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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA SONY PLAYSTATION, o caratteristiche dei circuiti del set-top box video a 32 bit. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / TV Per gli amanti dei videogiochi oggi viene prodotta un'ampia gamma di console per videogiochi (VPS): da “Dendy” a “Nintendo Ultra-64”. Continuando la serie di articoli sui circuiti di tali dispositivi, l'autore parla della "Sony PlayStation", un IVP giapponese a 32 bit che ha conquistato l'intero mondo dei giochi. Le informazioni presentate non solo faciliteranno il suo funzionamento competente e la riparazione indipendente, ma amplieranno anche gli orizzonti tecnici dei lettori. Nonostante la breve storia dello sviluppo dell'IVP a 32 bit, è già stato segnato dalla concorrenza delle multinazionali produttrici di apparecchiature informatiche. Le caratteristiche comparative delle console più famose di questa classe sono riportate nella tabella. 1. Possono essere suddivisi in "esotici" e "standard". I primi includono IVP meno comuni o dal profilo stretto: "Sega32X" - il "set-top box" originale, che espande le capacità del "Sega Mega Drive" a 16 bit -2”; "Philips CD-i" è un set-top box TV multifunzionale per la riproduzione di informazioni da dischi ottici interattivi in formato CD-i; "Commodore CD32" o "CDTV" - un progetto in anticipo sui tempi, ha contribuito all'inizio della distribuzione dei programmi di gioco su CD-ROM, ma alla società di sviluppo mancavano la tenacia e i fondi per conquistare il mercato.
Gli IVP "standard" a 32 bit possono essere considerati "3DO" [1], "Sega Saturn", "Sony PlayStation" e i loro numerosi cloni. Caratteristiche generali di questi prodotti: i programmi di gioco sono memorizzati su compact disc laser (CD), le immagini televisive sono generate negli standard NTSC o PAL con audio stereo, vengono fornite una varietà di dispositivi periferici (da una pistola "laser" al volante di un'auto con i pedali), è possibile ascoltare normali CD musicali, lavorare con dischi nei formati Photo-CD e Video-CD. Il prefisso "3DO", con caratteristiche tecniche piuttosto modeste, è un successo, poiché è apparso sul mercato poco prima dei suoi concorrenti. L'IVP "Sega Saturn" non riesce a diventare popolare a causa di una politica dei prezzi infruttuosa e di un supporto software insufficiente. Tuttavia, per qualche tempo è stato considerato il principale concorrente della “Sony PlayStation” (d'ora in poi la chiameremo semplicemente “PlayStation”), che molti considerano il migliore degli IVP a 32 bit. Ciò è confermato da un gran numero (più di 600 conosciuti) di programmi di gioco, creati da aziende famose come Electronic Arts, Mindscape, Capcom, Konami, Lucas Arts, Disney Software. I giochi tridimensionali ad alta velocità con immagini "live" e una fotocamera virtuale sono vicini al livello di quelli implementati sui computer con processore Pentium dei modelli inferiori. I primi modelli PlayStation, progettati per gli standard televisivi giapponesi, americani o europei, non erano completamente compatibili. Quelli successivi sono diventati universali e funzionano sia con i CD di marca che con quelli dell'Asia meridionale. La progettazione circuitale e la progettazione strutturale e tecnologica della "PlayStation" sono studiate con molta attenzione. Il prezzo relativamente alto ripaga con una maggiore qualità e affidabilità. COME FUNZIONA LA PLAYSTATION Successivamente parleremo di uno degli ultimi modelli PlayStation: SCPH5502. Nel considerare la sua progettazione, utilizzeremo, se possibile, le designazioni di posizione degli elementi contrassegnati sui circuiti stampati, sebbene non sempre corrispondano ai nostri standard accettati (ad esempio, i transistor sono designati con la lettera Q, non VT, i microcircuiti - IC, non DD o DA, i connettori sono CN, non X). La numerazione proprietaria degli elementi è a tre cifre, con il numero nella cifra più alta che indica che appartiene a uno specifico sottosistema della console. Sfortunatamente, molti articoli non sono etichettati. Se le loro designazioni possono ancora essere stabilite da altre fonti, sono indicate nei diagrammi e nel testo con un apostrofo (ad esempio, IC105'). Il resto è designato da ESKD con una numerazione seriale a due cifre all'interno di ciascuno dei schemi. Per comodità, i tipi della maggior parte dei transistor e dei diodi sono indicati secondo il catalogo Siemens [2]. In molti casi, infatti, la "PlayStation" contiene elementi di produzione asiatica, la cui tipologia non può essere determinata a causa della mancanza di contrassegni. La confezione standard di "PlayStation" include un'unità di sistema (console), un joystick, un cavo di alimentazione, un cavo per il collegamento a una TV e un CD demo. Lo schema di collegamento dell'unità di sistema è mostrato in Fig. 1. Il suo cuore è la scheda del processore, sulla quale si trovano quasi tutti i componenti principali del set-top box e sette connettori:
L'azionamento citato contiene unità elettromeccaniche per sistemi di rotazione del CD e di spostamento della testina di lettura con un laser a semiconduttore della gamma di lunghezze d'onda dell'infrarosso e una fotomatrice ricevente. Quando si preme il pulsante "APRI", si apre l'accesso al contenitore del disco per l'installazione o la rimozione. La scheda breakout distribuisce i circuiti del connettore CN102 della scheda processore in quattro socket. Due di essi (a nove pin) sono destinati al collegamento dei joystick principale (“1”) e aggiuntivi (“2”) alla console, mentre il resto (a otto pin) è destinato ad altre periferiche. L'IVP è alimentato da una rete a 220 V tramite un convertitore di tensione a impulsi situato sulla scheda di potenza. Lo scopo dei pulsanti "POWER" e "RESET" è standard: accendere rispettivamente l'alimentazione e impostare il sistema del processore al suo stato iniziale. Il convertitore funziona finché la spina di alimentazione è inserita nella presa. Al minimo, il consumo energetico non supera i 2,3 W. Dopo aver acceso il set-top box con il pulsante "POWER", aumenta a 6...11 W. I collegamenti scheda-scheda dei circuiti di potenza sono realizzati con fili ordinari e i collegamenti ad alta frequenza (informazioni) sono realizzati con un cavo a nastro elastico. Nella produzione del set-top box è ampiamente utilizzata la moderna tecnologia per l'installazione automatizzata di elementi sulla superficie dei circuiti stampati. Quasi tutti gli elementi installati sulla scheda del processore sono i cosiddetti SMD (Surface Mounting Device). Oggi in questo progetto vengono prodotti non solo resistori, condensatori, transistor e microcircuiti, ma anche induttori, fusibili, connettori e molto altro. SCHEDA DI POTENZA A differenza degli IVP a 8 e 16 bit, che hanno alimentatori lineari, la "PlayStation" ne utilizza uno a impulsi. I suoi vantaggi sono l'efficienza, la bassa generazione di calore, l'elevata stabilità delle tensioni di uscita durante le fluttuazioni della rete e le variazioni delle correnti di carico. In varie modalità operative, il set-top box consuma una corrente dalla sorgente di 180...800 mA tramite il circuito +7,6 V e 360...500 mA tramite il circuito +3,3 V. La tensione di uscita si increspa quando il carico è spento non superare i 100 mV. L'efficienza della sorgente è 53...75%. Buoni parametri vengono raggiunti grazie alla maggiore frequenza di conversione e all'uso di un circuito quasi risonante [3, 4]. Lo schema della scheda di potenza è mostrato in Fig. 2. Attraverso il filtro antirumore C001L001C002, la tensione di rete viene fornita al raddrizzatore - ponte a diodi D001 - D004 e quindi al convertitore di tensione. Il condensatore C003 attenua le increspature. I condensatori C010, C011, collegati in serie per aumentare l'affidabilità, collegano il raddrizzatore al filo comune (circuito GND) del set-top box, che indebolisce l'influenza delle interferenze che penetrano nella rete. Secondo le norme di sicurezza elettrica, la capacità totale di questi condensatori non deve superare i 6600 pF [5].
