|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ SONY PLAYSTATION, czyli funkcje projektowania obwodów 32-bitowych konsol wideo. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Telewizja Dla miłośników gier wideo dostępna jest dziś szeroka gama konsol do gier wideo (VPS): od „Dendy” po „Nintendo Ultra-64”. Kontynuując serię artykułów na temat obwodów takich urządzeń, autor opowiada o „Sony PlayStation” – japońskim 32-bitowym IVP, który podbił cały świat gier. Przedstawione informacje nie tylko ułatwią jego kompetentną obsługę i samodzielną naprawę, ale także poszerzą horyzonty techniczne czytelników. Pomimo krótkiej historii rozwoju 32-bitowego IVP, został on już naznaczony konkurencją ponadnarodowych korporacji produkujących sprzęt komputerowy. Charakterystykę porównawczą najsłynniejszych konsol tej klasy podano w tabeli. 1. Można je podzielić na „egzotyczne” i „standardowe”. Do pierwszych zaliczają się mniej popularne lub wąskoprofilowe IVP: „Sega32X” - oryginalny „dekoder”, rozszerzający możliwości 16-bitowego „Sega Mega Drive” -2”; „Philips CD-i” to wielofunkcyjny dekoder telewizyjny umożliwiający odtwarzanie informacji z interaktywnych dysków optycznych w formacie CD-i; „Commodore CD32” czyli „CDTV” – projekt wyprzedzający swoje czasy, przyczynił się do rozpoczęcia dystrybucji programów gier na CD-ROMach, jednak firmie deweloperskiej zabrakło wytrwałości i środków, aby podbić rynek.
„Standardowe” 32-bitowe IVP można uznać za „3DO” [1], „Sega Saturn”, „Sony PlayStation” i ich liczne klony. Ogólna charakterystyka tych produktów: programy gier zapisywane są na laserowych płytach kompaktowych (CD), obrazy telewizyjne generowane są w standardzie NTSC lub PAL z dźwiękiem stereo, dostarczane są różnorodne urządzenia peryferyjne (od pistoletu „laserowego” po kierownicę samochodową za pomocą pedałów) można słuchać zwykłej płyty CD z muzyką, pracować z płytami w formatach Photo-CD i Video-CD. Prefiks „3DO”, posiadający dość skromne parametry techniczne, jest sukcesem, gdyż pojawił się na rynku nieco wcześniej niż jego konkurenci. Popularność IVP „Sega Saturn” uniemożliwia nieudana polityka cenowa i niewystarczające wsparcie oprogramowania. Niemniej jednak przez pewien czas był uważany za głównego konkurenta „Sony PlayStation” (odtąd będziemy go po prostu nazywać „PlayStation”), który przez wielu uważany jest za najlepszy z 32-bitowych IVP. Potwierdza to duża liczba (ponad 600 znanych) programów do gier dla niego, stworzonych przez tak znane firmy jak Electronic Arts, Mindscape, Capcom, Konami, Lucas Arts, Disney Software. Szybkie, trójwymiarowe gry z obrazem „na żywo” i wirtualną kamerą dorównują tym, które są realizowane na komputerach z procesorem Pentium niższych modeli. Pierwsze modele PlayStation, przeznaczone dla japońskich, amerykańskich czy europejskich standardów telewizyjnych, nie były w pełni kompatybilne. Późniejsze stały się uniwersalne i współpracują zarówno z markowymi, jak i południowoazjatyckimi płytami CD. Projekt obwodów oraz projekt konstrukcyjny i technologiczny „PlayStation” są przemyślane bardzo dokładnie. Stosunkowo wysoka cena procentuje wyższą jakością i niezawodnością. JAK DZIAŁA PLAYSTATION? Następnie porozmawiamy o jednym z najnowszych modeli PlayStation - SCPH5502. Rozważając jego konstrukcję, w miarę możliwości zastosujemy oznaczenia położenia elementów zaznaczonych na płytkach drukowanych, chociaż nie zawsze odpowiadają one naszym przyjętym standardom (na przykład tranzystory są oznaczone literą Q, a nie VT, mikroukłady - IC, a nie DD czy DA, złącza to CN, a nie X). Autorska numeracja elementów jest trzycyfrowa, przy czym liczba w najwyższej cyfrze oznacza przynależność do konkretnego podsystemu konsoli. Niestety wiele elementów nie jest oznaczonych. Jeżeli ich oznaczenia udało się jeszcze ustalić na podstawie innych źródeł, podaje się je na schematach i w tekście z apostrofem (np. IC105'), resztę ESKD oznaczy jednodwucyfrową numeracją seryjną w obrębie każdego z schematy. Dla wygody typy większości tranzystorów i diod oznaczono według katalogu Siemensa [2]. Tak naprawdę w wielu przypadkach „PlayStation” zawiera elementy produkcji azjatyckiej, których typu nie da się określić ze względu na brak oznaczeń. Standardowy pakiet „PlayStation” obejmuje jednostkę systemową (konsolę), joystick, przewód zasilający, kabel do podłączenia do telewizora i płytę demonstracyjną CD. Schemat połączeń jednostki systemowej pokazano na ryc. 1. Jego sercem jest płyta procesora, na której znajdują się prawie wszystkie główne elementy dekodera oraz siedem złączy:
Wspomniany napęd zawiera zespoły elektromechaniczne do układów obracania płyty CD i przesuwania głowicy czytającej za pomocą lasera półprzewodnikowego o zakresie długości fali podczerwieni oraz fotomatrycy odbiorczej. Po naciśnięciu przycisku „OTWÓRZ” otwiera się dostęp do pojemnika na dysk w celu instalacji lub usunięcia. Płytka zaciskowa rozdziela obwody złącza płyty procesora CN102 na cztery gniazda. Dwa z nich (dziewięciopinowe) przeznaczone są do podłączenia głównego („1”) i dodatkowego („2”) joysticka do konsoli, a pozostałe (osiem-pinowe) służą do podłączenia innych urządzeń peryferyjnych. IVP zasilany jest z sieci 220 V poprzez impulsową przetwornicę napięcia umieszczoną na płycie zasilającej. Przeznaczenie przycisków „POWER” i „RESET” jest standardowe: odpowiednio włączenie zasilania i ustawienie procesora do stanu początkowego. Przetwornik działa tak długo, jak wtyczka zasilania jest włożona do gniazdka. Na biegu jałowym pobór mocy nie przekracza 2,3 W. Po włączeniu dekodera przyciskiem „POWER” moc wzrasta do 6...11 W. Połączenia płytka-płytka obwodów mocy wykonuje się zwykłymi przewodami, a połączenia wysokiej częstotliwości (informacyjne) wykonuje się elastycznym kablem taśmowym. Przy produkcji dekoderów powszechnie stosuje się nowoczesną technologię automatycznego montażu elementów na powierzchni płytek drukowanych. Prawie wszystkie elementy instalowane na płycie procesora to tzw. SMD (Surface Mounting Device – urządzenie montowane na powierzchni). Obecnie w tej konstrukcji produkowane są nie tylko rezystory, kondensatory, tranzystory i mikroukłady, ale także cewki indukcyjne, wkładki bezpiecznikowe, złącza i wiele innych. PŁYTA ZASILAJĄCA W przeciwieństwie do 8- i 16-bitowych IVP, które mają zasilacze liniowe, „PlayStation” korzysta z zasilacza impulsowego. Jego zaletami są wydajność, niska emisja ciepła, wysoka stabilność napięć wyjściowych podczas wahań sieci i zmian prądów obciążenia. W różnych trybach pracy dekoder pobiera prąd ze źródła 180...800 mA w obwodzie +7,6 V i 360...500 mA w obwodzie +3,3 V. Napięcie wyjściowe pulsuje przy obciążeniu wyłączone nie przekraczają 100 mV. Sprawność źródła wynosi 53...75%. Dobre parametry osiąga się dzięki zwiększonej częstotliwości przetwarzania oraz zastosowaniu obwodu quasi-rezonansowego [3, 4]. Schemat ideowy płytki zasilającej pokazano na ryc. 2. Przez filtr przeciwzakłóceniowy C001L001C002 napięcie sieciowe podawane jest do prostownika - mostka diodowego D001 - D004 i dalej do przetwornicy napięcia. Kondensator C003 wygładza tętnienia. Kondensatory C010, C011, połączone szeregowo w celu zwiększenia niezawodności, łączą prostownik ze wspólnym przewodem (obwód GND) dekodera, co osłabia wpływ zakłóceń przenikających do sieci. Zgodnie z zasadami bezpieczeństwa elektrycznego całkowita pojemność tych kondensatorów nie powinna przekraczać 6600 pF [5].
