemaal in het honderd. Het beeld wordt niet meer goed opgebouwd en de verticale sync wil ook niet meer. Een extra ic voor 2-deler A-Qa zou dit probleem wel oplossen.

Er zit niets anders op, er moet een ic bij (als de lijnfrequentie omlaag moet). Dat kan. Het voorstel is de methode “beter-goed-gejat-dan slecht-bedacht” te gebruiken, n.l. wat “Tandy” kon met extra beeld- lijnen tijdens de beeld blanking voor 50Hz aanpassing, kan ook bij de lijnblanking met extra pixels.

Wat gaan we doen?

De 112 karakters-per-lijn kan ook uitgedrukt worden als (112x6 =) 672 pixels per lijn (10.644480 MHz gedeeld door 672 pixels = 15.840 kHz).
Met 10 pixels extra zijn er 682 pixels per lijn (lijnfrequentie wordt dan 10.644480 / 682 = 15.608 kHz). Dat ligt ook nog eens voldoende dicht bij de 15.600 kHz lijnfrequentie voor de 50Hz modificatie.

De oplossing (zie het schema met aanpassingen in het rood)

Er komt een extra ic bij, bij voorkeur een 74LS90 (of andere 10-deler, i.v.m. 10 toe te voegen pixels). Nadat er 112 karakters geteld zijn, en de karakter teller weer op nul gezet moet worden, wordt het signaal dat de teller op nul zet onderbroken. De teller wordt pas op nul gezet, nadat er 10 pixels toegevoegd zijn. Gedurende de tijd dat de 10 pixels toegevoegd worden, moet de 74LS92 pixels-per- karakter teller wel stil blijven staan. Zie het schema met veranderingen in het rood.

Hetzelfde in andere woorden: zodra de karakter-per-lijn teller op 112 komt, wordt de 74LS11 (Amerikaanse Model-1) of de 74LS10 (Japanse Model-1) geactiveerd. De 74LS92 pixels-per-karakter teller wordt dan stilgezet en de extra 74LS90 begint tot 10 te tellen. Zodra de 74LS90 tot 10 geteld heeft, wordt de karakter-per-lijn teller op nul gezet. De 74LS11 (of 74LS10) wordt dan gedeactiveerd en de 74LS92 pixels-per-karakter teller gaat ook weer lopen, de volgende lijn wordt weer opgebouwd.

Ten einde het schema simpel te houden, wordt de extra 74LS90 geklokt met de halve Clock-frequentie (5.322240 MHz). De 74LS90 hoeft dan maar tot 5 te tellen (5 x 2 = 10) en kan op de opgaande flank van telstand 6 (dan is er t/m 5 geteld) de karakter-per-lijn teller op nul zetten. Gebruik daarvoor Qa, met de “B”-ingang aangesloten op Clock/2 en de “A”-ingang aangesloten op de “D”-uitgang.

Eén en ander werd in een test-opstelling uitgeprobeerd met een 74LS92 (daarvan waren er meer op voorraad). Met name werd gekeken in welk (lijn-)frequentiegebied de TFT monitor wel een goed beeld wilde leveren. Daartoe werden in de test-opstelling (met de 74LS92) 1, 2, 3, .. , 9, 10, 12, 14, 16 en 20 pixels aan iedere beeldlijn toegevoegd (4 pixels extra 15750 Hz, NTSC). Het werkte zoals verwacht/bedacht.

Voor een goed beeld op het (5") TFT beeldschermpje moesten er meer dan 7 pixels toegevoegd worden (hier het beeld met 7 toegevoegde pixels (10.644480 MHz / (672+7) pixels = 15.677 kHz):

De onderste lijn hoort zwart te zijn, maar begint met een viertal witte stippen. Dus 7 toegevoegde pixels is net te weinig. N.b. 9 kolommen is +/- 7.5 cm breed (monitor is veel beter leesbaar dan foto).