Un convertitore di tensione single-ended è assemblato secondo un circuito del generatore di blocco con una connessione a diodo inverso. Il suo funzionamento si basa sull'accumulo di energia nel campo magnetico del trasformatore T001 durante lo stato aperto della chiave e sul suo successivo trasferimento al carico. L'interruttore “autoprotetto” sui transistor Q001 e Q002 è progettato in modo tale che durante i sovraccarichi e i processi transitori, la corrente che lo attraversa sia limitata senza raggiungere valori pericolosi. Il sensore di corrente è costituito dal resistore R009 e dal diodo D008. La tensione da esso viene fornita alla base del transistor Q002, aprendolo con un forte aumento della corrente dell'emettitore del transistor Q001. Di conseguenza, il circuito di base di quest'ultimo viene deviato, il che comporta una limitazione di corrente. Durante l'avvio iniziale, la chiave viene aperta dalla corrente che scorre attraverso il resistore R003. La tensione di retroazione richiesta per il funzionamento del generatore viene fornita alla base del transistor Q001 dall'avvolgimento II del trasformatore T001. Il condensatore C004, insieme alla capacità di giunzione del collettore del transistor Q001 e all'induttanza di dispersione del trasformatore T001, forma un circuito oscillatorio in serie sintonizzato su una frequenza vicina alla frequenza di conversione. Di conseguenza, la tensione sul collettore Q001 assume una forma quasi sinusoidale [3, 4]. Il circuito di smorzamento C005R002D005 protegge il transistor Q001 dai guasti. Le tensioni degli avvolgimenti secondari III e IV del trasformatore T001 sono raddrizzate dai diodi a barriera Schottky D101, D102, caratterizzati da una bassa caduta di tensione diretta, che migliora le caratteristiche energetiche della sorgente. I resistori R101, R102 sono zavorre. Creano il carico necessario per il funzionamento stabile del convertitore al minimo. Il diodo Zener D103 con una tensione di stabilizzazione di 10 V limita i possibili picchi di tensione durante i processi transitori. Dopo aver superato i filtri di livellamento C101L101C103 e C102L102C104, le tensioni raddrizzate vengono fornite alla scheda processore tramite l'interruttore SW101 e il connettore CN101. Dopo aver chiuso i contatti dell'interruttore SW101 in presenza di entrambe le tensioni di alimentazione, si accende il LED verde PD101, collegato al circuito di collettore del transistor “digitale” Q101. Questo dispositivo elettronico relativamente nuovo NON è logicamente un elemento open collector. È costituito da un transistor convenzionale e da un partitore resistivo nel circuito di base. L'ingresso di quest'ultimo può essere collegato direttamente all'uscita di un chip digitale TTL o CMOS. I transistor “digitali” differiscono tra loro per struttura (npn o pnp) e valori di resistenza (1...47 kOhm). Le tensioni di uscita del convertitore sono stabilizzate. Una tensione proporzionale all'uscita nel circuito +3,3 V viene fornita all'ingresso dell'amplificatore di errore IC101 attraverso un divisore di resistori R106, R107. L'uscita dell'amplificatore tramite i resistori R103, R104 e il LED fotoaccoppiatore PC001 è collegata al circuito +7,6 V. Quando una qualsiasi delle tensioni di uscita aumenta, la corrente attraverso il LED aumenta e viceversa. Di conseguenza, cambia la resistenza della sezione collettore-emettitore del fototransistor dell'accoppiatore ottico, collegata al circuito di retroazione del generatore di blocco. Questo processo provoca un tale cambiamento nella frequenza e nella durata degli impulsi generati che le tensioni di uscita ritornano ai valori nominali. Ad esempio, quando la potenza del carico aumenta di 1,5 volte, la frequenza di conversione diminuisce da 160 a 120 kHz con un contemporaneo aumento della durata relativa dello stato aperto del transistor Q001 (cioè tempo di accumulo di energia). I circuiti R010C008 e R105C105 conferiscono stabilità dinamica al sistema di controllo automatico della tensione. Il coefficiente di stabilizzazione è piuttosto elevato: la tensione nel circuito +3,3 V cambia solo dello 0,5% quando la corrente di carico aumenta da 0,035 a 1 A. Per una tensione di +7,6 V, questa cifra è peggiore - 11% quando la corrente di carico cambia da 0,075 a 1 A XNUMX A. Se una qualsiasi delle uscite è in cortocircuito, il convertitore entra in modalità di stabilizzazione della corrente. Una volta eliminato il cortocircuito il funzionamento normale viene ripristinato automaticamente. Come già accennato, il convertitore funziona sempre finché la spina di alimentazione è inserita nella presa, anche se i contatti dell'interruttore SW101 "POWER" sono aperti. Pertanto, non dovresti lasciare l'IVP in questo stato per molto tempo: un malfunzionamento della scheda di potenza può provocare un incendio. Non dimenticare l'alta tensione su questa scheda quando si apre l'IVP per le riparazioni. Sulla scheda di potenza è presente un timer IC102, che genera un segnale di reset fornito alla scheda processore. Quando il set-top box viene acceso con il pulsante SW101, nonché quando il pulsante SW102 viene premuto e rilasciato, sulla sua uscita viene visualizzato un impulso di livello logico basso della durata di 500 ms. L'elemento di temporizzazione è il condensatore C106. Il circuito D105, R111, R112, D106 garantisce la generazione di un segnale di ripristino quando la tensione nel circuito +7,6 V diminuisce per un breve periodo. Di conseguenza, dopo i cosiddetti "abbassamenti" della tensione di rete, il processore IVP si riavvia automaticamente. Tensione di stabilizzazione D105 - 5,1 V. Quando si sceglie una sostituzione per gli elementi attivi della scheda di potenza, è necessario tenere conto dei parametri riportati nella tabella. 2.
Se necessario, il transistor "digitale" Q101 può essere sostituito con qualsiasi normale struttura n-pn a bassa potenza collegando in serie nel suo circuito di base un resistore con una resistenza di circa 10 kOhm. TLP101CLP, TL431 (Texas Instruments), HA1431 (Hitachi), KR174EN142 possono essere utilizzati come IC19. In quest'ultimo caso, è necessario tenere presente che esistono lotti di dispositivi con disposizioni dei pin non standard. Il fotoaccoppiatore TLP621 (PC001) può essere sostituito con un TLP521 o NEC256. Per aumentare l'affidabilità della scheda di potenza e ridurre le interferenze con altri dispositivi elettronici da essa creati quando collegati alla rete, si consiglia di includere un resistore con una resistenza di 001...10 Ohm con una potenza nominale di almeno 100 W. QUADRO COMMUTATORE Lo schema del circuito stampato è mostrato in Fig. 3, la posizione dei contatti dei suoi connettori esterni è in Fig. 4.