Jednostronny przetwornik napięcia jest montowany zgodnie z obwodem generatora blokującego z odwrotnym podłączeniem diody. Jego działanie opiera się na akumulacji energii w polu magnetycznym transformatora T001 podczas stanu otwartego klucza i jej późniejszym przekazaniu na obciążenie. Przełącznik „samozabezpieczający” na tranzystorach Q001 i Q002 jest zaprojektowany w taki sposób, że podczas przeciążeń i procesów przejściowych przepływający przez niego prąd jest ograniczany bez osiągania wartości niebezpiecznych. Czujnik prądu składa się z rezystora R009 i diody D008. Napięcie z niego podawane jest na bazę tranzystora Q002, otwierając ją gwałtownym wzrostem prądu emitera tranzystora Q001. W rezultacie obwód podstawowy tego ostatniego jest bocznikowany, co prowadzi do ograniczenia prądu. Podczas pierwszego uruchomienia klucz zostaje otwarty pod wpływem prądu przepływającego przez rezystor R003. Napięcie sprzężenia zwrotnego niezbędne do pracy generatora podawane jest na bazę tranzystora Q001 z uzwojenia II transformatora T001. Kondensator C004 wraz z pojemnością złącza kolektora tranzystora Q001 i indukcyjnością rozproszenia transformatora T001 tworzą szeregowy obwód oscylacyjny dostrojony do częstotliwości bliskiej częstotliwości konwersji. W efekcie napięcie na kolektorze Q001 przyjmuje kształt niemal sinusoidalny [3, 4]. Obwód tłumiący C005R002D005 chroni tranzystor Q001 przed awarią. Napięcia uzwojeń wtórnych III i IV transformatora T001 są prostowane za pomocą diod barierowych Schottky'ego D101, D102, charakteryzujących się niskim spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia, co poprawia charakterystykę energetyczną źródła. Rezystory R101, R102 są statecznikiem. Tworzą obciążenie niezbędne do stabilnej pracy przetwornicy na biegu jałowym. Dioda Zenera D103 o napięciu stabilizacji 10 V ogranicza możliwe skoki napięcia podczas procesów przejściowych. Po przejściu przez filtry wygładzające C101L101C103 i C102L102C104, wyprostowane napięcia podawane są na płytkę procesora poprzez przełącznik SW101 i złącze CN101. Po zwarciu styków przełącznika SW101 przy obecności obu napięć zasilania zapala się zielona dioda LED PD101, podłączona do obwodu kolektora „cyfrowego” tranzystora Q101. To stosunkowo nowe urządzenie elektroniczne, logicznie rzecz biorąc, NIE jest elementem typu otwarty kolektor. Składa się z konwencjonalnego tranzystora i dzielnika rezystancyjnego w obwodzie bazowym. Wejście tego ostatniego można podłączyć bezpośrednio do wyjścia cyfrowego układu TTL lub CMOS. Tranzystory „cyfrowe” różnią się między sobą budową (npn lub pnp) i wartością rezystorów (1...47 kOhm). Napięcia wyjściowe przetwornicy są stabilizowane. Napięcie proporcjonalne do wyjścia w obwodzie +3,3 V podawane jest na wejście wzmacniacza błędu IC101 poprzez dzielnik rezystorów R106, R107. Wyjście wzmacniacza poprzez rezystory R103, R104 i transoptor LED PC001 jest podłączone do obwodu +7,6 V. Gdy którekolwiek z napięć wyjściowych wzrasta, prąd płynący przez diodę LED wzrasta i odwrotnie. W rezultacie zmienia się rezystancja sekcji kolektor-emiter fototranzystora transoptora, podłączonego do obwodu sprzężenia zwrotnego generatora blokującego. Proces ten powoduje taką zmianę częstotliwości i czasu trwania generowanych impulsów, że napięcia wyjściowe powracają do wartości nominalnych. Na przykład, gdy moc obciążenia wzrośnie 1,5-krotnie, częstotliwość konwersji maleje ze 160 do 120 kHz przy jednoczesnym wzroście względnego czasu trwania stanu otwartego tranzystora Q001 (tj. czasu akumulacji energii). Obwody R010C008 i R105C105 zapewniają stabilność dynamiczną układu automatycznej kontroli napięcia. Współczynnik stabilizacji jest dość wysoki: napięcie w obwodzie +3,3 V zmienia się tylko o 0,5%, gdy prąd obciążenia wzrasta z 0,035 do 1 A. Dla napięcia +7,6 V liczba ta jest gorsza - 11% przy prądzie obciążenia zmienia się z 0,075 na 1 A XNUMX A. W przypadku zwarcia któregoś z wyjść przetwornica przechodzi w tryb stabilizacji prądu. Po usunięciu zwarcia następuje automatyczne przywrócenie normalnej pracy. Jak już wspomniano, konwerter pracuje cały czas tak długo, jak wtyczka zasilania jest włożona do gniazdka, nawet jeśli styki przełącznika SW101 „POWER” są rozwarte. Dlatego nie należy pozostawiać IVP w tym stanie przez długi czas - awaria listwy zasilającej może doprowadzić do pożaru. Nie zapomnij o wysokim napięciu na tej płycie podczas otwierania IVP w celu naprawy. Na płycie zasilania znajduje się timer IC102, który generuje sygnał resetujący dostarczany do płyty procesora. Po włączeniu dekodera przyciskiem SW101, a także po naciśnięciu i zwolnieniu przycisku SW102 na jego wyjściu pojawia się impuls o niskim poziomie logicznym o czasie trwania 500 ms. Elementem rozrządu jest kondensator C106. Układ D105, R111, R112, D106 zapewnia generację sygnału resetującego w przypadku krótkotrwałego spadku napięcia w obwodzie +7,6 V. W efekcie po tzw. „zapadach” napięcia sieciowego procesor IVP automatycznie uruchamia się ponownie. Napięcie stabilizacyjne D105 - 5,1 V. Wybierając zamiennik elementów aktywnych listwy zasilającej należy zwrócić uwagę na ich parametry podane w tabeli. 2.
W razie potrzeby „cyfrowy” tranzystor Q101 można zastąpić dowolną zwykłą strukturą n-pn małej mocy, łącząc szeregowo w obwodzie podstawowym rezystor o rezystancji około 10 kOhm. TLP101CLP, TL431 (Texas Instruments), HA1431 (Hitachi), KR174EN142 mogą być używane jako IC19. W tym drugim przypadku należy pamiętać, że istnieją partie urządzeń o niestandardowym układzie pinów. Transoptor TLP621 (PC001) można zastąpić transoptorem TLP521 lub NEC256. Aby zwiększyć niezawodność listwy zasilającej i zmniejszyć zakłócenia generowane przez inne urządzenia elektroniczne po podłączeniu do sieci, zaleca się dołączenie rezystora o rezystancji 001...10 omów i mocy znamionowej co najmniej 100 W. PRZEŁĄCZNIKI Schemat płytki drukowanej pokazano na ryc. 3, położenie styków jego zewnętrznych złączy pokazano na ryc. 4.
