YM2149-Mini-Synthesizer

Die Geschichte

Der AY-3-8910 war/ist ein sehr erfolgreicher Soundchip, der von General Instrument in den frühen 80er Jahren entwickelt wurde. Später wurde er leicht verändert von Yamaha als YM2149 lizenziert.

Der Chip befand sich in den meisten der frühen Arcade-Spiele, aber auch in Homecomputern, wie dem Schneider/Amstrad CPC, ZX Spectrum 128K und dem bekannten Atari ST. Außerdem wurden diese Soundchips lange Zeit in Spielautomen zur Tonerzeugung verwendet.

Die Töne diese Soundchips haben also die "Klangwelt" weitreichend beeinflußt. Dieser Artikel soll helfen die guten alten Soundchip und noch viel mehr deren 80er Jahre Sounds nicht zu vergessen.

Allgemeine Informationen und eine Übersicht über die in den 80er Jahren hergestellten Soundchips gibt es hier.

Die Technik

Der auf Register basierende YM2149 ist für die Musik- und Klangerzeugung entwickelt worden. Er besitzt drei Tonkanäle die Rechtecksignale mit variabler Frequenz erzeugen. Jedem Kanal kann ein gemeinsammes Rauschsignal beigemischt werdem, das auch in der Frequnez variables ist.Jeder Kanal hat eine eigene Lautstärkeregelung und für alle Kanäle gibt es global eine Hüllkurve mit wählbarem Verlauf und einstellbarer Frequenz.

Hergestellt wurde er in verschiedenen Technologien/Packages. Die Standardversion war ein DIL-40 Gehäuse. Später wurde er auch in kleineren Bauweisen erstellt. Die Klangerzeugung war identisch, aber die zusätzlichen digitalen Ein/Ausgänge waren weggelassen worden. In dem Synthesizer kann nur die 40Pin Version verwendet werden. Hergestellt wird der Chip nicht mehr, aber da muß man halt einen alten ATARI schlachten.

Der Synthesizer

Bei dem YM2149-Mini-Synthesizer handelt es sich um einen vollwertigen MIDI Synthesizer mit den Maßen von 168x104x40mm. Das Gehäuse ist komplett aus Aluminium, also sehr leicht und äußerst robust. Die Bedienung erfolgt über 9 Potentiometer und 16 Schaltern, was für einen Synthesizer dieser Größe außergewöhnlich ist. Zur Anzeige der Betriebszustände werden außerdem 13 LEDs verwendet. Neben der üppigen Anzahl von Bedienelementen ist auch die Anschlußmöglichkeit vielfältig. Es steht MIDI IN und MIDI Out zur Verfügung, wobei MIDI Out auch softwaremäßig auf Midi Thru umgeschaltet werden kann. Alle ParameterDer Anschluß an das Mischpult erfolgt über 6.3mm Klinkenbuchse (unsymmetrisch), der Synthesizer kann also problemlos in jedes Studio integriert werden. Die Stromversorgung erfolg über eine einfaches Steckernetzteil mit ca.9-12V.

Die Bedienung

Alle Parameter (Register) des YM2149 Soundchips besitzten ein eigenes Bedienelement in Form eines Potis oder einem Schalter. Alle Parameter können also gleichzeitig geändert werden, was sehr intuitiv, also absolut keine Menüs!!! Alle Parameter können zusätzlich auch noch über MIDI geändert/gesteuert werden. Damit hat jeder die volle Kontrolle über den YM2149.

Die Schaltung

In dieser Schaltung schlagen zwei "Herzen". Das erste Herz ist der YM2149 von Yamaha außschließlich für die Klangerzeugung zuständig. Das zweite Herz ist ein ATMEGA von Atmel der für MIDI, die Ansteuerung des YM4149 und die Ansteuerung/Abfrage des Bedienfeldes zuständig ist. Zur Abfrage der Schalter werden noch zwei Schieberegister verwendet, und in dem Midiinterface befindet sich ein TTL Baustein und ein Optokoppler. Ein paar Kondensatoren, Widerstände, Dioden und ein Transistor sind auch noch erforderlich, aber ohne nennenswerte Funktion.

Die Platinen

Die Schaltung ist auf zwei doppelseitigen Platinen aufgeteilt. Die Hauptplatine ist bestückt mit dem YM2149, dem ATMEGA, dem MIDI-Interface und den Anschlußbuchsen. Die zweite Platine nimmt sämtliche Bedienelemente (Potis und Schalter) und Anzeigeelemte (LEDs)auf. Außerdem befinden sich hier auch die zwei Schieberegister die zur Abfrage der Schalter benötigt werden. Die beiden Platinen sind durch jeweils zwei Steckverbinder miteinander verbunden. Im gestecken Zustand sind beide Platinen flach übereinander angeordnet.

Die Unterlagen

Schaltplan: Der Schaltplan ist auf zwei Seiten aufgeteilt. Eine Seite mit dem YM2149 mit externen Bauteilen und eine mit dem ATMEGA und dem MIDI-Interface.

Platinenlayout: Das es sich um zwei doppelseite Platinen handelt, sind insgesamt vier Layoutfolien erforderlich. Die Platinelayout haben einen Maßstab von 1:1 und sind NICHT Spiegelverkehr gedruckt.

Bestückplan: Für die Hauptplatine gibt es nur einen Bestückplan, da alle Bauteile sich auf der Platinenoberseite befinden. Bei der zweiten Platine befinden sich Bauteile auf beiden Seiten und deshalb sind hier auch zwei Bestückpläne erforderlich. Jeder Bestückplan gibt es zweimal, einen mit Bauteilnummern, einen mit Bauteilwerten.

Frontplattenlayout: Das Frontplattenlayout dient zur Beschriftung der Aluminium Frontplatte, kann jedoch auch als Bohrschablone verwendet werden. Für die Seitenplatte mit dem Anschlüßen gibt es nur einen Bohrplan. Eine Beschriftung ist hier nicht nötig.

Stückliste: In der Stückliste sind alle Bauteile enthalten.

Software: Hex-File zum Programmieren des ATMEGAs

Dokumentation: Bei der Dokumentation handelt es sich um die Bedienungsanleitung, aber auch um die original Datenblätter von Yamaha und General Instruments, die schon fast zur Bedienung ausreichend sind. Datenblatt vom AY-3-8910 , Datenblatt vom YAMAHA YM2149F.