Si prega di notare che i circuiti chiamati OUT con indici digitali diversi vengono immessi in ingresso per IVP e vengono emessi SYN e PE. La scheda è schermata. Un cavo flessibile lungo 80 mm lo collega alla presa CN102 della scheda processore. Si prega di notare che l'ordine dei pin della presa XS3 è invertito rispetto a CN102. Alle prese XS1 e XS4 si collegano joystick, pistola, volante, volante e altri “strumenti” di gioco. XS2 e XS5 sono progettati per le "Memory Card" SCPH-1020, dispositivi delle dimensioni di un biglietto da visita contenenti memoria FLASH non volatile che memorizza gli stati attuali dei giochi interrotti. Questo distingue "PlayStation" dagli altri IVP, poiché trasferendo la carta su qualsiasi console dello stesso tipo, puoi continuare il gioco. La capacità della "Memory Card" è di 1 Mbit (15 blocchi di memoria da 64 Kbit ciascuno, il sedicesimo è utilizzato per scopi ufficiali). La "Memory Card +" è disponibile con una capacità di 8 Mbit (120 blocchi). TELECOMANDO DA GIOCO I joystick per "PlayStation" sono comodi e affidabili nel funzionamento. Si noti che, oltre a quelli standard, esistono dispositivi più avanzati con feedback di forza, in cui, utilizzando, ad esempio, la vibrazione, viene simulata la reazione di un oggetto di gioco (un aereo, un'auto) a un'azione di controllo. Sono noti joystick con comunicazione senza fili (infrarossi) con l'unità processore, nonché joystick analogico-digitali di precisione, che consentono manovre con grande precisione in giochi come giochi di combattimento, simulatori di auto e di volo. Diamo un'occhiata al design dei joystick SCPH-1080 forniti con la console. Sono spesso chiamati “gamepad” o “joypad” perché il gioco si controlla non deviando lo stick, ma premendo i “pad” elastici. In base alla loro struttura interna, questi prodotti possono essere suddivisi in convenzionali e migliorati. I primi contengono un microcircuito non imballato, riempito con un composto, al quale sono collegati i contatti di tutti i pulsanti. Il generatore di clock del microcircuito funziona ad una frequenza di circa 200 kHz, il valore del suo resistore esterno di regolazione della frequenza è 27...91 kOhm. A volte sulla scheda è installato un condensatore con una capacità da 200 pF a 0,01 μF. Il joystick migliorato (il suo diagramma è mostrato in Fig. 5) si basa sul microcircuito 23-0271A dell'azienda giapponese Mitsumi.
Il processore IVP interroga lo stato dei pulsanti 50 volte al secondo durante la scansione inversa dei fotogrammi del televisore. Per fare ciò, genera i segnali PE1, PE2, SYN1, SYN2, che sono raffiche di impulsi ripetuti con un periodo di 20 ms. In risposta, sull'uscita OUT2 del joystick compaiono impulsi di clock con la stessa frequenza, la cui forma non dipende dallo stato dei pulsanti, e su OUT1 un segnale simile a quello mostrato in Fig. 6.
I pulsanti premuti corrispondono a impulsi di polarità negativa in determinate posizioni temporali. Osservando questo segnale con un oscilloscopio sul pin 9 della presa X4 della scheda di commutazione (vedi Fig. 3), è possibile giudicare la funzionalità del joystick collegato alla presa X1. Il funzionamento del microcircuito DD1 è sincronizzato da un oscillatore interno, la cui frequenza (4 MHz) è stabilizzata da un risonatore piezoceramico (PCR) BQ1 costituito da una soluzione solida di titanato-zirconato di piombo. I parametri tipici dell'RCC dell'azienda tedesca Herbert C. Jauch [6] sono i seguenti: la deviazione della frequenza dal valore nominale a 25°C non è superiore a +0,5%, la deviazione della frequenza nell'intervallo di temperatura -20...+ 80°C non è più di +0,5%, resistenza alla frequenza di risonanza - non più di 30 Ohm, coefficiente di invecchiamento - non più di +0,3% per 10 anni. Gli RCC sono 1,5...5 volte più economici di quelli al quarzo alla stessa frequenza e sono caratterizzati da un'elevata resistenza meccanica. Quest'ultimo è particolarmente importante per i joystick e altri dispositivi utilizzati dai bambini. Gli svantaggi includono una ridotta stabilità della frequenza e un fattore di qualità ridotto. Se necessario, l'HCJ-4.0 PKR installato nel joystick può essere sostituito con un risuonatore al quarzo RK169 da 4 MHz e due condensatori da 33 pF ciascuno. La presa del connettore X1 è collegata tramite un cavo a sette fili lungo 2 m alla spina X2, i cui pin 2 e 7 non vengono utilizzati. Ad una distanza di 10...30 mm dalla spina si trova un supporto pieghevole in plastica. Al suo interno è presente un manicotto in ferrite con un diametro di 16...20 e una lunghezza di 25...30 mm inserito sul cavo. Aumentando l'induttanza dei fili che lo attraversano e l'accoppiamento magnetico tra di essi, il passante sopprime la componente di modo comune delle correnti che fluiscono attraverso il cavo, riducendo così le interferenze radio irradiate. Se la boccola è allentata all'interno dell'ugello, può essere fissata con colla o una guarnizione in gomma. Il joystick descritto è realizzato con tecnologia a montaggio superficiale ed è caratterizzato da una buona stabilità di frequenza dell'oscillatore principale, protezione dei circuiti esterni e manutenibilità.Grazie al connettore X1, il cavo di collegamento può essere disconnesso dal circuito stampato per riparazione o sostituzione . I cuscinetti di contatto dei pulsanti SB1-SB14 hanno un rivestimento in carbonio nero non ossidante. SCHEDA DEL PROCESSORE Lo schema a blocchi della scheda processore è mostrato in Fig. 7. Su di esso sono evidenziati otto blocchi. L'appartenenza di un elemento a uno di essi è determinata dalla prima cifra del numero nella sua designazione di posizione: sistema informatico - 1, grafica video - 2, elaborazione dati digitali - 3, canale audio - 4, codificatore video - 5, potenza fornitura - 6, interfaccia CD -ROM - 7, blocco di adattamento - 8.
Le elevate prestazioni della PlayStation sono assicurate da un processore centrale con una struttura chiamata RISC (Reduced Instruction Set Computer). Le sue caratteristiche sono descritte in dettaglio in [7, 8]. Ricordiamo le principali: il sistema di comando prevede solo operazioni elementari; tutti i comandi hanno la stessa lunghezza e struttura; il controllo del microprogramma è stato sostituito dall'hardware; il numero di accessi alla memoria è ridotto al minimo. All'inizio degli anni '90 furono prodotti più di una dozzina di tipi di processori RISC a 32 bit, tra cui Am29000 (AMD), 88000 (Motorola), Clipper (Fairchild). Per la PlayStation è stato scelto l'R3000A, sviluppato dalla società americana MIPS Computer Systems. La decisione non è stata casuale. Nell'aprile 1991, Sony, Microsoft, NEC, DEC, Siemens, Compaq e molti altri formarono il consorzio ACE, che sviluppò un approccio unificato allo sviluppo di strumenti informatici. I processori MIPS RISC e la famiglia di processori Intel x86 sono stati consigliati come base. L'architettura MIPS è stata sviluppata presso l'Università di Stanford (USA) all'inizio degli anni '80 come base per un computer di bordo di un sistema di difesa missilistica [8]. MIPS ha annunciato il processore R3000 il 28 marzo 1988. Si tratta di un dispositivo di seconda generazione, un degno successore del famoso R2000, uno dei primi processori RISC a raggiungere la fase di commercializzazione. L'R3000 originale, abbinato al coprocessore R3010, funzionava alla frequenza di 25 MHz con una velocità di 20 milioni di operazioni al secondo, consumando in media 1,25 cicli per operazione. L'R3010 è spesso chiamato co-interprete. Analizza ed esegue i suoi comandi in parallelo con il processore centrale, velocizzando le operazioni di addizione e moltiplicazione dei numeri in virgola mobile per 5...10 volte. Successivamente, grazie ai miglioramenti tecnologici, è apparso il processore R3000A con una frequenza di clock aumentata a 45 MHz. Vorrei sottolineare che per gli standard odierni è già un “vecchio”. Letteralmente un anno dopo la comparsa della PlayStation sul mercato, MIPS ha sviluppato un processore RISC R64 a 10000 bit che funziona ad una frequenza di 275 MHz. L'R3000A ha un'architettura Harvard, ovvero spazi di memoria dati e istruzioni separati. È dotato di una pipeline interna, grazie alla quale può elaborare fino a cinque comandi contemporaneamente. Il principio di funzionamento del trasportatore R3000A è mostrato in Fig. 8.
Ogni comando viene eseguito in cinque cicli di clock. Nel primo di essi (VC) viene recuperato dalla memoria il codice dell'operazione da compiere. Nella seconda (CHT), il processore legge dai suoi registri i dati necessari per eseguire il comando. Nella terza (OP), il dispositivo aritmetico-logico esegue una determinata operazione. Successivamente, i dati vengono scambiati con la memoria (PM) e registrati nei registri dei risultati dell'operazione (OR). Poiché i comandi si trovano sui "thread" del trasportatore con uno spostamento, in ogni ciclo di clock tutti i nodi del processore sono impegnati con il loro lavoro e l'esecuzione di uno dei comandi è necessariamente completata. Il successivo dalla memoria del programma viene immediatamente posizionato sul “thread” liberato. Purtroppo un quadro così ideale è possibile solo se l'esecuzione del comando non richiede i risultati dei precedenti, che non sono ancora completati e si trovano sul nastro trasportatore. In questi casi, devi perdere tempo aspettando i dati necessari. Per l'R3000A, le perdite sono in media del 25%. I tempi di inattività della pipeline possono anche essere associati all'accesso alla memoria esterna. Per eliminarli viene utilizzata la memoria cache veloce, che funge da buffer tra il processore e la RAM principale relativamente lenta. NUCLEO DI RISC MIPS, paradossalmente, non ha mai avuto una propria produzione di semiconduttori. Le licenze per il diritto di produrre processori RISC sono state vendute a molte aziende. Come già accennato, i primi modelli PlayStation utilizzavano il chip R3000A dell'azienda americana LSI Logic Inc. In quelli successivi, incluso quello in prova, è installato uno specializzato VLSI CXD208AQ a 8606-pin della Sony Computer Entertainment Inc.. (SCEI), che comprende il processore stesso, simile all'R3000A, il coprocessore R3010A, la cache del programma, la cache dei dati, l'arbitro del bus e i nodi dell'interfaccia (Fig. 9). Le prestazioni del CXD8606AQ con una frequenza di clock di 33,9 MHz sono di 30 milioni di operazioni al secondo. La frequenza degli impulsi di clock CLK provenienti dall'oscillatore a cristallo integrato X101' è doppia rispetto a quella specificata. La velocità di scambio dati sul bus di sistema raggiunge i 132 Mbit/s.
La RAM dati dinamica esterna (IC106) con una capacità di 16 Mbit può essere costituita da un chip A70 o A65844 a 67871 pin (Toshiba) o quattro KM28V48DJ-514 a 6 pin (Samsung). Il sistema operativo del set-top box video è "cablato" in una ROM a 32 pin dei programmi IC102 (M53403IE-04 o 3030 di SCEI) con una capacità di 4 Mbit. Comprende programmi per la generazione di salvaschermi musicali e grafici e due menu: un lettore di CD musicali e un servizio "Memory Card". A proposito, il design dei menu e degli screensaver nelle versioni americana ed europea della PlayStation è diverso. CONNETTORI PER SISTEMA INFORMATICO La posizione dei connettori sul pannello posteriore della PlayStation è mostrata in Fig. 10 (i numeri dei pin sono forniti in base alla marcatura sul circuito stampato). Il sistema informatico comprende le prese CN103 "I/O PARALLELO" e CN104 "I/O SERIALE". Inoltre, la scheda processore è dotata di una presa "JOYSTICK" CN102 collegata tramite un cavo flessibile alla scheda di commutazione all'interno del set-top box.
Nella fig. La Figura 11 mostra lo schema dei circuiti associati alla presa CN102. Ce ne sono sette in totale: quattro di uscita e tre di ingresso, e questi ultimi sono collegati tramite resistori R1-R3 all'alimentazione +3,3 V. Tutti sono dotati delle stesse unità di protezione, che differiscono solo per i valori dei resistori, che sopprimono le interferenze ad alta frequenza e i picchi di tensione negativa che sono pericolosi per la polarità del processore. Ad esempio, l'ingresso OUT3 (il nome non deve trarre in inganno, questo segnale di uscita del joystick è il segnale di ingresso per il processore) è protetto da un filtro in ferrite FL1, diodo VD1, resistenza R4 e condensatore C1. Le induttanze L104-L106 sopprimono le interferenze che penetrano nei circuiti di potenza; spesso agiscono come fusibili, bruciandosi durante i cortocircuiti.
Filtri in ferrite di piccole dimensioni simili al citato FL1, progettati sotto forma di elementi SMD, sono ampiamente utilizzati in PlayStation. La loro risposta in frequenza è monotona fino a frequenze di 100...300 MHz; non sono presenti oscillazioni (“ringing”) nei processi transitori. Questi prodotti si distinguono da altri simili per il colore nero del corpo senza iscrizioni e marcature sul circuito stampato che iniziano con la lettera F. Parametri tipici dei filtri della serie BLM11 di Murata Mfg. Co.: grandezza 0603, corrente massima - 0,2...0,5 A, resistenza attiva - 0,1...0,7 Ohm, resistenza totale alla frequenza di 100 MHz - 60...600 Ohm. Il connettore della porta parallela CN103 è progettato per collegare dispositivi periferici ad alta velocità che richiedono l'accesso diretto al bus di sistema del processore. Potrebbe trattarsi, ad esempio, di un modulo per visualizzare video da dischi Video-CD. La maggior parte dei 68 pin della spina sono collegati a vari pin di IC102, IC103, IC305, IC308, IC402, IC602 tramite resistori da 150 ohm. I pin 1, 5, 16, 19, 34, 35, 39, 50, 53 e 68 sono comuni (GND). Le tensioni di alimentazione attraverso le induttanze L110 e L111 sono collegate ai contatti 18, 52 (+7,6 V) e 17, 51 (+3,3 V). I contatti 31 e 65 sono liberi. Lo schema elettrico associato al connettore della porta seriale CN104 è mostrato in Fig. 12. Tutti gli ingressi e le uscite sono protetti da diodi VD1-VD6 e filtri FL101-FL106, mentre i circuiti di potenza sono protetti da induttanze L101 e L102. I segnali di ingresso (eccetto IN1) vengono forniti al chip del processore tramite inverter sui transistor Q102 e VT2. I segnali di uscita (eccetto Q1) sono generati da inverter a collettore aperto utilizzando i transistor VT1 e Q103.
La porta seriale serve principalmente per collegare due console quando si gioca in modalità “rete”, prevista in molti programmi ("Command & Conquer", "Duke Nukem"). I giocatori combattono l'uno contro l'altro, ciascuno controllando la propria console. La lunghezza del cavo di collegamento a sette fili (link-cable) arriva fino a diversi metri. Se non ne esiste uno proprietario, può essere realizzato secondo lo schema mostrato in Fig. 13. Se non sono presenti prese per cavi adatte, utilizzare le normali spine per "registratore" ONTs-VG-11-7/16 (SSh-7). In questo caso sarà necessario dotare ciascuna delle console collegate di una presa SG-7, che dovrà essere collegata in parallelo con la spina CN104, ad esempio, come mostrato in Fig. 14 (vista dai nidi). Purtroppo è difficile trovare spazio nell'unità processore per una presa aggiuntiva e molto probabilmente dovrà essere lasciata appesa al cablaggio portato verso l'esterno.
SISTEMA VIDEOGRAFICO La velocità del sistema grafico video PlayStation è di 66 milioni di operazioni al secondo. Il chip IC208 CXD203 a 8561 pin di SCEI è responsabile del disegno di poligoni, dello spostamento degli sprite dei pixel con rotazione e ridimensionamento individuali e della verniciatura dei contorni dell'immagine con un colore specifico. Al secondo vengono elaborati 1,5 milioni di poligoni uniformemente ombreggiati (flatshaded), 500mila con texture (mappatura texture) o luminosi (con sorgente luminosa). Come RAM video IC201 viene utilizzato il microcircuito mPD481850GF-A12 di NEC (Fig. 15). Questa RAM grafica sincrona dinamica (SGRAM) da 8 Mbit è composta da due banchi di memoria da 131072 parole da 32 bit ciascuno. Sono presenti due registri colore e maschera a 32 bit. La rigenerazione della memoria avviene automaticamente in 1024 cicli entro 16 ms. SGRAM ti consente di cambiare rapidamente l'immagine sullo schermo. Scrivendo comandi specifici nel registro di controllo, è possibile eseguire la scrittura/lettura di dati di pagine e sillabe, cancellazione accelerata, elaborazione di dati mascherati e scambio di contenuti tra banchi di memoria. Tutte le operazioni vengono eseguite in modo sincrono sul fronte di salita del segnale CLK.
La durata del ciclo di scrittura/lettura per mPD481850GF-A12 è 12 ns, la frequenza di clock massima è 83 MHz (operativa - 67,7376 MHz), tensione di alimentazione - 3...3,6 V, consumo di corrente - 6...310 mA V a seconda della modalità operativa. I microcircuiti KM201G4132BQ-271 (Samsung), mPD10-A481850 (NEC) possono essere installati come IC10. Il chip IC202 TDA8771A (Fig. 16) è un DAC video a tre canali di Philips, progettato per la codifica del colore a 24 bit, chiamata TrueColor nella grafica del computer. La sua tensione di alimentazione è 4,5...5,5 V, il consumo di corrente è 10...45 mA.
Ai componenti di colore R, G, B vengono assegnate otto cifre del codice di input, che consente di riprodurre 16777216 sfumature di colore. La tensione di uscita di ciascuno dei tre canali con un carico con una resistenza di 1 kOhm varia da 0,26 (codice 0H) a 3,2 V (codice 0FFH). La frequenza dell'orologio all'ingresso VCLK (pin 31) è 13,3 MHz, esattamente quattro volte inferiore alla frequenza GCLK ottenuta dall'oscillatore a cristallo X201. Per un microcircuito funzionante, la tensione sul pin 33 (VREF) è compresa tra 1,2 e 1,3 V. A volte il microcircuito MC202FT (Motorola) viene utilizzato come IC141685. SISTEMA DI ELABORAZIONE DATI DIGITALI I dati letti dal CD vanno al decoder IC305 (chip CXD100 a 1815 pin di Sony). Insieme all'IC304' (SC430929PB della Sierra Semiconductor Corp., 52 pin), riceve un flusso di dati seriale, estrae da esso segnali di sincronizzazione di frame e bit, controlla la correttezza delle informazioni decodificate e corregge gli errori. Si ritiene che il metodo di codifica adottato consenta, a causa della ridondanza, di recuperare automaticamente i dati persi da graffi sulla superficie di un CD fino a 2,4 mm di lunghezza. Per servire il decodificatore è previsto un buffer statico RAM IC303 con una capacità di 256 Kbit (32K(8). Il chip RAM UM62256V-10 può essere sostituito con 62W256LTM8, KM62V256CL-10L con un tempo di accesso non superiore a 100 ns. I KR537RU21 domestici non possono essere utilizzati, poiché non sono progettati per l'alimentazione di tensione 3,6 V. La velocità di elaborazione complessiva del sistema di elaborazione è di 80 milioni di operazioni al secondo, sono supportati i formati JPEG (trasferimento di immagini fisse), MPEG1 (trasmissione di immagini in movimento), H.261 (video per conferenze). Il processore audio è l'IC308 (chip CXD100Q a 2925 pin di Sony), al quale sono collegati 4 Mbit di RAM (chip M40M5CJ a 44260 pin di Mitsubishi o MB814260-70 di Fujitsu). Organizzazione della memoria - 256Kx16. Le capacità musicali della "PlayStation" consentono di utilizzarlo come lettore CD domestico, collegandolo a un UMZCH fisso o ascoltando le registrazioni tramite cuffie stereo. La qualità del suono soddisferà più che tutti, tranne, forse, gli appassionati di apparecchiature di fascia alta. Il menu di manutenzione del CD audio fornisce modalità per il riavvolgimento, la ricerca dei dischi e la programmazione dell'ordine di riproduzione. Puoi anche ascoltare clip audio dai programmi di gioco. CANALE SONORO Lo schema elettrico dell'unità di conversione in forma analogica dei dati digitali provenienti dal processore audio IC308 è mostrato in Fig. 17. Si basa sul chip IC402 AK4309AVM dell'azienda giapponese Asahi Kasei Microsystems Co. Ltd. - DAC specializzato delta-sigma a due canali a 16 bit. La sua struttura è sequenziale a un bit. Teoricamente, la modulazione deltasigma è più efficace quando si elaborano segnali simili a rumore con uno spettro uniforme. Questo spiega perché i lettori CD economici con DAC simili non riproducono molto bene la musica classica, ma mostrano risultati eccellenti quando si ascolta il rock espressivo.
Parametri principali dell'AK4309AVM: frequenza di campionamento - 44,1 kHz, irregolarità della risposta in frequenza - %0,5 dB nell'intervallo di frequenza 0...20 kHz, gamma dinamica - 85...91 dB, attenuazione della transizione tra i canali - 80...90 dB, tensione di uscita massima - 3,2...3,6 V, consumo energetico - 80...120 mW con una tensione di alimentazione di 4,5...5,5 V. AK4309AVM può essere sostituito con i microcircuiti AK4309VM o AK4310 della stessa azienda . All'ingresso del DAC vengono ricevuti tre segnali, i cui diagrammi temporali sono mostrati in Fig. 18 (LRCK - commutazione dati canale sinistro e destro, SDATA - dati seriali, BICK - sincronizzazione bit), nonché MCLK - impulsi di clock con una frequenza di CLK/4 (16,9344 MHz). I segnali di uscita dei canali sinistro (L-AUDIO) e destro (RAUDIO) nei programmi di gioco hanno un'ampiezza media di 1,5...2 V.
Gli interruttori a transistor Q403, Q404 bloccano il suono quando viene premuto il pulsante "RESET" (la tensione di controllo viene fornita attraverso il resistore R7, il diodo Q401 e il transistor "digitale" VT2). Allo stesso tempo, un segnale di reset viene inviato al chip IC9 tramite il circuito R1C402. Il suono è anche bloccato da un segnale proveniente dal pin 37 del microcircuito IC308, che arriva attraverso i transistor VT1 e VT2. Il partitore di tensione dei resistori R10, R11 imposta un potenziale di circa 3,8 V sull'emettitore del transistor VT2. I condensatori C407, C443, C2, C3, C5, C6 filtrano il rumore. ENCODER VIDEO Nella fig. La Figura 19 mostra una parte del circuito "PlayStation" responsabile della generazione del segnale televisivo. L'encoder RGB-PAL IC501▓ è un chip CXA1645M, funzionalmente simile al CXA1145M utilizzato nel Sega Mega Drive-2. I suoi ingressi, attraverso i follower dell'emettitore sui transistor Q501-Q503, ricevono segnali di colore R, G, B con un'ampiezza di 1 V, nonché una miscela di impulsi di sincronizzazione SYNC verticale e orizzontale con livelli TTL.
La spina "AV MULTI OUT" CN502 fornisce sei segnali di uscita. VIDEO è un segnale video a colori dello standard PAL con un'ampiezza di 1,5 V. Y-OUT e C-OUT sono rispettivamente i componenti di luminosità e colore di questo segnale. (A volte sono chiamati S-video o Y/C-video. I televisori dotati di ingressi speciali forniscono una qualità dell'immagine più elevata eliminando alcune conversioni nel percorso televisivo). R-OUT, G-OUT, B-OUT - segnali video di colori primari con un'ampiezza di 1...1,5 V. I resistori R11-R16 e i diodi VD1-VD3, VD6 sono protettivi. I diodi Zener VD4, VD5, VD7-VD14 collegati in coppie contro-serie (tensione di stabilizzazione 4,7 V) fungono da limitatori transitori e proteggono il dispositivo dagli effetti delle cariche elettrostatiche. Tutte le uscite elencate possono essere collegate direttamente a carichi da 75 ohm. Ciò consente di collegare non solo una TV, ma anche un monitor video al set-top box video. È possibile inviare segnali Y-OUT o VIDEO a un televisore (monitor) in bianco e nero e VIDEO o R-OUT, G-OUT, BOUT o Y-OUT, C-OUT a un televisore a colori (a seconda del modello ). Il cavo fornito con il set-top box per il collegamento alla presa CN502 termina con tre connettori “a tulipano” di colore giallo (VIDEO), rosso (R-AUDIO) e bianco (L-AUDIO). Alcuni modelli PlayStation sono dotati di un connettore Euro-AV. La posizione e lo scopo dei suoi perni sono mostrati in Fig. 20 (quelli non utilizzati e solitamente mancanti sono indicati con linee tratteggiate).
Se il televisore dispone di un canale audio stereo, le spine rossa e bianca del cavo sono collegate rispettivamente agli ingressi del canale stereo destro e sinistro. Una qualità del suono migliore sarà fornita dalle cuffie stereo collegate direttamente alle uscite RAUDIO e L-AUDIO di una console di gioco o di un UMZCH stereo con altoparlanti esterni. L'amplificatore deve essere progettato per segnali di ingresso con un'ampiezza fino a 3,5 V. Per collegarlo dovrai realizzare un adattatore. La maggior parte dei televisori non dispone dell'audio stereo. Il menu del programma di gioco consente solitamente di selezionare la modalità "MONO" - "STEREO" o "MONO" - "D Se la modalità è impostata su "STEREO" o "DOLBY" (in quest'ultimo caso, il suono viene riprodotto in "sistema "Dolby Surround"), l'audio del televisore, al quale è collegato solo uno dei canali stereo, risulterà incompleto. Il manuale istruzioni PlayStation consiglia in questo caso di collegare la spina bianca del canale stereo sinistro all'ingresso monofonico. la modalità "MONO", lo stesso segnale totale viene generato alle uscite dei canali stereo sinistro e destro e non importa quale è collegato al televisore. La tensione di +6 V (corrente fino a 502 mA) in uscita sulla presa 4,9 della presa CN25 è destinata ad alimentare il modulatore di radiofrequenza esterno SCPH-1122RFU, che consente di fornire un segnale del set-top box video alla presa dell'antenna della televisione. Il modulatore di solito non è incluso nel pacchetto PlayStation, al posto di quello “nativo” è possibile utilizzare unità simili delle console Dendy, Sega Mega Drive-2 o un videoregistratore domestico. FONTE DI ENERGIA Un diagramma schematico dell'alimentazione della scheda processore è mostrato in Fig. 21. I circuiti del connettore CN602 sono protetti dai fusibili PS601PS605. In alcuni modelli le correnti di funzionamento possono essere da due a tre volte superiori a quelle indicate nello schema. Numerose induttanze e condensatori sopprimono il rumore impulsivo che penetra nei circuiti di alimentazione. Un gran numero di condensatori di blocco ceramici, non mostrati nello schema, sono installati sulla scheda del processore nelle immediate vicinanze dei pin di alimentazione dei microcircuiti.
A differenza degli IVP a 8 e 16 bit, PlayStation utilizza diversi valori di tensione di alimentazione: 7,6; 5; 4,9; 3,6; 3,3 V. Da una tensione di ingresso di 7,6 V, utilizzando il microcircuito IC601, si ottengono 5 V, che lo stabilizzatore sui transistor VT2, VT4, VT5 riduce a 3,6 V. Un limitatore di corrente è assemblato sui transistor VT1, VT3, proteggendo il set -top box da cortocircuiti nei dispositivi collegati alla presa CN502. Corrente di cortocircuito - 70...80 mA, tensione sull'uscita del limitatore senza carico - circa 4,9 V. I microcircuiti analogici del set-top box sono alimentati da una tensione di 5 e quelli digitali, incluso il processore e la memoria (eccetto IC310, IC801') - 3,3 V. La necessità di un'alimentazione a bassa tensione dei circuiti integrati digitali è nata quando gli standard tecnologici per la progettazione delle strutture dei semiconduttori sono diventati inferiori a 0,7 micron. L'intensità dei campi elettrici all'interno del cristallo è aumentata così tanto che sono diventati possibili guasti con una tensione di 5 V. A metà degli anni 80 lo standard JEDEC consigliava una tensione di alimentazione di 3,3V+10%. Nella "PlayStation" è solitamente più vicino al limite superiore e raggiunge 3,5...3,55 V. Le conseguenze positive dell'alimentazione a bassa tensione sono una riduzione del consumo energetico e un miglioramento delle condizioni termiche dei microcircuiti. Le vincite raggiungono il 50% o più. Il circuito di ripristino iniziale è costituito dagli elementi R1-R6, C2, C7. Nello stato iniziale il livello di tensione logica sulla linea RES è alto. INTERFACCIA CD-ROM Le ampie capacità della PlayStation sono associate principalmente alla presenza di un'unità CD-ROM al suo interno. Effetti sonori, immagini dal vivo, animazioni tridimensionali e dialoghi richiedono un'enorme quantità di programmi e dati sorgente. Il CD-ROM ti consente di lavorare con 650 MB di informazioni (confronta con 4 MB nelle cartucce più capienti della console Sega Mega Drive-2). La velocità di lettura dei dati è “raddoppiata” (300 KB/s). L'unità in questione è simile a quella maggiormente utilizzata nei lettori CD musicali. I dettagli del suo design possono essere trovati in [9-11]. Come è noto, i dati vengono registrati su un CD mediante microscanalature sulla superficie di uno strato informativo che riflette la luce, formando una traccia a spirale continua che si snoda dal centro del disco alla sua periferia. Un laser a semiconduttore nella gamma di lunghezze d'onda degli infrarossi (780 nm) illumina la pista attraverso una lente con un fascio di luce stretto, che viene riflesso in modo diverso dalle microscanalature e dagli spazi tra loro. Una fotomatrice riceve la luce modulata riflessa, convertendola in segnali elettrici. Il dispositivo di pre-elaborazione, costituito da IC703, IC705' e IC708, li amplifica e li converte in una forma conveniente per un ulteriore utilizzo. Il funzionamento dell'azionamento è controllato da un controller basato sul chip IC701 CXD2545Q. Funzionalmente, funge da base per diversi sistemi di controllo automatico (ACS). SAR-VD (rotazione del disco), controllando il motore, mantiene una velocità lineare costante di movimento della traccia delle informazioni rispetto alla testina di lettura (SG). La velocità di rotazione del disco varia da 1000 min-1 durante la lettura dei dati situati all'inizio della spirale informativa, a 400 min-1 alla fine. Quando si apre il coperchio del contenitore del CD, il SAR-VD arresta urgentemente il motore. L'SPSG (sistema di posizionamento SG) utilizza un motore passo-passo per spostare l'SG lungo il raggio del disco. Un ingranaggio a vite senza fine viene utilizzato per convertire il movimento rotatorio in movimento traslatorio. E' presente un sensore di contatto per la vicinanza dell'SG al centro del disco. Dopo l'attivazione viene bloccato l'ulteriore movimento dell'SG in questa direzione. Il SAR-RS (tracciamento radiale) garantisce che il punto illuminato dal raggio laser si muova rigorosamente lungo la linea centrale della traccia di registrazione. La sua deviazione in una direzione o nell'altra porta ad una variazione di tensione sulle uscite della fotomatrice, che viene convertita dal controller in un segnale di controllo del segno corrispondente, influenzando il servoazionamento dell'obiettivo. La precisione di tracciamento raggiunge +0,1 µm con un'eccentricità di rotazione del disco di +70 µm. SAR-F (messa a fuoco) mantiene una distanza costante tra lo strato di informazioni del CD e l'obiettivo. È necessario perché la profondità di campo della lente è di soli +1,9 micron e la concentricità della superficie del disco può raggiungere +0,5 mm. Per compensarli, il SAR-F ha un grande coefficiente di stabilizzazione ad una frequenza di battimento che coincide con la frequenza di rotazione del disco. La capacità di una console video di leggere dischi di bassa qualità prodotti nell'Asia meridionale, la cui curvatura è spesso visibile ad occhio nudo, dipende in gran parte dalle caratteristiche di questo sistema. Il segnale di controllo SAR-F viene inviato anche al servoazionamento dell'obiettivo. LAP-ML (potenza laser) stabilizza la potenza di radiazione altamente dipendente dalla temperatura di un laser a semiconduttore. Il sensore di potenza è un fotodiodo integrato. I parametri principali dei diodi laser utilizzati: corrente operativa - 45...110 mA con una tensione di 1,6...2,2 V; potenza massima di radiazione - 3...5 mW (operativa - 0,4...1 mW); durata: fino a 100 mila ore. Nella fig. La Figura 22 mostra un diagramma schematico dell'unità CD-ROM e dei suoi circuiti di interfaccia con la scheda del processore. Tre canali di amplificazione identici del microcircuito IC702 (BA6392FP di Rohm), appositamente progettato per lettori CD e unità CD-ROM, controllano il servoazionamento dell'obiettivo (L1, L2) e il motore di azionamento SG (M2), mentre il quarto differenziale controlla il motore di rotazione del disco (M1). Parametri principali di BA6392FP: tensione di alimentazione - 6...16 V, corrente di riposo - 8...18 mA, dissipazione di potenza - 1,7 W, resistenza di carico - 8...20 Ohm, tensione di uscita - 1,3...5,2 V , il guadagno del canale di rotazione del disco è 8...13 dB. Nello stato iniziale, quando i motori sono fermi, le tensioni su tutte le uscite del BA6392FP sono le stesse e vicine a 3,5 V. A seconda della differenza di tensione sulle uscite corrispondenti, i motori ruotano in una direzione o nell'altra.
Il motore M1 è controllato in modo combinato: grossolanamente - variando la componente costante, appunto - da pacchi di impulsi multipolari. Il senso di rotazione del disco è orario (con una differenza di tensione positiva sui pin 27 e 26 di IC702). L'apertura del coperchio di accesso al CD provoca una frenata di emergenza applicando una tensione di polarità inversa al motore M1. Il controllo del motore passo-passo M2 che muove l'SG è solo a impulsi. I contatti dell'interruttore S1 si chiudono quando il carrello SG appoggia contro il limitatore. L'SPSG riceve un segnale che vieta ulteriori movimenti dell'SG. I filtri FB701-FB704 sopprimono il rumore di commutazione, i diodi zener VD1-VD4 con una tensione di stabilizzazione di 4,7 V limitano i picchi di tensione. Il servoazionamento dell'obiettivo agisce in modo simile alla testa di un altoparlante dinamico, in cui la bobina mobile, situata nel campo di un magnete permanente, si muove sotto l'influenza della corrente che scorre. Gli avvolgimenti L1 e L2 del servoazionamento muovono la lente su piani reciprocamente perpendicolari. I loro nuclei magnetici sono magneti permanenti realizzati con leghe di terre rare. La sensibilità del servoazionamento raggiunge i 4 mm/V. Il diodo emettitore laser A1 è collegato al circuito del collettore del transistor Q701. Corrente nominale - 60...80 mA. La regolazione viene effettuata dal resistore R1, situato su un cavo a nastro stampato flessibile che collega l'SG alla spina CN702 e incluso nel circuito di feedback SAR-ML. Man mano che la resistenza diminuisce, la corrente e la potenza di uscita del laser aumentano. I segnali prelevati dalla matrice dei fototransistor A2 vengono forniti al chip IC3 (A6N) attraverso i condensatori di separazione C703-C1791. La sensibilità del dispositivo viene regolata utilizzando un resistore di regolazione RV703. UNITÀ DI ADATTAMENTO Lo scopo di questo blocco è garantire il funzionamento di un set-top box con CD di produzione sia di marca che non di marca con i contrassegni "NTSC U/C" (USA/Canada), "NTSC J" (Giappone), PAL (Europa, Asia). Il suo diagramma schematico del dispositivo è mostrato in Fig. 23. Come IC801' viene utilizzato il cosiddetto "chip universale" - un microcontrollore Z86E0208PSC a otto bit della Zilog con una ROM mascherata da 512 byte, in cui viene memorizzato un programma inviato dal cliente durante la produzione. La frequenza clock di 4,433 MHz è uguale alla frequenza della sottoportante colore nel sistema PAL ed è impostata dal risonatore al quarzo Z801'.
Il blocco utilizza solo due uscite del microcontrollore. Sul primo di essi (Q1) viene generata una sequenza di sincronizzazione per l'interfaccia CDROM, sul secondo (Q2), all'accensione, viene generato un impulso di livello logico alto della durata di circa 1 s. Tutti gli elementi del blocco di adattamento sono installati su un circuito stampato separato, incollato sul lato posteriore della scheda del processore del set-top box e collegato ad esso tramite fili. Alcuni modelli PlayStation utilizzano il microcontrollore 86C0208/P di Microchip Technology invece dello Z12E508PSC. RIPARAZIONE DEL FORNITORE Presso un centro assistenza di marca, la riparazione di una PlayStation di solito non richiede più di 15 minuti, esattamente lo stesso tempo necessario per sostituire le schede difettose con altre notoriamente buone. Un'altra cosa sono le condizioni amatoriali e la mancanza di pezzi di ricambio. Quando inizi a riparare una PlayStation che ha al suo interno un laser a semiconduttore, dovresti ricordare che le sue radiazioni sono pericolose per l'uomo. Naturalmente, questo non è l '"iperboloide dell'ingegnere Garin" e la potenza della sua radiazione non è sufficiente a danneggiare, ad esempio, la pelle della mano, ma gli occhi sono molto vulnerabili ai raggi infrarossi invisibili. Secondo i contrassegni sulla custodia, "PlayStation" è classificato come un dispositivo di sicurezza laser di Classe 1 che non rappresenta un pericolo per la salute. Infatti, durante il normale funzionamento del set-top box, il suo design e gli interblocchi elettrici impediscono alla radiazione laser diretta di penetrare negli occhi. Riparare con il coperchio superiore rimosso è un'altra questione. In base al grado di pericolo, tale lavoro è classificato come classe 2, quando sono necessarie avvertenze, ma non è ancora richiesta una protezione speciale per gli occhi. È severamente sconsigliato guardare nell '"occhio" del laser, soprattutto a distanza ravvicinata. Ad una distanza di 20 cm da esso la densità di radiazione è di 44 μW/cm2, nelle immediate vicinanze è ancora più elevata. Il cristallino dell'occhio, focalizzando la luce sulla retina, aumenta significativamente la densità della radiazione. Ad esempio, con un diametro della pupilla di 0,5 cm, la densità del flusso di potenza al fuoco è 60 volte maggiore di quella incidente! Pertanto la retina può essere danneggiata in modo irreversibile anche da radiazioni la cui intensità è considerata sicura. Se necessario, osservare il raggio laser solo con un visore notturno sensibile alla luce infrarossa. Naturalmente, quando si ripara una PlayStation, non bisogna dimenticare cose così prosaiche come l'alta tensione sulla scheda di alimentazione. Anche quando la console di gioco viene spenta con il pulsante "POWER", il convertitore di tensione funziona finché la spina di alimentazione è inserita nella presa. Una scheda di potenza guasta può essere sostituita con una sorgente fatta in casa con due tensioni di uscita: 3,3...3,6 V con una corrente di carico di almeno 0,7 A e 7,4...7,8 V con una corrente di carico di almeno 1 A. Le tensioni deve essere stabilizzato (preferibilmente con possibilità di regolazione entro piccoli limiti) e avere un'ondulazione inferiore a 100 mV. L'unità deve essere protetta dai cortocircuiti. Il segnale di reset RES può essere fornito da un qualsiasi pulsante con contatti normalmente aperti collegandolo tra i pin 4 e 5 del connettore CN602. Si consiglia di installare in parallelo al pulsante un condensatore con capacità di 1...2,2 μF. Il centralino raramente si guasta. Molto spesso, i suoi difetti sono di natura meccanica. Tuttavia, se il cavo interschede a nastro si rompe, non dovresti provare a saldare i suoi conduttori: evaporeranno immediatamente. È meglio realizzare un nuovo cavo con normali fili sottili. La riparazione della scheda processore dovrebbe iniziare con un "test di continuità" di tutti i fusibili, induttori, filtri in ferrite e ponticelli del chip. I resistori a chip difettosi possono essere sostituiti con R1-4-0,125 W domestici e i condensatori a chip con K10-17-4v. Se lo spazio lo consente, è consentito installare elementi ordinari, avendo opportunamente modellato i loro terminali. Prestare attenzione ai connettori CN102 e CN702. Non possono sopportare ripetuti attracchi e sganciamenti “forzati”. Se il collegamento è allentato serrare con attenzione i contatti e fissare le parti snodate con una fascetta elastica. L'aggancio e lo sgancio dei connettori del set-top box mentre l'alimentazione è accesa spesso porta al guasto dei diodi protettivi e dei diodi zener in vari circuiti. L'eccezione è il connettore della porta parallela CN103. In esso, i contatti dei circuiti di potenza e del filo comune sono strutturalmente progettati in modo tale da essere collegati per primi e disconnessi per ultimi. Ciò garantisce la sicurezza della connessione dei circuiti informativi. Successivamente, vengono controllati transistor e diodi. I parametri dei dispositivi a semiconduttore utilizzati nella scheda processore sono riportati nella tabella. 3, e la posizione dei terminali del transistor è in Fig. 24. I dati sono presi dal catalogo Siemens, anche se in realtà sono installati dispositivi simili di produttori sconosciuti, a volte senza alcuna marcatura sulla custodia. Non sempre è possibile controllare i transistor “digitali” con un ohmmetro o una sonda, ma in ogni caso è opportuno misurare la resistenza della giunzione “emettitore”. I transistor difettosi a bassa potenza possono essere sostituiti con quelli domestici delle serie KT3129, KT3130. I dispositivi negli alloggiamenti a montaggio superficiale possono anche essere sostituiti dai loro analoghi in quelli convenzionali, preferibilmente con cavi piatti. Adatti sono ad esempio i diodi delle serie KD102, KD109, KD518, i transistor delle serie KT315, KT361.
Se l'encoder RGBPAL non funziona correttamente, puoi provare a collegare il set-top box alla TV utilizzando i segnali R, G, B, SYNC (pin 2, 3, 4, 10 del chip CXA1645M). Le opzioni per il dispositivo di interfaccia sono ben note ai radioamatori. Lo stabilizzatore di tensione TA78M05F può essere sostituito con un microcircuito domestico più potente KR142EN5A, selezionando una copia che funziona stabilmente con una tensione di ingresso di 7,6 V. Per facilitare il regime termico del microcircuito BA6392FP, che controlla i motori dell'unità CD-ROM, è consigliabile incollare al suo case un dissipatore metallico di dimensioni 40x10 mm. Sostituire i chip digitali sulla scheda del processore con quelli domestici è praticamente impossibile, poiché utilizzano principalmente chip logici a bassa tensione e VLSI, che non hanno analoghi. Gli amplificatori operazionali possono essere sostituiti con quasi tutti quelli che funzionano con una tensione di alimentazione di 3,6 (IC708) o 7,6 V (IC704'). Il funzionamento instabile dell'unità CD, osservato solo con alcuni dischi, di solito indica la scarsa qualità di questi ultimi. Altre cause di malfunzionamento dell'azionamento sono microfessure nel cavo flessibile SG, disallineamento della lente, usura delle parti mobili, essiccazione del lubrificante. Un caso speciale è il danneggiamento dell'ottica dovuto a una manipolazione imprudente. I graffi sulla lente non possono essere riparati. I tentativi di lavarlo con sostanze chimicamente attive, acqua di colonia e vari tipi di detergenti portano solo all'opacizzazione della "lente". Si consiglia di pulire la lente solo con una spazzola con setole molto morbide e, in caso di contaminazione significativa, con un bastoncino di cotone pulito attaccato a un bastoncino di legno e appena inumidito con liquido per la pulizia di strumenti ottici. Quando si diagnosticano i guasti, è conveniente utilizzare il dispositivo mostrato in Fig. 25. La sua base è una scheda in lamina di fibra di vetro, su entrambe le estremità della quale sono installati elementi radio di piccole dimensioni (condensatori, resistori), dotati di pin per il collegamento ai contatti del circuito stampato del dispositivo in prova. Si consiglia di avere a portata di mano diverse aste simili con elementi di diversa potenza, inclusi ponticelli di cortocircuito e resistori variabili di piccole dimensioni. Collegando le aste in vari punti del dispositivo è possibile localizzare rapidamente il guasto. CONCLUSIONE Vorrei sottolineare che "PlayStation", oltre all'uso puramente ludico, può servire come un buon incentivo per padroneggiare la programmazione. I dischi PlayStation possono essere letti su computer compatibili con IBM. Nella stragrande maggioranza dei casi è possibile visualizzare i codici dei programmi, i testi dei messaggi e persino ascoltare melodie e inserti vocali dei giochi. Ad esempio, i file audio *.pcm, *.da vengono riprodotti dal programma standard "Laser Player" di WINDOWS 95. Si apre un vasto campo di attività per la russificazione dei programmi di gioco, il trasferimento di giochi popolari da altre piattaforme di computer e lo sviluppo il tuo software. Letteratura
Autore: S.Ryumik, Chernihiv, Ucraina
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