Należy pamiętać, że obwody zwane OUT z różnymi indeksami cyfrowymi są wejściami dla IVP, a wyjściami SYN i PE. Płyta jest ekranowana. Elastyczny kabel o długości 80 mm łączy go z gniazdem CN102 płyty procesora. Należy pamiętać, że kolejność pinów w gnieździe XS3 jest odwrotna w porównaniu do CN102. Joysticki, pistolet, kierownica, kierownica i inne „narzędzia” gry podłączane są do gniazd XS1 i XS4. XS2 i XS5 są przeznaczone dla „kart pamięci” SCPH-1020, urządzeń wielkości wizytówki zawierających nieulotną pamięć FLASH, która przechowuje aktualny stan przerwanych gier. To odróżnia „PlayStation” od innych IVP, ponieważ przenosząc kartę na dowolną konsolę tego samego typu, możesz kontynuować grę. Pojemność „Karty pamięci” wynosi 1 Mbit (15 bloków pamięci po 64 Kbit każdy, szesnasty jest używany do celów oficjalnych). Dostępna jest karta „Memory Card +” o pojemności 8 Mbit (120 bloków). DRĄŻEK STEROWY Joysticki dla „PlayStation” są wygodne i niezawodne w działaniu. Należy pamiętać, że oprócz standardowych istnieją bardziej zaawansowane urządzenia z siłowym sprzężeniem zwrotnym, w których za pomocą np. Wibracji symulowana jest reakcja obiektu gry (samolot, samochód) na akcję sterującą. Znane są joysticki z komunikacją bezprzewodową (podczerwień) z jednostką procesorową, a także precyzyjne joysticki analogowo-cyfrowe, które pozwalają na bardzo precyzyjne manewrowanie w grach takich jak bijatyki, symulatory samochodowe i lotnicze. Przyjrzyjmy się konstrukcji joysticków SCPH-1080 dostarczanych wraz z konsolą. Nazywa się je często „gamepadami” lub „joypadami”, ponieważ grą steruje się nie poprzez odchylanie drążka, ale poprzez naciskanie elastycznych „padów”. Ze względu na strukturę wewnętrzną produkty te można podzielić na konwencjonalne i ulepszone. Te pierwsze zawierają jeden rozpakowany mikroukład, wypełniony pastą, do której podłączone są styki wszystkich przycisków. Generator zegara mikroukładu działa z częstotliwością około 200 kHz, wartość jego zewnętrznego rezystora zadawania częstotliwości wynosi 27...91 kOhm. Czasami na płytce instalowany jest kondensator o pojemności od 200 pF do 0,01 μF. Ulepszony joystick (jego schemat pokazano na ryc. 5) oparty jest na mikroukładzie 23-0271A japońskiej firmy Mitsumi.
Procesor IVP sprawdza stan przycisków 50 razy na sekundę podczas skanowania wstecznego klatek telewizora. W tym celu generuje sygnały PE1, PE2, SYN1, SYN2, które są impulsami impulsów powtarzanymi co 20 ms. W odpowiedzi na wyjściu joysticka OUT2 pojawiają się impulsy zegarowe o tej samej częstotliwości, których kształt nie zależy od stanu przycisków, a na OUT1 sygnał podobny do pokazanego na rys. 6.
Wciśnięte przyciski odpowiadają impulsom o ujemnej polaryzacji w określonych pozycjach czasowych. Obserwując ten sygnał na pinie 9 gniazda X4 tablicy rozdzielczej za pomocą oscyloskopu (patrz rys. 3), można ocenić sprawność joysticka podłączonego do gniazda X1. Pracę mikroukładu DD1 taktuje wewnętrzny oscylator, którego częstotliwość (4 MHz) jest stabilizowana przez rezonator piezoceramiczny BQ1 (PCR) wykonany ze stałego roztworu tytanianu ołowiu i cyrkonianu. Typowe parametry RCC niemieckiej firmy Herbert C. Jauch [6] są następujące: odchyłka częstotliwości od wartości nominalnej w temperaturze 25°C nie przekracza +0,5%, odchyłka częstotliwości w zakresie temperatur -20...+ 80°C wynosi nie więcej niż +0,5%, rezystancja przy częstotliwości rezonansowej - nie więcej niż 30 omów, współczynnik starzenia - nie więcej niż +0,3% przez 10 lat. RCC są 1,5...5 razy tańsze od kwarcowych o tej samej częstotliwości i charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną. To ostatnie jest szczególnie ważne w przypadku joysticków i innych urządzeń używanych przez dzieci. Wady obejmują zmniejszoną stabilność częstotliwości i współczynnik jakości. W razie potrzeby zamontowany w joysticku HCJ-4.0 PKR można zastąpić rezonatorem kwarcowym RK169 o częstotliwości 4 MHz i dwoma kondensatorami o pojemności 33 pF każdy. Gniazdo złącza X1 jest połączone siedmiożyłowym kablem o długości 2 m z wtykiem X2, którego piny 2 i 7 nie są wykorzystywane. W odległości 10...30 mm od wtyczki znajduje się składana, plastikowa nasadka. Wewnątrz znajduje się nałożona na kabel tulejka ferrytowa o średnicy 16...20 i długości 25...30 mm. Zwiększając indukcyjność przechodzących przez nią drutów i sprzężenie magnetyczne między nimi, tuleja tłumi składową wspólną prądów przepływających przez kabel, redukując w ten sposób promieniowane zakłócenia radiowe. Jeżeli tuleja jest luźna wewnątrz dyszy, można ją zabezpieczyć klejem lub gumową uszczelką. Opisywany joystick jest wykonany w technologii montażu powierzchniowego i charakteryzuje się dobrą stabilnością częstotliwości głównego oscylatora, ochroną obwodów zewnętrznych i łatwością konserwacji.Dzięki złączu X1 kabel łączący można odłączyć od płytki drukowanej w celu naprawy lub wymiany . Płytki stykowe przycisków SB1-SB14 są pokryte nieutleniającą czarną powłoką węglową. PŁYTA PROCESORA Schemat blokowy płyty procesora pokazano na ryc. 7. Zaznaczonych jest na nim osiem bloków. O przynależności elementu do jednego z nich decyduje pierwsza cyfra liczby w jego oznaczeniu pozycyjnym: system komputerowy - 1, grafika wideo - 2, cyfrowe przetwarzanie danych - 3, kanał audio - 4, koder wideo - 5, moc zasilanie - 6, interfejs CD -ROM - 7, blok adaptacyjny - 8.
Wysoką wydajność PlayStation zapewnia centralny procesor o strukturze zwanej RISC (ang. Reduced Order Set Computer). Jego cechy opisano szczegółowo w [7, 8]. Przypomnijmy główne: system dowodzenia zapewnia tylko elementarne operacje; wszystkie polecenia mają tę samą długość i strukturę; sterowanie mikroprogramami zostało zastąpione sprzętem; liczba dostępów do pamięci jest zminimalizowana. Na początku lat 90-tych wyprodukowano kilkanaście typów 32-bitowych procesorów RISC, w tym Am29000 (AMD), 88000 (Motorola), Clipper (Fairchild). Na „PlayStation” wybrano R3000A, opracowany przez amerykańską firmę MIPS Computer Systems. Decyzja nie była przypadkowa. Już w kwietniu 1991 roku firmy Sony, Microsoft, NEC, DEC, Siemens, Compaq i kilka innych utworzyły konsorcjum ACE, które opracowało jednolite podejście do rozwoju narzędzi obliczeniowych. Jako bazowe rekomendowano procesory MIPS RISC oraz rodzinę procesorów Intel x86. Architektura MIPS została opracowana na Uniwersytecie Stanforda (USA) już na początku lat 80-tych jako podstawa komputera pokładowego systemu obrony przeciwrakietowej [8]. MIPS ogłosił procesor R3000 28 marca 1988 roku. Jest to urządzenie drugiej generacji, godny następca słynnego R2000 – jednego z pierwszych procesorów RISC, który osiągnął etap komercjalizacji. Oryginalny R3000 w połączeniu z koprocesorem R3010 pracował z częstotliwością 25 MHz z prędkością 20 milionów operacji na sekundę, zużywając średnio 1,25 cykli na operację. R3010 jest często nazywany współtłumaczem. Analizuje i wykonuje swoje polecenia równolegle z centralnym procesorem, przyspieszając operacje dodawania i mnożenia liczb zmiennoprzecinkowych 5...10 razy. Później, dzięki udoskonaleniom technologii, pojawił się procesor R3000A z częstotliwością taktowania zwiększoną do 45 MHz. Pragnę zauważyć, że według dzisiejszych standardów jest to już „stary człowiek”. Dosłownie rok po pojawieniu się PlayStation na rynku MIPS opracował 64-bitowy procesor RISC R10000 pracujący na częstotliwości 275 MHz. R3000A ma architekturę Harvarda, czyli oddzielne przestrzenie pamięci instrukcji i danych. Wyposażony jest w wewnętrzny potok, dzięki któremu może przetwarzać do pięciu poleceń jednocześnie. Zasadę działania przenośnika R3000A pokazano na rys. 8.
