При запись на магнитную ленту компьютерами Atari логический ноль записывается на пленку в виде сигнала с частотой 3995 Гц, логическая единица - частотой 5327 Гц. (Возможно, цифры не точные, где-то наткнулся на них в Интернете, но реально измеренные примерно такие же.)
Задача магнитофона в режиме воспроизведения - превратить интервал, в течение которого воспроизводится с кассеты частота 3995 Гц в постоянное напряжение с уровнем логического нуля, а интервал, в течение которого воспроизводится частота 5327 Гц - в уровень логической единицы. (Поэтому и не работает вариант просто привести воспроизводимый сигнал в прямоугольные импульсы с логическими уровнями.)
Разберемся, как это работает, по схеме. Буду опираться на такую схему.
На транзисторах Q5, Q6 собран предварительный усилитель воспроизведения. На элементе U1C собран еще один каскад усиления и ограничения уровня сигнала. С выхода усилителя (вывод 8), сигнал подается одновременно на два фильтра. На элементе U1B собран фильтр, выделяющий частоту 5327 Гц. В результате, сигнал на выходе элемента U1B (вывод 7, синяя осциллограмма), будет иметь максимальную амплитуду при воспроизведении частоты 5327 Гц.
Соответсвенно, на элементе U1A собран фильтр, выделяющий частоту 3995 Гц. В результате, сигнал, воспроизводимый с кассеты, на выходе элемента U1A (вывод 1, желтая осциллограмма), будет наоборот, иметь максимальную амплитуду при воспроизведении частоты 3995 Гц.
На входе 5327 Гц.
На входе 3995 Гц.
При воспроизведении записи программы, на выходе каждого из этих фильтров, будет амплитудно-модулированнный сигнал с противофазными максимумами и минимумами.
Сигнал с выхода каждого из фильтров попадает на свой амплитудный детектор (на диодах CR5 и CR6, соответственно), после которого сигнал повторяет форму огибающей сигналов на выходах фильтров и далее каждый из продетектированных сигналов подается на вход компаратора на элементе U1D (вход 12 элемента U1D - желтая осциллограмма, и вход 13 элемента U1D синяя осциллограмма)
На выходе компаратора (вывод 14 элемента U1D, желтая осциллограмма) формируются прямоугольные импульсы, соответствующие исходной последовательности нулей и единиц.
На коллекторе транзистора Q7 (желтая осциллограмма) получаем сигнал, подаваемый в компьютер.
Что делает схема Турбо? Эта схема во - первых, превращает сигнал, воспроизводимый с кассеты, в прямоугольные импульсы с логическими уровнями. Во-вторых, обеспечивает коммутацию - либо передачу в компьютер стандартного демодулированного сигнала (который обеспечивает не переделанный магнитофон), либо просто преобразованного к прямоугольным с логическими уровнями сигнала с кассеты (как это делают узлы чтения с магнитофона в ZX Spectrum, Специалист, Радио-86 РК) - в режиме Turbo.
Разберемся, как подключить эту доработку на примере варианта реализации TURBO 2000 (Richter). Пронумеровал выводы микросхем, чтобы можно было описать работу узла.
Для подключения данной доработки необходимо отпаять белый провод кабеля (сигнал данных от магнитофона к компьютеру) от платы магнитофона. Теперь белый провод необходимо подключить к выводу "Data out" доработки (выводы 8, 6 микросхемы 7403).
Точку платы магнитофона, от которой отпаяли белый провод (точка "B") соединить с точкой "B" доработки (выводы 1,2 микросхемы 7403). Точку "A" доработки подключить к коллектору транзистора Q6 (вывод, к которому также подключены резисторы R19 и R22).
Точку "Motor control 8" доработки припаять к контакту платы магнитофона, к которой припаян зеленый провод кабеля.
Точку "Command 7" доработки дополнительным проводником соединить с контактом 7 разъема SIO к компьютеру.
Точку "+5 10" доработки соединить с контактом платы магнитофона, к которой припаян синий провод кабеля.
Точку "GND 4" доработки соединить с контактом платы магнитофона, к которой припаян черный провод кабеля.
Как это работает?
Какой именно сигнал окажется на выходе магнитофона (стандартно демодулированный из двухчастотного, или просто приведенный к прямоугольным и импульсам в режиме TURBO) определяется управляющим сигналом от Atari к магнитофону, который передается по линии "Command". (Напомню, что в штатном магнитофоне этот сигнал не используется. Именно поэтому, для реализации режима Turbo, необходимо добавить дополнительный проводник для передачи этого сигнала.) Когда на линии "Command" логическая 1 - магнитофон работает в обычном режиме - на выходе схемы доработки штатный сигнал от магнитофона с выхода 6 микросхемы 7403. Если на линии "Command" логический 0 (его формирует компьютер по команде TURBO-загрузчика), значит, включен режим Turbo - на выходе схемы преобразованный к прямоугольным с логическими уровнями сигнал с кассеты с вывода 8 логической микросхемы 7403.
Как видим, два выхода логического элемента соединены вместе. Именно поэтому, необходимо применение именно микросхемы 155ЛА9 с логическими элементами И-НЕ, у которой выходы с "открытым коллектором" (а не 155ЛА3, к примеру),что позволяет объединить два выхода вместе без взаимного влияния.
Разобравшись, как работает магнитофон, произвел небольшую, но эффективную подстройку. Для повышения надежности загрузки программ можно более точно подстроить фильтры в магнитофоне. Скачав в смартфон программу генератора звуковой частоты, можно подать на вход усилителя (левый вывод R22, предварительно отпаяв его от схемы) сигнал со смартфона. (Либо, если реализовали линейный вход, подключаем смартфон к нему). Временно заменим резисторы R30 и R28 подстроечными на 470 кОм. Подав с генератора частоту 5327 Гц. переменным резистором R30 добьемся на выводе 7 элемента U1B максимальной амплитуды сигнала. Подав с генератора частоту 3995 Гц, переменным резистором R28 добьемся на выводе 1 элемента U1A максимума амплитуды. После подстройки заменим резисторы на постоянные близкого номинала. Для контроля - плавно изменяя частоту на входе убеждаемся в максимальном усилении каждого из фильтров на соответствующей частоте.
Также, возможно реализовать функцию Turbo без дополнительного провода, использовав вариант, найденный на одном из форумов. Где оранжевый провод в разъеме SIO извлекаем из своей позиции (11) и устанавливаем в 7, соединив их кодненсатором 0,022 мкФ. Тогда вход "Command 7" доработки необходимо соединить с точкой подключения оранжевого провода к плате магнитофона.