Er mogen niet meer dan 14 pixels toegevoegd worden (met de opmerking dat 15 pixels toegevoegd niet getest is). Hier het beeld met 16 toegevoegde pixels (10.644480 MHz / (672+16) = 15.472 kHz):

Bij die lage frequentie (15.472 kHz) treedt er storing op in de onderste 4 regels.
In het tussenliggende frequentiegebied, dus vanaf +8 pixels (15.654 kHz) t/m +14 pixels (15.517 kHz) was er een goed beeld. Dit is in het gebied van (15625+29) Hz tot en met (15625-108) Hz.
15625 Hz is “de” lijnfrequentie van het PAL-video signaal.

Met toevoeging van 9 pixels wordt de standaard lijnfrequentie het dichtst benaderd. Met 9 extra pixels wordt de lijnfrequentie 15.631 kHz (standaard is 15.625 kHz, 625/2 lijnen bij beeldfrequentie 50 Hz).

Zoals boven al gezegd, mede om zo dicht mogelijk bij een beeldfrequentie van 50 Hz te komen, voegen we 10 pixels toe. Dat gaat bovendien “makkelijker” dan 9 pixels toevoegen (zie schema). Hier het beeld bij 10 toegevoegde pixels (10.644480 MHz / (672+10) = 15.608 kHz):

Bij een lijnfrequentie van 15.608 kHz is de beeldfrequentie (15608 / 12 / 26 =) 50.02 Hz. Voor de praktijk is dat 50Hz (echt geen (zichtbare) interferentie meer), heel wat beter dan de 50.8 Hz die zonder (lijn-)frequentie aanpassing bereikt kan worden. (N.b. Monitor 9 kolommen tekst-breedte is +/- 7.5cm.)

De hier voorgestelde modificatie komt net zo dicht bij de 50 Hz beeldfrequentie als de modificatie toegepast in de Japanse Model-1. Zoals gezegd worden daarin 5 extra beeldlijnen toegevoegd tijdens de beeld-blanking (zie schema, drie poorten, telkens één uit de ic’s Z44, Z45 en Z46).
Met de 5 extra beeldlijnen zijn er in totaal (26 x 12 + 5 =) 317 beeldlijnen. Uitgaande van 15.480 kHz lijnfrequentie is de uiteindelijke beeldfrequentie in de Japanse Model-1 (15480 / 317 =) 49.97 Hz.

Indien de lijnfrequentie aanpassing naar 15.608 kHz toegepast wordt in een Japanse Model-1 en het is gewenst die machine op een beeldfrequentie van precies 50 Hz te houden, zet dan Jumper-10 in de positie c(ommon)-1.
Immers, de correctie met 5 extra beeldlijnen (Jumper-10 in positie c-2) is dan overbodig/dubbelop.

Tot slot, alle 4 TFT-monitoren hadden de specificatie “NTSC / PAL compatible.” Met bovenstaande testen twijfelen we daar wel aan. Kennelijk waren maar 2 van de 4 TFT-monitoren werkelijk NTSC compatibel. Voor NTSC moet een monitor goed sync-en bij 15.750 kHz. In de testen deed de 5" monitor dat niet: bij +4 pixels, 15.746 kHz lijnfrequentie, was het beeld nog net zo onleesbaar als bij 15.840 kHz (de standaard TRS-80 Model-1 lijnfrequentie).

Werkelijk NTSC compatibele monitoren hebben mogelijk geen moeite met de TRS-80 lijnfrequentie, het verschil is slechts (15840 - 15750 =) 90 Hz. Vandaar, wellicht, dat 2 monitoren het wel goed deden.

Hieronder de modificatie (in het rood) met een extra 74LS90 voor een lijnfrequentie van 15.608 kHz i.p.v. de originele 15.840 kHz

Het betreft het schema van de Japanse TRS-80 Model-1. In de Amerikaanse Model-1 is de deler-keten qua concept hetzelfde (in ieder geval t/m HDRV).