Każde polecenie jest wykonywane w pięciu cyklach zegara. W pierwszym z nich (VC) kod operacji do wykonania pobierany jest z pamięci. W drugim (CHT) procesor odczytuje ze swoich rejestrów dane niezbędne do wykonania polecenia. W trzecim (OP) urządzenie arytmetyczno-logiczne wykonuje daną operację. Następnie następuje wymiana danych z pamięcią (PM) i zapisanie w rejestrach wyników operacji (OR). Ponieważ polecenia znajdują się na „nitkach” przenośnika z przesunięciem, w każdym cyklu zegara wszystkie węzły procesora są zajęte swoją pracą, a wykonanie jednego z poleceń jest koniecznie zakończone. Następny z pamięci programu jest natychmiast umieszczany na zwolnionym „wątku”. Niestety taki idealny obraz jest możliwy tylko wtedy, gdy wykonanie polecenia nie wymaga wyników poprzednich, które nie są jeszcze ukończone i znajdują się na przenośniku taśmowym. W takich przypadkach trzeba tracić czas na oczekiwanie na niezbędne dane. W przypadku R3000A straty wynoszą średnio 25%. Przestój potoku może być również powiązany z dostępem do pamięci zewnętrznej. Aby je wyeliminować, wykorzystuje się szybką pamięć podręczną, która pełni rolę bufora pomiędzy procesorem, a stosunkowo powolną główną pamięcią RAM. RDZENIE RYZYKA MIPS paradoksalnie nigdy nie miał własnej produkcji półprzewodników. Wielu firmom sprzedano licencje na prawo do produkcji procesorów RISC. Jak już wspomniano, pierwsze modele PlayStation wykorzystywały chip R3000A amerykańskiej firmy LSI Logic Inc. W późniejszych, w tym w testowanym, instalowany jest specjalistyczny 208-pinowy układ VLSI CXD8606AQ firmy Sony Computer Entertainment Inc. (SCEI), który obejmuje sam procesor, podobny do R3000A, koprocesor R3010A, pamięć podręczną programu, pamięć podręczną danych, arbiter magistrali i węzły interfejsu (ryc. 9). Wydajność CXD8606AQ przy częstotliwości taktowania 33,9 MHz wynosi 30 milionów operacji na sekundę. Częstotliwość impulsów zegara CLK pochodzących ze zintegrowanego oscylatora kwarcowego X101' jest dwukrotnie wyższa niż podano. Szybkość wymiany danych na magistrali systemowej sięga 132 Mbit/s.
Zewnętrzna dynamiczna pamięć RAM (IC106) o pojemności 16 Mbit może składać się z jednego 70-pinowego układu A65844 lub A67871 (Toshiba) lub czterech 28-pinowych KM48V514DJ-6 (Samsung). System operacyjny dekodera wideo jest „okablowany” na stałe w 32-pinowej pamięci ROM z programami IC102 (M53403IE-04 lub 3030 firmy SCEI) o pojemności 4 Mbit. Zawiera programy do generowania wygaszaczy muzycznych i graficznych oraz dwa menu: odtwarzacz CD z muzyką i usługę „Karta pamięci”. Nawiasem mówiąc, wygląd menu i wygaszaczy ekranu w amerykańskiej i europejskiej wersji PlayStation jest inny. ZŁĄCZA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH Rozmieszczenie złączy na tylnym panelu konsoli PlayStation pokazano na rys. 10 (numery pinów podano zgodnie z ich oznaczeniami na płytce drukowanej). W skład systemu komputerowego wchodzą wtyczki CN103 „PARALLEL I/O” i CN104 „SERIAL I/O”. Dodatkowo na płycie procesora znajduje się gniazdo CN102 „JOYSTICK” połączone giętkim kablem z płytką przełączającą wewnątrz dekodera.
Na ryc. Rysunek 11 przedstawia schemat obwodów związanych z gniazdem CN102. Jest ich w sumie siedem: cztery wyjścia i trzy wejścia, a te ostatnie podłączone są poprzez rezystory R1-R3 do zasilania +3,3 V. Wszystkie wyposażone są w te same, różniące się jedynie wartościami rezystorów, zabezpieczenia, które tłumią zakłócenia o wysokiej częstotliwości i ujemne przepięcia, które są niebezpieczne dla polaryzacji procesora. Przykładowo wejście OUT3 (nazwa nie powinna wprowadzać w błąd, sygnał wyjściowy z joysticka jest sygnałem wejściowym dla procesora) jest zabezpieczone filtrem ferrytowym FL1, diodą VD1, rezystorem R4 i kondensatorem C1. Dławiki L104-L106 tłumią zakłócenia przenikające do obwodów mocy, często pełnią funkcję wkładek bezpiecznikowych, przepalających się podczas zwarć.
Małe filtry ferrytowe podobne do wspomnianego FL1, zaprojektowane w formie elementów SMD, są szeroko stosowane w PlayStation. Ich charakterystyka częstotliwościowa jest monotoniczna do częstotliwości 100...300 MHz, nie występują oscylacje („dzwonienie”) w procesach przejściowych. Produkty te można odróżnić od innych podobnych po czarnym kolorze korpusu bez napisów i oznaczeń na płytce drukowanej zaczynających się na literę F. Typowe parametry filtrów serii BLM11 firmy Murata Mfg. Co.: rozmiar 0603, prąd maksymalny - 0,2...0,5 A, rezystancja czynna - 0,1...0,7 Ohm, rezystancja całkowita przy częstotliwości 100 MHz - 60...600 Ohm. Wtyczka portu równoległego CN103 przeznaczona jest do podłączenia szybkich urządzeń peryferyjnych wymagających bezpośredniego dostępu do magistrali systemowej procesora. Może to być na przykład moduł umożliwiający oglądanie filmów z płyt Video-CD. Większość z 68 pinów wtyczki jest podłączona do różnych pinów IC102, IC103, IC305, IC308, IC402, IC602 do rezystorów 150 omów. Piny 1, 5, 16, 19, 34, 35, 39, 50, 53 i 68 są wspólne (GND). Napięcia zasilania przez dławiki L110 i L111 podawane są na styki 18, 52 (+7,6 V) i 17, 51 (+3,3 V). Kontakty 31 i 65 są bezpłatne. Schemat obwodu związany z wtyczką portu szeregowego CN104 pokazano na rys. 12. Wszystkie wejścia i wyjścia zabezpieczone są diodami VD1-VD6 i filtrami FL101-FL106, a obwody zasilające zabezpieczone są dławikami L101 i L102. Sygnały wejściowe (z wyjątkiem IN1) są dostarczane do układu procesora przez falowniki na tranzystorach Q102 i VT2. Sygnały wyjściowe (z wyjątkiem Q1) są generowane przez falowniki z otwartym kolektorem wykorzystujące tranzystory VT1 i Q103.
Port szeregowy służy głównie do podłączenia dwóch konsol podczas gry w trybie „sieciowym”, dostępnym w wielu programach („Command & Conquer”, „Duke Nukem”). Gracze walczą ze sobą, każdy kontrolując własną konsolę. Długość siedmiożyłowego kabla połączeniowego (kabla łączącego) dochodzi do kilku metrów. Jeśli nie ma własnego, można go wykonać zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 13. Jeżeli nie ma odpowiednich gniazdek kablowych, użyj konwencjonalnych wtyczek „magnetofonowych” ONTs-VG-11-7/16 (SSh-7). W takim przypadku konieczne będzie wyposażenie każdej z podłączonych konsol w gniazdo SG-7, które należy podłączyć równolegle z wtyczką CN104, np. jak pokazano na rys. 14 (widok z gniazd). Niestety w procesorze ciężko jest znaleźć miejsce na dodatkowe gniazdo i najprawdopodobniej trzeba je będzie wisieć na wiązce kablowej prowadzonej na zewnątrz.
SYSTEM WIDEO Szybkość systemu grafiki wideo PlayStation wynosi 66 milionów operacji na sekundę. 208-pinowy układ IC203 CXD8561 firmy SCEI odpowiada za rysowanie wielokątów, sprite'ów ruchomych pikseli z indywidualnym obrotem i skalowaniem oraz malowanie konturów obrazu określonym kolorem. Na sekundę przetwarzanych jest 1,5 miliona równomiernie cieniowanych (płasko cieniowanych), 500 tysięcy teksturowanych (mapowanych tekstur) lub świecących (źródło światła) wielokątów. Jako pamięć wideo RAM IC201 zastosowano mikroukład mPD481850GF-A12 firmy NEC (ryc. 15). Ta 8 Mbitowa dynamiczna, synchroniczna graficzna pamięć RAM (SGRAM) składa się z dwóch banków pamięci po 131072 32 32-bitowych słów każdy. Istnieją dwa 1024-bitowe rejestry kolorów i masek. Regeneracja pamięci następuje automatycznie w 16 cyklach w ciągu XNUMX ms. SGRAM umożliwia szybką zmianę obrazu na ekranie. Zapisując określone polecenia do rejestru sterującego, można wykonywać zapis/odczyt danych stron i sylab, przyspieszone usuwanie, maskowane przetwarzanie danych i wymianę zawartości pomiędzy bankami pamięci. Wszystkie operacje wykonywane są synchronicznie na zboczu narastającym sygnału CLK.
Czas trwania cyklu zapisu/odczytu dla mPD481850GF-A12 wynosi 12 ns, maksymalna częstotliwość taktowania 83 MHz (robocza - 67,7376 MHz), napięcie zasilania - 3...3,6 V, pobór prądu - 6...310 mA V w zależności od trybu pracy. Mikroukłady KM201G4132BQ-271 (Samsung), mPD10-A481850 (NEC) można zainstalować jako IC10. Układ IC202 TDA8771A (ryc. 16) to trójkanałowy przetwornik cyfrowo-analogowy wideo firmy Philips, przeznaczony do 24-bitowego kodowania kolorów, zwanego w grafice komputerowej TrueColor. Jego napięcie zasilania wynosi 4,5...5,5 V, pobór prądu 10...45 mA.
Składowym koloru R, G, B przydzielono osiem cyfr kodu wejściowego, co pozwala na odtworzenie 16777216 1 0,26 odcieni kolorów. Napięcie wyjściowe każdego z trzech kanałów przy obciążeniu o rezystancji 0 kOhm waha się od 3,2 (kod 0H) do 31 V (kod 13,3FFH). Częstotliwość taktowania na wejściu VCLK (pin 201) wynosi 33 MHz – dokładnie cztery razy mniej niż częstotliwość GCLK uzyskana z oscylatora kwarcowego X1,2. W przypadku działającego mikroukładu napięcie na pinie 1,3 (VREF) mieści się w zakresie 202...141685 V. Czasami jako ICXNUMX używany jest mikroukład MCXNUMXFT (Motorola). SYSTEM PRZETWARZANIA DANYCH CYFROWYCH Dane odczytane z płyty trafiają do dekodera IC305 (100-pinowy układ CXD1815 firmy Sony). Razem z IC304' (SC430929PB firmy Sierra Semiconductor Corp., 52 piny) odbiera szeregowy strumień danych, wydobywa z niego sygnały synchronizacji ramek i bitów, sprawdza poprawność zdekodowanej informacji i koryguje błędy. Uważa się, że przyjęta metoda kodowania pozwala, dzięki redundancji, na automatyczne odzyskiwanie danych utraconych w wyniku zarysowań na powierzchni płyty CD o długości do 2,4 mm. Do obsługi dekodera przeznaczony jest statyczny bufor RAM IC303 o pojemności 256 Kbit (32K(8). Układ RAM UM62256V-10 można wymienić na 62W256LTM8, KM62V256CL-10L o czasie dostępu nie większym niż 100 ns. Nie można używać domowych KR537RU21, ponieważ nie są one przeznaczone do zasilania napięciem 3,6 V. Całkowita prędkość przetwarzania systemu przetwarzania wynosi 80 milionów operacji na sekundę. Obsługiwane są formaty JPEG (przesyłanie obrazów nieruchomych), MPEG1 (transmisja ruchomych obrazów) i H.261 (wideo do konferencji). Procesor dźwięku to IC308 (100-pinowy układ CXD2925Q firmy Sony), do którego podłączona jest 4 Mbit RAM (40-pinowy układ M5M44260CJ firmy Mitsubishi lub MB814260-70 firmy Fujitsu). Organizacja pamięci - 256Kx16. Możliwości muzyczne „PlayStation” pozwalają używać go jako domowego odtwarzacza CD, podłączając go do stacjonarnego UMZCH lub słuchając nagrań przez słuchawki stereo. Jakość dźwięku z pewnością zadowoli wszystkich, może z wyjątkiem fanów sprzętu z najwyższej półki. W menu konserwacji płyty audio CD dostępne są tryby przewijania, wyszukiwania nagrań i programowania kolejności ich odtwarzania. Możesz nawet słuchać plików dźwiękowych z programów do gier. KANAŁ DŹWIĘKOWY Schemat obwodu jednostki konwersji na postać analogową danych cyfrowych pochodzących z procesora dźwięku IC308 pokazano na ryc. 17. Oparty jest na chipie IC402 AK4309AVM japońskiej firmy Asahi Kasei Microsystems Co. Sp. z o.o. - specjalizowany dwukanałowy 16-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy delta-sigma. Jego struktura jest sekwencyjna, jednobitowa. Teoretycznie modulacja deltasigmy jest najskuteczniejsza przy przetwarzaniu sygnałów szumopodobnych o jednolitym widmie. To wyjaśnia, dlaczego niedrogie konsumenckie odtwarzacze CD z podobnymi przetwornikami DAC nie odtwarzają zbyt dobrze muzyki klasycznej, ale dają doskonałe rezultaty podczas słuchania wyrazistego rocka.
Główne parametry AK4309AVM: częstotliwość próbkowania - 44,1 kHz, nierównomierność odpowiedzi częstotliwościowej - %0,5 dB w zakresie częstotliwości 0...20 kHz, zakres dynamiki - 85...91 dB, tłumienie przejścia pomiędzy kanałami - 80...90 dB, maksymalne napięcie wyjściowe - 3,2...3,6 V, pobór mocy - 80...120 mW przy napięciu zasilania 4,5...5,5 V. AK4309AVM można zastąpić mikroukładami AK4309VM lub AK4310 tej samej firmy. Na wejście przetwornika DAC odbierane są trzy sygnały, których schematy czasowe pokazano na rys. 18 (LRCK – przełączanie danych lewego i prawego kanału, SDATA – dane szeregowe, BICK – synchronizacja bitów), a także MCLK – impulsy zegarowe o częstotliwości CLK/4 (16,9344 MHz). Sygnały wyjściowe kanału lewego (L-AUDIO) i prawego (RAUDIO) w programach do gier mają średnią amplitudę 1,5...2 V.
Przełączniki tranzystorowe Q403, Q404 blokują dźwięk po naciśnięciu przycisku „RESET” (napięcie sterujące podawane jest przez rezystor R7, diodę Q401 i „cyfrowy” tranzystor VT2). Jednocześnie sygnał resetowania jest wysyłany do układu IC9 poprzez obwód R1C402. Dźwięk jest również blokowany przez sygnał z pinu 37 mikroukładu IC308, docierający przez tranzystory VT1 i VT2. Dzielnik napięcia z rezystorów R10, R11 ustawia potencjał około 3,8 V na emiterze tranzystora VT2. Kondensatory C407, C443, C2, C3, C5, C6 filtrują zakłócenia. KODER WIDEO Na ryc. Rysunek 19 przedstawia część obwodu „PlayStation” odpowiedzialną za generowanie sygnału telewizyjnego. Koder RGB-PAL IC501▓ to układ CXA1645M, funkcjonalnie podobny do CXA1145M zastosowanego w Sega Mega Drive-2. Na jego wejścia, poprzez wtórniki emiterów na tranzystorach Q501-Q503, odbierane są sygnały kolorów R, G, B o amplitudzie 1 V, a także mieszanina pionowych i poziomych impulsów synchronizacji SYNC z poziomami TTL.
Wtyczka CN502 „AV MULTI OUT” udostępnia sześć sygnałów wyjściowych. VIDEO to pełnokolorowy sygnał wideo w standardzie PAL o amplitudzie 1,5 V. Y-OUT i C-OUT to odpowiednio składowe jasności i koloru tego sygnału. (Czasami nazywa się je S-video lub Y/C-video. Telewizory wyposażone w specjalne wejścia zapewniają wyższą jakość obrazu poprzez eliminację niektórych konwersji w torze telewizyjnym). R-OUT, G-OUT, B-OUT - sygnały wideo kolorów podstawowych o amplitudzie 1...1,5V. Rezystory R11-R16 i diody VD1-VD3, VD6 pełnią funkcję ochronną. Diody Zenera VD4, VD5, VD7-VD14 połączone parami w przeciwny szereg (napięcie stabilizacyjne 4,7 V) pełnią funkcję ograniczników stanów przejściowych i chronią urządzenie przed działaniem ładunków elektrostatycznych. Wszystkie wymienione wyjścia można bezpośrednio podłączyć do obciążeń 75 omów. Dzięki temu do dekodera wideo można podłączyć nie tylko telewizor, ale także monitor wideo. Można wysyłać sygnały Y-OUT lub VIDEO do telewizora czarno-białego (monitora), a sygnały VIDEO lub R-OUT, G-OUT, BOUT lub Y-OUT, C-OUT do telewizora kolorowego (w zależności od modelu ). Dołączony do dekodera kabel do podłączenia do gniazda CN502 zakończony jest trzema wtyczkami typu „tulipan” w kolorze żółtym (VIDEO), czerwonym (R-AUDIO) i białym (L-AUDIO). Niektóre modele PlayStation są wyposażone we wtyczkę złącza Euro-AV. Położenie i przeznaczenie jego kołków pokazano na ryc. 20 (liniami przerywanymi zaznaczono nieużywane i zwykle brakujące).
Jeśli telewizor ma stereofoniczny kanał audio, czerwoną i białą wtyczkę kabla należy podłączyć odpowiednio do prawego i lewego wejścia kanału stereo. Wyższą jakość dźwięku zapewnią słuchawki stereo podłączone bezpośrednio do wyjść RAUDIO i L-AUDIO konsoli do gier lub stereo UMZCH z głośnikami zewnętrznymi. Wzmacniacz musi być zaprojektowany na sygnały wejściowe o amplitudzie do 3,5 V. Aby go podłączyć, będziesz musiał wykonać adapter. Większość telewizorów nie ma dźwięku stereo. Menu programu gry pozwala zazwyczaj wybrać tryb „MONO” – „STEREO” lub „MONO” – „D Jeżeli ustawiony jest tryb na „STEREO” lub „DOLBY” (w tym drugim przypadku dźwięk odtwarzany jest w formacie system „Dolby surround”), dźwięk telewizora, do którego podłączony jest tylko jeden z kanałów stereo, będzie niekompletny. Instrukcja obsługi PlayStation zaleca w tym przypadku podłączenie białej wtyczki lewego kanału stereo do wejścia monofonicznego. W w trybie „MONO” na wyjściach lewego i prawego kanału stereo generowany jest ten sam całkowity sygnał, niezależnie od tego, który z nich zostanie podłączony do telewizora. Wyjście napięcia +6 V (prąd do 502 mA) na gniazdo 4,9 gniazda CN25 przeznaczone jest do zasilania zewnętrznego modulatora częstotliwości radiowej SCPH-1122RFU, który umożliwia doprowadzenie sygnału z dekodera wideo na gniazdo antenowe telewizora. Modulatora zazwyczaj nie ma w zestawie PlayStation, zamiast „natywnego” można zastosować podobne jednostki z konsol Dendy, Sega Mega Drive-2 czy domowego magnetowidu. ŹRÓDŁO MOCY Schemat ideowy zasilania płyty procesora pokazano na ryc. 21. Obwody złącza CN602 zabezpieczone są wkładkami topikowymi PS601PS605. W niektórych modelach ich prądy robocze mogą być od dwóch do trzech razy większe niż wskazane na schemacie. Liczne dławiki i kondensatory tłumią szumy impulsowe przenikające do obwodów mocy. Duża liczba ceramicznych kondensatorów blokujących, nie pokazanych na schemacie, jest zainstalowana na płycie procesora w bezpośrednim sąsiedztwie styków zasilania mikroukładów.
W przeciwieństwie do 8- i 16-bitowych IVP, PlayStation wykorzystuje kilka wartości znamionowych napięcia zasilania: 7,6; 5; 4,9; 3,6; 3,3 V. Z napięcia wejściowego 7,6 V za pomocą mikroukładu IC601 uzyskuje się 5 V, które stabilizator na tranzystorach VT2, VT4, VT5 zmniejsza do 3,6 V. Na tranzystorach VT1, VT3 montowany jest ogranicznik prądu, chroniący zestaw -top box od zwarć w urządzeniach podłączonych do gniazda CN502. Prąd zwarciowy - 70...80 mA, napięcie na wyjściu ogranicznika bez obciążenia - około 4,9 V. Mikroukłady analogowe dekodera zasilane są napięciem 5, a cyfrowe, w tym procesor i pamięć (z wyjątkiem IC310, IC801') - 3,3 V. Potrzeba zasilania niskonapięciowego cyfrowych układów scalonych pojawiła się, gdy standardy technologiczne dotyczące projektowania struktur półprzewodnikowych stały się mniejsze niż 0,7 mikrona. Natężenie pól elektrycznych wewnątrz kryształu wzrosło tak bardzo, że przy napięciu 5 V możliwe stały się awarie. W połowie lat 80. norma JEDEC zalecała napięcie zasilania 3,3 V + 10%. W „PlayStation” jest ono zwykle bliższe górnej granicy i sięga 3,5...3,55 V. Pozytywnymi konsekwencjami zasilania niskim napięciem jest zmniejszenie zużycia energii i poprawa warunków termicznych mikroukładów. Wygrane sięgają 50% lub więcej. Obwód resetowania początkowego składa się z elementów R1-R6, C2, C7. W stanie początkowym logiczny poziom napięcia na linii OZE jest wysoki. INTERFEJS CD-ROM Szerokie możliwości PlayStation kojarzą się przede wszystkim z obecnością w nim napędu CD-ROM. Efekty dźwiękowe, obrazy na żywo, trójwymiarowe animacje i dialogi wymagają ogromnej ilości programów i danych źródłowych. Płyta CD-ROM umożliwia pracę z 650 MB informacji (dla porównania, w najbardziej pojemnych kasetach konsoli Sega Mega Drive-4 znajdują się 2 MB). Szybkość odczytu danych jest „podwojona” (300 KB/s). Dysk, o którym mowa, jest podobny do najczęściej stosowanego w odtwarzaczach CD. Szczegóły jego konstrukcji można znaleźć w [9-11]. Jak wiadomo, dane zapisywane są na płycie CD poprzez mikrorowki na powierzchni odbijającej światło warstwy informacyjnej, tworzącej ciągłą spiralną ścieżkę rozwijającą się od środka dysku do jego obrzeży. Laser półprzewodnikowy o zakresie długości fal podczerwieni (780 nm) oświetla tor poprzez soczewkę wąską wiązką światła, która inaczej odbija się od mikrorowków i przestrzeni między nimi. Fotomacierz odbiera odbite, modulowane światło, przekształcając je w sygnały elektryczne. Urządzenie do wstępnego przetwarzania, składające się z IC703, IC705' i IC708, wzmacnia je i przekształca w formę wygodną do dalszego wykorzystania. Pracą napędu steruje sterownik oparty na chipie IC701 CXD2545Q. Funkcjonalnie stanowi podstawę dla kilku systemów automatycznego sterowania (ACS). SAR-VD (rotacja dysku), sterując silnikiem, utrzymuje stałą liniową prędkość ruchu ścieżki informacyjnej względem głowicy odczytowej (SG). Prędkość obrotowa dysku waha się od 1000 min-1 przy odczycie danych znajdujących się na początku spirali informacyjnej, do 400 min-1 na jej końcu. Podczas otwierania pokrywy pojemnika na płytę CD SAR-VD natychmiast zatrzymuje silnik. SPSG (system pozycjonowania SG) wykorzystuje silnik krokowy do przesuwania SG wzdłuż promienia dysku. Przekładnia ślimakowa służy do zamiany ruchu obrotowego na ruch postępowy. Istnieje czujnik kontaktowy określający bliskość SG do środka dysku. Po jego uruchomieniu dalszy ruch SG w tym kierunku zostaje zablokowany. SAR-RS (śledzenie promieniowe) zapewnia, że plamka oświetlana wiązką lasera porusza się ściśle wzdłuż linii środkowej toru rejestracji. Jego odchylenie w tym czy innym kierunku prowadzi do zmiany napięcia na wyjściach fotomacierzy, które sterownik przetwarza na sygnał sterujący o odpowiednim znaku, wpływając na serwonapęd obiektywu. Dokładność śledzenia sięga +0,1 µm przy mimośrodzie obrotu dysku wynoszącym +70 µm. SAR-F (ogniskowanie) utrzymuje stałą odległość pomiędzy warstwą informacyjną CD a soczewką. Jest to konieczne, ponieważ głębia ostrości soczewki wynosi zaledwie +1,9 mikrona, a bicie powierzchni dysku może sięgać +0,5 mm. Aby je skompensować, SAR-F ma duży współczynnik stabilizacji przy częstotliwości dudnień, która pokrywa się z częstotliwością obrotu dysku. Zdolność konsoli wideo do odczytu płyt niskiej jakości wyprodukowanych w Azji Południowej, których krzywizna często jest widoczna gołym okiem, w dużej mierze zależy od charakterystyki tego systemu. Sygnał sterujący SAR-F trafia także do serwonapędu obiektywu. LAP-ML (moc lasera) stabilizuje silnie zależną od temperatury moc promieniowania lasera półprzewodnikowego. Czujnikiem mocy jest wbudowana fotodioda. Główne parametry zastosowanych diod laserowych: prąd pracy - 45...110 mA przy napięciu 1,6...2,2 V; maksymalna moc promieniowania - 3...5 mW (robocza - 0,4...1 mW); trwałość - do 100 tysięcy godzin. Na ryc. Rysunek 22 przedstawia schemat ideowy napędu CD-ROM i jego obwodów interfejsu z płytą procesora. Trzy identyczne kanały wzmacniające mikroukładu IC702 (BA6392FP firmy Rohm), specjalnie zaprojektowane dla odtwarzaczy CD i napędów CD-ROM, sterują serwonapędem obiektywu (L1, L2) i silnikiem napędowym SG (M2), a czwarty różnicowy steruje silnik obrotu dysku (M1). Główne parametry BA6392FP: napięcie zasilania - 6...16 V, prąd dozorowania - 8...18 mA, straty mocy - 1,7 W, rezystancja obciążenia - 8...20 Ohm, napięcie wyjściowe - 1,3.. .5,2 V , wzmocnienie kanału obrotu dysku wynosi 8...13 dB. W stanie początkowym, gdy silniki są zatrzymane, napięcia na wszystkich wyjściach BA6392FP są takie same i bliskie 3,5 V. W zależności od różnicy napięć na odpowiednich wyjściach silniki obracają się w jednym lub drugim kierunku.
Sterowanie silnikiem M1 odbywa się w sposób kombinowany: z grubsza – poprzez zmianę składowej stałej, precyzyjnie – za pomocą pakietów impulsów wielobiegunowych. Roboczy kierunek obrotu dysku jest zgodny z ruchem wskazówek zegara (z dodatnią różnicą napięcia na pinach 27 i 26 układu IC702). Otwarcie pokrywy dostępu do płyty CD powoduje hamowanie awaryjne poprzez podanie napięcia o odwrotnej polaryzacji na silnik M1. Sterowanie silnikiem krokowym M2 poruszającym SG odbywa się wyłącznie impulsowo. Styki przełącznika S1 zamykają się, gdy wózek SG opiera się o ogranicznik. SPSG otrzymuje sygnał zakazujący dalszego ruchu SG. Filtry FB701-FB704 tłumią szumy przełączania, diody Zenera VD1-VD4 ze stabilizacją napięcia 4,7 V ograniczają przepięcia. Serwonapęd obiektywu działa podobnie jak głowica głośnika dynamicznego, w której cewka drgająca, umieszczona w polu magnesu trwałego, porusza się pod wpływem przepływającego prądu. Uzwojenia L1 i L2 serwonapędu poruszają soczewkę we wzajemnie prostopadłych płaszczyznach. Ich rdzenie magnetyczne to magnesy trwałe wykonane ze stopów metali ziem rzadkich. Czułość serwonapędu sięga 4 mm/V. Dioda elektroluminescencyjna A1 jest podłączona do obwodu kolektora tranzystora Q701. Prąd znamionowy - 60...80 mA. Regulacja odbywa się za pomocą rezystora R1, umieszczonego na giętkim drukowanym kablu taśmowym łączącym SG z wtyczką CN702 i wchodzącego w skład obwodu sprzężenia zwrotnego SAR-ML. Wraz ze spadkiem rezystancji wzrasta prąd i moc wyjściowa lasera. Sygnały pobierane z matrycy fototranzystorów A2 doprowadzane są do układu IC3 (A6N) poprzez kondensatory separujące C703-C1791. Czułość urządzenia reguluje się za pomocą rezystora przycinającego RV703. JEDNOSTKA ADAPTACJI Celem tego bloku jest zapewnienie działania dekodera z płytami CD produkcji zarówno markowej jak i niemarkowej z oznaczeniami „NTSC U/C” (USA/Kanada), „NTSC J” (Japonia), PAL (Europa, Azja). Jego schemat ideowy urządzenia pokazano na ryc. 23. Jako IC801' zastosowano tzw. „układ uniwersalny” - ośmiobitowy mikrokontroler Z86E0208PSC firmy Zilog z zamaskowaną 512-bajtową pamięcią ROM, w której podczas produkcji przechowywany jest program przesłany przez klienta. Częstotliwość zegara 4,433 MHz jest równa częstotliwości podnośnej koloru w systemie PAL i jest ustawiana przez rezonator kwarcowy Z801'.
W bloku zastosowano jedynie dwa wyjścia mikrokontrolera. Na pierwszym z nich (Q1) generowana jest sekwencja synchronizacyjna dla interfejsu CDROM, na drugim (Q2) po włączeniu zasilania generowany jest impuls o wysokim poziomie logicznym o czasie trwania około 1 s. Wszystkie elementy bloku adaptacyjnego instalowane są na osobnej płytce drukowanej, przyklejonej do tylnej części płytki procesora dekodera i połączonej z nią przewodami. Niektóre modele PlayStation wykorzystują mikrokontroler 86C0208/P firmy Microchip Technology zamiast Z12E508PSC. NAPRAWA DOSTAWCY W markowym centrum serwisowym naprawa PlayStation zwykle nie zajmuje więcej niż 15 minut – dokładnie tyle samo czasu potrzeba na wymianę wadliwych płyt na te, o których wiadomo, że są dobre. Kolejną rzeczą są amatorskie warunki i brak części zamiennych. Rozpoczynając naprawę PlayStation, w którym znajduje się laser półprzewodnikowy, należy pamiętać, że jego promieniowanie jest niebezpieczne dla człowieka. Oczywiście nie jest to „hiperboloid inżyniera Garina” i moc jego promieniowania nie jest wystarczająca, aby uszkodzić np. skórę dłoni, ale oczy są bardzo wrażliwe na niewidzialne promienie podczerwone. Zgodnie z oznaczeniami na obudowie, „PlayStation” jest klasyfikowanym jako laserowe urządzenie zabezpieczające klasy 1, które nie stwarza zagrożenia dla zdrowia. Rzeczywiście, podczas normalnej pracy dekodera jego konstrukcja i blokady elektryczne zapobiegają przedostawaniu się bezpośredniego promieniowania laserowego do oczu. Naprawa ze zdjętą górną pokrywą to inna sprawa. W zależności od stopnia zagrożenia prace te zaliczane są do klasy 2, gdy konieczne są instrukcje ostrzegawcze, ale nie jest jeszcze wymagana szczególna ochrona oczu. Kategorycznie nie zaleca się patrzenia w „oko” lasera, zwłaszcza z bliskiej odległości. W odległości 20 cm od niego gęstość promieniowania wynosi 44 μW/cm2, w bezpośrednim sąsiedztwie jest jeszcze większa. Soczewka oka skupiająca światło na siatkówce znacznie zwiększa gęstość promieniowania. Na przykład przy średnicy źrenicy wynoszącej 0,5 cm gęstość strumienia mocy w jej ognisku jest 60 000 razy większa niż gęstość strumienia padającego! Dlatego siatkówka może zostać nieodwracalnie uszkodzona nawet przez promieniowanie, którego intensywność uważa się za bezpieczną. W razie potrzeby wiązkę lasera należy obserwować wyłącznie za pomocą noktowizora wrażliwego na światło podczerwone. Oczywiście naprawiając PlayStation nie należy zapominać o tak prozaicznych rzeczach jak wysokie napięcie na płycie zasilającej. Nawet gdy konsola do gier jest wyłączona przyciskiem „POWER”, przetwornica napięcia działa tak długo, jak długo wtyczka zasilania jest włożona do gniazdka. Uszkodzoną listwę zasilającą można zastąpić domowym źródłem o dwóch napięciach wyjściowych: 3,3...3,6 V przy prądzie obciążenia co najmniej 0,7 A i 7,4...7,8 V przy prądzie obciążenia co najmniej 1 A. Napięcia musi być ustabilizowany (najlepiej z możliwością regulacji w małych granicach) i mieć tętnienie mniejsze niż 100 mV. Urządzenie należy chronić przed zwarciami. Sygnał resetu RES może być dostarczony przez dowolny przycisk ze stykami normalnie otwartymi poprzez podłączenie go pomiędzy pinami 4 i 5 złącza CN602. Wskazane jest zamontowanie równolegle do przycisku kondensatora o pojemności 1...2,2 μF. Tablica rozdzielcza rzadko ulega awarii. Najczęściej jego wady mają charakter mechaniczny. Jeśli jednak taśmowy kabel międzypłytowy ulegnie zerwaniu, nie należy próbować lutować jego przewodów - natychmiast odparują. Lepiej zrobić nowy kabel ze zwykłych cienkich drutów. Naprawę płyty procesora należy rozpocząć od „testu ciągłości” wszystkich bezpieczników, cewek, filtrów ferrytowych i zworek chipowych. Wadliwe rezystory chipowe można zastąpić domowymi R1-4-0,125 W, a kondensatory chipowe K10-17-4v. Jeśli pozwala na to miejsce, dopuszcza się montaż zwykłych elementów po odpowiednim uformowaniu ich końcówek. Zwróć uwagę na złącza CN102 i CN702. Nie są w stanie wytrzymać wielokrotnego dokowania i oddokowania na siłę. Jeśli połączenie jest luźne, ostrożnie dokręć styki i zabezpiecz części przegubowe elastyczną obejmą. Dokowanie i odłączanie złącz dekodera przy włączonym zasilaniu często prowadzi do awarii diod ochronnych i diod Zenera w różnych obwodach. Wyjątkiem jest złącze portu równoległego CN103. W nim styki obwodów mocy i wspólny przewód są konstrukcyjnie zaprojektowane w taki sposób, że są najpierw połączone, a rozłączone jako ostatnie. Gwarantuje to bezpieczeństwo połączenia obwodów informacyjnych. Następnie sprawdzane są tranzystory i diody. Parametry elementów półprzewodnikowych zastosowanych w płycie procesora podano w tabeli. 3, a położenie zacisków tranzystora na ryc. 24. Dane pochodzą z katalogu Siemensa, chociaż w rzeczywistości instalowane są podobne urządzenia nieznanych producentów, czasami bez żadnych oznaczeń na obudowie. Nie zawsze można sprawdzić tranzystory „cyfrowe” za pomocą omomierza lub sondy, ale w każdym przypadku należy zmierzyć rezystancję złącza „emiterowego”. Wadliwe tranzystory małej mocy można zastąpić domowymi tranzystorami serii KT3129, KT3130. Urządzenia w obudowach natynkowych można również zastąpić ich odpowiednikami w konwencjonalnych, najlepiej z przewodami listwowymi. Odpowiednie są na przykład diody serii KD102, KD109, KD518, tranzystory serii KT315, KT361.
Jeśli koder RGBPAL działa nieprawidłowo, możesz spróbować podłączyć dekoder do telewizora za pomocą sygnałów R, G, B, SYNC (piny 2, 3, 4, 10 układu CXA1645M). Opcje urządzenia interfejsowego są dobrze znane radioamatorom. Stabilizator napięcia TA78M05F można zastąpić mocniejszym domowym mikroukładem KR142EN5A, wybierając kopię, która działa stabilnie przy napięciu wejściowym 7,6 V. Aby złagodzić reżim termiczny mikroukładu BA6392FP, który steruje silnikami napędu CD-ROM, jest to wskazane jest przyklejenie do jego obudowy metalowego radiatora o wymiarach 40x10 mm. Wymiana układów cyfrowych na płycie procesora na domowe jest praktycznie niemożliwa, ponieważ wykorzystują one głównie niskonapięciowe układy logiczne i VLSI, które nie mają analogów. Wzmacniacze operacyjne można zastąpić niemal dowolnymi, które pracują przy napięciu zasilania 3,6 (IC708) lub 7,6 V (IC704'). Niestabilna praca napędu CD, obserwowana tylko w przypadku niektórych płyt, zwykle świadczy o złej jakości tej ostatniej. Innymi przyczynami nieprawidłowego działania napędu są mikropęknięcia elastycznego kabla SG, niewspółosiowość soczewki, zużycie ruchomych części, wysychanie smaru. Szczególnym przypadkiem są uszkodzenia optyki spowodowane nieostrożnym obchodzeniem się z obiektywem. Zarysowań na obiektywie nie można naprawić. Próby mycia go substancjami aktywnymi chemicznie, wodą kolońską i różnego rodzaju środkami czyszczącymi prowadzą jedynie do zmętnienia „soczewki”. Zaleca się czyszczenie soczewki wyłącznie szczoteczką o bardzo miękkim włosiu, a w przypadku większych zabrudzeń czystym wacikiem nałożonym na drewniany patyczek i lekko zwilżonym płynem do czyszczenia instrumentów optycznych. Do diagnozowania usterek wygodnie jest posłużyć się urządzeniem pokazanym na rys. 25. Jego podstawą jest płytka wykonana z folii z włókna szklanego, na której obu końcach zainstalowane są małe elementy radiowe (kondensatory, rezystory), wyposażone w kołki do podłączenia do pól stykowych płytki drukowanej testowanego urządzenia. Wskazane jest, aby mieć pod ręką kilka podobnych prętów z elementami o różnych wartościach znamionowych, w tym zworkami zwierającymi i małymi rezystorami zmiennymi. Łącząc pręty w różne punkty urządzenia, można szybko zlokalizować usterkę. WNIOSEK Chciałbym zauważyć, że „PlayStation”, oprócz zastosowań czysto gamingowych, może służyć jako dobra zachęta do opanowania programowania. Dyski PlayStation można czytać na komputerach kompatybilnych z IBM. W zdecydowanej większości przypadków można przeglądać kody programów, teksty wiadomości, a nawet słuchać melodii i wstawek mowy z gier. Na przykład pliki dźwiękowe *.pcm, *.da są odtwarzane przez standardowy program „Laser Player” z systemu WINDOWS 95. Duże pole działania otwiera się przed rusyfikacją programów do gier, przenoszeniem popularnych gier z innych platform komputerowych i opracowywaniem własne oprogramowanie. literatura
Autor: S.Ryumik, Czernihów, Ukraina
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Głowice magnetyczne polerowane zieloną herbatą ▪ Materiały wybuchowe poprawią bezpieczeństwo samochodów elektrycznych ▪ Inteligentny rower Dubike firmy Baidu ▪ Najlepszy czas na zdrowy sen
▪ sekcja serwisu Narzędzie dla elektryków. Wybór artykułu ▪ artykuł Posyp głowę popiołem. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Stalnik pole. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Aktywna antena. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ Artykuł Solominki. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony