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无线电电子与电气工程百科全书 16位机顶盒电路特点。 无线电电子电气工程百科全书
最近，八位“Dendy”视频游戏机及其同类产品在儿童和青少年的思想和心灵中引发了一场“计算机革命”。 然而，进步并没有停滞不前。 16 位、32 位甚至 64 位电视游戏机已经展现出出色的图形和音乐功能。 显然，位深度越多越好。 但另一方面，前缀及其程序就越昂贵。 如今，许多人更喜欢 16 位视频机顶盒，它以相对较低的价格提供良好的质量。 它们出现于 80 年代末，至今仍在市场上稳步占据一席之地。 在以各种品牌销售的众多型号的 16 位视频游戏机中，由日本世嘉企业有限公司开发的系列赢得了普遍认可。 已经为世嘉游戏机创建了一千多个游戏程序，并且正在出版带有丰富多彩描述的书籍和小册子。 由于此类游戏机的流行，许多最初为 IBM PC 或 Amiga 计算机开发的游戏已成功转换为此类游戏机。 对机顶盒统一、机顶盒外观版权保护和技术解决方案等问题的仔细研究令人震惊。 尽管制造商分散在从加拿大到新加坡的世界各地，但所有世嘉游戏机看起来都一样，卡带和操纵杆的设计、连接器引脚的类型和用途以及电源参数都经过精心维护。 根据不同国家采用的电视标准，对机顶盒“Sega”进行了多种修改[1]。 最著名的美国（“Sega Genesis”）、亚洲（或日本）和欧洲版本。 其游戏卡带的兼容性由特殊适配器（即所谓的“Mega Key”扩展器）确保。 除了品牌机顶盒外，还有许多与“Sega”兼容的机顶盒以各种名称出售，例如“StarDrive-2”、“SuperAlpha”。 由于某些情况，亚洲车型而不是欧洲车型在我国最为常见。 有三代视频游戏机“世嘉”。 第一个是“Sega Mega Drive”（我们简称为“Sega-1”），然后在 1990 年 - “Sega Mega Drive-2”（以下称为“Sega-2”），再过一会儿 - “世嘉超级 CD”。 前两个设计用于使用盒式磁带，最后一个用于激光光盘。 对16位游戏机游戏软件市场的分析表明，在可预见的将来，卡带作为软件载体不太可能让位于激光光盘。 显然，在 32 位机顶盒广泛普及之后，将会发生向它们的大规模过渡。 出于这些原因，我们将本文考虑的问题范围限制为第一代和第二代亚洲型号的电路。 从修复功能的角度来看，Sega-2与之前型号的区别并不明显：系统连接器有一个输入，可以让你控制附加设备（例如，专门的CD-ROM）的正确连接，并且操纵杆的功能按钮数量有所增加。 程序兼容性只能从下往上保证。 这意味着为“Sega-1”发布的游戏（已知的游戏数量超过 200 款）也适用于“Sega-2”，但反之则不一定。 关于“世嘉”游戏机的设计和技术特点的几句话。 最近，越来越多地使用印刷电路板上的电无线电元件的表面安装。 这种先进技术可以显着提高装配和安装工作的劳动生产率，提高焊点质量，减小尺寸、重量，并最终降低产品成本。 但并非每个制造商都有能力在复杂且非常昂贵的机器人表面贴装系统上制造印刷电路板。 所以使用这种技术的概率很高，说明公司很大，产品质量很好。 对于表面安装，生产特殊的微型元件：尺寸约为 3,2x1,6x1 mm 的所谓片式电阻器和片式电容器、微型电路、晶体管和二极管，采用鸥翼型引线的小型封装。 在英文文献中，它们通常被称为 SMD（Surface Mounting Devices - 表面安装器件）。 片式电阻器的标称电阻可以通过其外壳上的铭文确定，由三位数字组成，对于精密电阻器，由四位数字组成。 最后一个显示需要在前一个数字的右侧添加多少个零才能获得以欧姆为单位的电阻。 例如，铭文“150”表示 15 欧姆，“561”表示 560 欧姆，“112”表示 1100 欧姆（1,1 kOhm），“106”表示 10 MΩ，“2741”表示 2,74 kOhm。 对于低阻值电阻器，电阻值的整数部分（以欧姆为单位）与小数字母 R 分开。例如，“4R7”表示 4,7 欧姆，“54R9”表示 54,9 欧姆。 不幸的是，很难通过外观确定片式电容器的值，因为通常它们上没有相应的标记。 额定值仅在此类电容器抵达装配线的包装上标明。 失效的片式电阻可用0,063或0,125W的常规功率替换，片式电容器可用小尺寸陶瓷电容器（KM-56、K10-17）替换，从而缩短和成型他们的结论。 “世嘉”板机设备 亚洲型号的机顶盒“Sega”产生PAL标准的电视信号。 512 色图像由水平 320 个点和垂直 224 个点组成。 游戏的配乐是立体声的。 网络消耗的功率 - 8... 14 W。 附件主要部件连接图如图1所示。 64. 它的基础是处理器板，几乎占据了整个基础单元。 它具有连接所有其他节点的连接器：一个用于游戏卡带的 60 针插座（“CARTRIDGE”）、一个 1 针系统插头（“SYSTEM”）、两个用于操纵杆的 2 针插头（“CONTROL XNUMX”）和“CONTROL XNUMX”）、电源插孔（“ADAPTOR”）和立体声耳机（“PHONES”）、用于以低频率或通过调制器以高频率连接到电视（“A / V”）的插座。
“POWER”，LED指示灯亮。 “重置”按钮用于将设备恢复到其原始状态，并且在某些情况下-用于选择记录在一个卡带中的多个游戏程序之一。 音轨“VOLUME”有音量控制。 实际上，存在一些前缀，其组成与所描述的不同。 有时没有 LED 指示灯、音量控制、耳机插孔。 高频电视调制器位于机顶盒外部或内部，调制器可以通过机械开关连接到电视的天线输入端。 AC适配器 “Sega”前缀是通过带有根据通常的桥式电路制作的整流器的变压器电源从交流网络供电的（图2，a）。 与“Dendy”的类似模块相比，它可以提供几乎两倍的功率，并在 1,2 A 负载电流下产生 10 V 电压。电源电压为 220 V 时该模块的典型负载特性如图所示图2，b。
适配器通常配备有磁芯的变压器，磁芯横截面约为4cm2，例如尺寸为Ш16x24。 初级（网络）绕组包含 2100 ... 2300 匝直径为 0,15 毫米的导线，次级（降低）绕组包含 120 ... 130 匝直径为 0,51 毫米的导线。 滤波电容的容量为1000…3300uF。 其工作电压必须至少为 16 V，但为了可靠性，建议使用额定电压为 25 V 的电容器。 如有必要，二极管 1N5391 可以用带有任何字母索引的 KTs410 块或额定电流至少为 1 A 的小型整流二极管代替，例如 KD208A、KD212A。 作为预防措施，最好在变压器初级绕组电路中加入一个 0,25 A 保险丝。您也可以使用带有柔性引线的陶瓷外壳中的 VP1-2-0,25A-250 保险丝。 [2] 中描述的一种简单保护装置也很有用。 使用 Dendy 的网络适配器为“Sega”供电是不可接受的。 由于过载，在最好的情况下，它不会产生足以使视频机顶盒正常运行的电压，在最坏的情况下，它会出现故障。 调制器 该设备将机顶盒生成的低频图像（视频）和声音（音频）信号的频谱传输到米范围电视频道之一的频段。 设计的完整性、不同世嘉型号中调制器的相同整体和安装尺寸使我们能够谈论它们的统一性和足够的复杂性。 典型的调制器（电路图如图3所示）包含三级：高频图像载波信号发生器、音频中频（IF）信号发生器和混频器。
中频声音发生器装配在晶体管VT2上。 对于亚洲世嘉型号设计所针对的 PAL 标准的各种变体，此频率为 4,5 (PAL - M)、5,5 (PAL - B)、6 (PAL - I) 或 6,5 MHz (PAL - D)。 如果需要，通过改变变压器T6,5微调器的位置以及选择电容器C1和C7的容量，可以很容易地将发生器调谐到我们采用的11 MHz频率。 在AUDIO信号的作用下，通过改变晶体管VT2集电极结的电容来调制发生器频率。 该信号的范围在 0,5 ... 2 V 范围内。如果电视再现的游戏声音有喘息和失真，您应该尝试通过选择电阻器 R2 和 R3 或减小调制信号，例如并联一个几千欧姆的电阻C2。 晶体管VT1上组装有镜像载波频率发生器。 其振荡频率决定了电路L1C3。 发生器输出的信号被馈送到晶体管 VT3 的基极，晶体管 VT1 充当混频器。 该晶体管的发射极从变压器T10的次级绕组接收中频声音信号，并通过电阻R1接收摆幅为1,5-13V的视频信号（VIDEO）。电容器C3并联晶体管VT1的发射极电路在高频时，仅稍微衰减相对低频的调制信号。 调制器的输出通过 XWXNUMX 连接器通过同轴电缆连接到电视的天线输入。 实际中，有些调制器的电路与图3所示的电路有些不同。 XNUMX：
调制器中不仅可以安装S9018晶体管，还可以安装2SC3194、2SC458晶体管。 它们可以被几乎任何截止频率至少为600 MHz的np-n结构的低功率晶体管取代，例如KT355AM或具有任何字母索引的KT325、KT368。 调制器板用尺寸约为 45X35X15 mm 的金属屏封闭，金属屏上有用于调节变压器 T1 和线圈 L1 电感的孔。 如果该节点位于机顶盒的基座单元内部，则接触垫 XT1-XT4 通过短导线直接连接到处理器板。 该调制器作为单独的模块制成，放置在尺寸约为 80X40x20 毫米的塑料盒中。 它具有用于接入 XW1 插座和四芯屏蔽电缆的开口，末端有一个连接到视频机顶盒“A/V”插座的插头。 插头触点的用途如图 4 所示。 XNUMX. 未使用的触点通常不存在。 在图中，它们通常用十字表示。
电源通过 VCC 电路消耗的电流不超过 6...9 mA。 “Sega”和“Dendy”[3] 的调制器可以互换。 墨盒 卡带是记录游戏程序的可移动ROM。 通常以兆位来衡量其信息容量。 最简单的游戏至少需要 1 Mbps，而最具活力和色彩的游戏则需要更多。 例如，BOO游戏卡带GERMAN 信息容量为24 Mbit，可存储1800多帧彩色图像。 如果您尝试将数据复制到具有紫外线擦除功能的传统 PROM 中，则需要 48 个 27512 或 384 个 K573RF6 微电路。 由于在机顶盒“Sega”中，23位地址被输出到“CARTRIDGE”连接器，并且数据总线是16位，因此可以连接容量高达128Mbit的盒式磁带。 它们通过标记安装在其中的 ROM 来识别特定盒带的信息容量。 例如，“42LG8M16B”表示该芯片容量为8 Mbit，数据总线结构为16位。 如果无法通过标记来确定微电路的容量，可以尝试通过计算与其连接的地址和数据总线的位数来确定微电路的容量。 大多数情况下，未封装的 ROM 微电路填充一滴化合物，用于盒中，有时使用塑料盒中具有 42 或 44 引脚的微电路。 从连接器侧面看盒的外观以及最常用触点的用途如图 5 所示。 1. 墨盒连接器的插头印在其板的末端。 联系人的编号可以是纯数字（顶行 - 奇数，底行 - 偶数），也可以是字母数字（底行 - A32 - A1，顶行 - B32 - BXNUMX）。 顶侧是电路板的微电路所在的一侧。 无论采用何种编号方式，相同信号对应的触点的相互位置始终相同。 下面墨盒图表上的电气通信线数量与其连接器引脚的数字名称相对应。
最简单的卡带（图 6 中的方案，游戏“玩具总动员”）仅包含一个微电路。这是一种传统的掩模 ROM，信息容量为 32 Mbit，数据在制造过程中输入其中。输出 DO - D15 仅在 CS 和 OE 输入同时出现低电平信号时才有效。如果这些信号中至少有一个为高电平，则 ROM 输出保持在高阻抗状态。CHECK 盒连接控制电路连接到如果视频盒丢失或在视频机顶盒连接器中安装松动，则主处理器会将 CHECK 信号置于高电平，并进入等待该信号变低的状态。
在具有两个八位 ROM 的盒带中（图 7 中的方案，游戏“MORTAL KOMBAT - 1”），最常见的是在其中一个微电路（通常标有字母 L）中记录较低的微电路（DO - D7） ，而在其他 (H) 中 - 每个 8 位数据字的较旧的 (D15 - D16) 位。 但有些墨盒的微电路之间的放电分布不同。
更复杂的选项（图8中的图，游戏“BOOGERMAN》）包含两个16位ROM，OE信号仅传递到其中一个的相应输入，具体取决于A20信号的电平。选择逻辑在DD3芯片的元件上实现（类似于K555LAZ） ROM DD1和DD2的信息容量有时并不相同。
上图。 图9示出了在一个ROM中记录有两个游戏程序的卡带的图。 每次按下“RESET”按钮时它们都会改变。 此时机顶盒主机产生的RES脉冲改变计数触发器DD2.1的状态，包括第一(A18＝0)或第二(A18＝1)游戏。
最近，已经流传有游戏可以随时中断，保存游戏情况，并在下次推出这种情况时恢复。 它还提供了记住玩家姓名、存储和更新记录列表的功能。 此类游戏的卡带不仅包含永久存储器，还包含随机存取存储器，可以在游戏期间向其中写入数据并在关闭电源时保存数据。 这通常是通过使用所谓的闪存而不是传统的 ROM 来实现的。 另一种选择是在盒中安装一个额外的电池支持 CMOS RAM 芯片。 由于这种RAM在存储模式下消耗的电流可以忽略不计，因此可以使用容量非常小的微型电池（或电池组）。 附加 RAM 的一种可能方案如图 10 所示。 19、可以与按照上述任一方案组装的ROM配合使用。 为了切换 ROM/RAM，使用了信号 A33，但它也可以是地址总线的其他位。 晶体选择信号(CS)不是从连接器的引脚33.1提供给ROM芯片，而是通过电路2.2从逻辑元件DDXNUMX的输出提供。
当墨盒与基座单元断开时，二极管 VD1 和 VD2 将 DD1 芯片（模拟 K537RU2）的电源电路切换至 GB1 电池。 在这种情况下，晶体管VT1闭合，因为其基极和发射极通过电阻器R2、R3和与电源断开的墨盒微电路的内阻连接至公共线。 通过电阻器R1，向DD1微电路的CS输入提供高逻辑电平电压，使其保持在未选择状态。 这保证了RAM中记录的数据的安全。 在连接到工作机顶盒的卡盒中，晶体管VT1用作具有公共Zaza的同相放大器，并将DD2.4元件产生的晶体选择信号传输到DD1微电路的CS输入。 墨盒消耗的平均电流为 20...80 mA。 其印刷电路板通常在电源电路中留有多个旁路电容，但出于经济考虑，制造商通常不会安装旁路电容。 如果游戏崩溃，您仍然应该在此处安装陶瓷电容器，以每个卡带芯片至少 0,068 微法的速率选择其容量。 墨盒维修应从外部检查开始，用酒精或硬橡皮擦清除连接器触点上的污垢，并仔细焊接两侧的所有通孔。 如果除了ROM之外，盒式磁带还具有中小集成度的微电路，那么如果怀疑有故障，则应该更换它。 当通过这样的检查无法确定缺陷时，您可以尝试用烙铁充分加热 ROM 芯片的外壳 - 有时这有助于恢复接触。 操纵杆 前缀“Sega”通常配备两个相同的操纵杆（游戏操纵器）。 其中一个（主要的）连接到左侧的“CONTROL 1”连接器，第二个（附加的）连接到机顶盒右侧的“CONTROL 2”连接器。 操纵器的顶部面板上可以有三个、四个或六个圆形按钮。 “四按钮”操纵杆，外观与“Dendy”的类似设备相似，非常罕见。 “三按钮”控制台通常配备“Sega-1”，“六按钮”控制台通常配备“Sega-2”。 按钮“A”、“B”、“C”控制主要游戏动作（射击、跳跃），“X”、“Y”、“Z”（如果有）引起辅助动作，它们通常输入各种密码和代码。 任何操纵杆都必须有一个十字，通过按下十字的角（它们由箭头或铭文“上”、“下”、“左”、“右”指示）设置游戏对象的相应移动方向。 标准操纵杆的方向键位于左侧，但特别是对于左撇子，也生产了位于右侧的方向键。 除了列出的之外，操纵器通常还有几个按钮和开关。 在其中之一的帮助下 - “开始” - 他们开始游戏，以及暂停和恢复游戏。 可以使用“SLOW”开关（模拟重复按下此按钮）减慢游戏的节奏。 在某些游戏中，“MODE”按钮可以更改控制台的操作模式。 特别有必要说一下“Sega-1”的许多操纵杆中提供的“TURBO A”、“TURBO B”、“TURBO C”按钮。 它们不执行独立的动作，而只是模仿重复按下同名的“非TURBO”按钮。 “Sega-2”的操纵杆与前缀“Sega-1”完全兼容。 反向替换也是可能的，但不会完整，因为最近发布的游戏通常设计为使用整套 Sega-2 按钮。 操纵杆示意图如图所示。 “Sega-11”和“Sega-12”分别为1和2。 它们中的每一个都只有一个专用的无框微电路。 其消耗的电流不超过300μA。
操纵杆输入输出信号时序图如图 13 所示。 1（“Sega-14”）和 2（“Sega-XNUMX”）。
按钮状态轮询周期由机顶盒生成的 SYN 信号触发。 通常，这些是负极性的单个脉冲或持续时间为 5...50 µs 的四个此类脉冲的突发，以 20...80 ms 的周期重复。 输出信号可以根据形成逻辑有条件地分为三组：A/B 和 START/C、LEFT/X 和 RIGHT/MODE、UP/Z 和 DOWN/Y。各组之间的差异是根本性的，例如，按下“LEFT”按钮会导致相应输出处的逻辑电平立即发生变化，当您按下“A”或“B”按钮时，SYN脉冲直接或与“A / B”输出一起进入“A / B”输出反转。 上图。 图13和图14示出了当按下不同按钮时来自每一组的一个信号。
“Sega-1”操纵杆的三个“TURBO”按钮中的每一个在按下时都会将 DD1 芯片的相应输入（“A”、“B”或“C”）与其 F/2 输出连接起来。 该输出处的脉冲呈“曲折”形式，周期为 80 ms。 ABC电路（这些按钮的公共线）在微电路内部连接到F/2输出保护装置，防止“TURBO A”和“A”、“TURBO B”和“B”或“TURBO”时发生过载。 C”和“按钮同时按下。WITH”。 “六按钮”操纵杆的印刷电路板总体视图如图 15 所示。 十五。
接触垫ХТ1-ХТ9通过电缆连接到插座XS1，其插座的外观和用途如图16所示。 修理操纵杆时，首先应确保该电缆没有断线。 请注意，“Sega-1”和“Sega-9”操纵杆板上同名的ХТ1-ХТ2 接触垫具有不同的用途，并且连接到不同的插座。
图 1 显示了一个简单设备的示意图，该设备取代了 Sega-17 操纵杆中出现故障的无框微电路。 1. 所有部件都放置在机械手的主体中：DD1 芯片粘在其印刷电路板的背面，通过细安装线进行连接。 如果SB8-SB1按钮仍然连接到故障微电路，则可以省略电阻器R8-RXNUMX——它们的功能将由其MIS晶体管的通道的电阻来执行。
更换 Sega-2 操纵杆中出现故障的微电路要困难得多，因为其输出信号的形状取决于 SYN 包中的脉冲数量。 一种可能的解决办法是进行替换，如“Sega-1”所述，但使用这样的操纵杆将可以只玩那些不需要额外按钮的游戏。 “慢”模式将有助于恢复根据图 18 中的图表组装的组件。 20. 这是一个脉冲发生器，其重复周期由可变电阻R120调节（其类型无关紧要，任何小尺寸的都可以），在大约2 ... 1 ms的范围内。 如果不需要在线调整，可以安装一个恒定电阻代替R2和RXNUMX，在设置设备时选择它。
处理器板 “Sega”机顶盒的处理器板框图如图19所示。 这是一个相当复杂的计算系统，由中央处理器、视频处理器和音乐处理器组成。
采用MC68000微处理器作为核心微处理器。 它具有 23 位地址总线 (AO-A22)、16 位数据总线 (DO-D15)、控制总线，并根据从盒式磁带或激光光盘中的 ROM 读取的程序进行工作其驱动器为“MEGA-CD”的驱动器可以连接到“SYSTEM”插孔。 中央处理器控制机顶盒所有其他节点的操作。 操纵杆通过“CONTROL 1”、“CONTROL 2”连接器和接口芯片与其连接，该接口芯片是所谓的 KSB 的一部分，KSB 是一组在机顶盒中执行许多重要功能的专用 LSI。 中央处理器的RAM容量为32K 16位字，采用静态存储芯片。 视频处理器（KSB 微电路之一）处理图形数据。 它生成 R、G、B 原色视频信号和 SYNC 同步混合信号。 机顶盒的输出端（“A/V”插座）接收PAL标准的全彩电视信号，该信号由视频处理器的信号经PAL编码器形成。 三总线信息高速公路将视频处理器与视频 RAM 连接起来，视频 RAM 由两个动态存储芯片组成，总容量为 64 KB。 RAM 的再生也是视频处理器的一项功能。 音乐处理器由一个 80 位 Z8A 微处理器、一个 KSB 微电路上的声音合成器以及一个 16 KB 静态 RAM 组成。 它们通过15位地址总线（MAO-MA7）、XNUMX位数据总线（MDO-MDXNUMX）和控制总线连接。 音乐处理器产生的游戏伴音立体声信号被馈送到音频放大器（UHF）。 声音信号也可以直接从墨盒或系统连接器发送到这里。 PHONES 耳机插孔和 A/V 插孔连接到 UZCH 输出。 所有处理器板节点的操作均由晶体振荡器信号同步，其标称振荡频率为 53,203424 MHz（恰好比 PAL 电视标准中的彩色副载波频率高 12 倍）。 MC68000 的时钟频率为 80，Z15A 的时钟频率为 XNUMX 倍。 让我们更详细地考虑处理器板的设备。 为了方便起见，下面的所有原理图都使用相同的信号名称和连续的元件编号。 稳压器 该节点方案如图20所示。 1、输入不稳定电压通过插座X1来自网络适配器。 扼流圈L2、L0,6抑制高频干扰。 如果怀疑有故障，可以用欧姆表测量直流电抗器的电阻，电阻值不应超过1欧姆。 在某些型号的机顶盒中，安装了跳线。 插座 X1 的电压也提供给“SYSTEM”插座（通过 VCC-IN 电路），可用于诊断目的。 二极管 VD2、VD208（类似物 KD212A、KD212A、KDXNUMXB）可保护视频机顶盒免受意外提供的反极性电压的影响。 在某些型号中，其中一个二极管缺失。
在DA1和DA2微电路上，组装了两个相同的5V稳压器，第一个稳压器通常通过VC1电路为中央处理器、视频处理器、视频RAM、卡带和连接到“SYSTEM”插座的设备供电。 第二个是沿着 VC2 链的其余节点。 负载共享有利于 DA1、DA2 微电路的热状态，并减少设备的模拟和数字部分之间的电源连接。 处理器板与卡盒一起消耗 0,5 ... 0,8 A 的电流。稳定器微电路上消耗的总功率达到 5 W； 它们通常安装在公共金属散热器上。 最好将其面积增加到80 ... 120 cm2，这将提高视频机顶盒的可靠性。 有一些处理器板，其上的VC1和VC2电路互连，如图20所示。 7805 虚线。 在这种情况下，两个稳定器微电路必须是同一类型并且具有最接近的参数，在更换它们时应考虑到这一点。 除图中所示外，还可以使用LM142CK或国产KR5EN142A、KR5ENXNUMXV等。 氧化物和陶瓷电容器C1-C24旨在确保稳定器稳定运行和噪声滤除。 它们分布在处理器板的整个区域，并安装在靠近微电路电源引脚的位置。 不同公司生产的板上电容器总数可能不同。 对于那些没有电源电压 HL1 LED 指示灯的控制台，建议通过在外壳盖上钻孔并用胶水（例如 AL307BM）将 LED 固定在其中来安装。 石英发生器 “世嘉”机顶盒采用HOSONIC公司的混合HO-12C晶振，其外观及引脚分配如图21所示。 XNUMX.
在尺寸为20,8x13,2x5,8 mm的密封外壳中，除了石英谐振器外，还有构成振荡器的无封装薄膜电阻、电容器和晶体管。 该节点的供电电压为5V，消耗电流不大于25mA。 输出OUT（连接机顶盒的FCLK电路）处的信号为TTL电平，其标称频率为53,203424 MHz。 有故障的节点可以用普通元件上的晶体振荡器替换，例如根据[4]中给出的方案之一进行组装。 其频率与指定频率相差几百千赫兹不会影响机顶盒的稳定性和生成图像的质量。 微处理器 MC68000 早在80年代初，美国摩托罗拉半导体公司就推出了IPC。 开发了一系列16位微处理器[5]，其基本型号MC68000应用于Apple MACINTOSH、Commodore AMIGA-500、Commodore AMIGA-600计算机中。 他仍然出现在电子设备的目录中。 使用它，“Sega”机顶盒的作者能够应用经过验证的电路解决方案和大量软件开发工具。 MC16微处理器采用68000位ALU，内部地址和数据寄存器均为32位，因此通常认为其能力接近32位处理器。 有关其架构、命令系统和操作模式的详细信息可以在[5-7]中找到。 将微处理器包含在前缀“Sega”中的方案如图22所示。 68000、通常使用MC10P68000芯片（括号内为部分型号安装的MC8FN64的引脚号）。 名称的最后一位数字表示处理器的最大时钟频率（以兆赫为单位），前面的字母表示封装类型：P - 68 引脚 DIP，FN - XNUMX 引脚 QFP（用于表面安装）。 在视频机顶盒维修过程中分析信号波形时，以下有关微处理器引脚用途的信息将非常有用。
A1 - A23（输出） - 23 位地址总线。 内部程序计数器有 24 位，但 AO 没有外部输出。 AS（输出）——地址选通。 低电平意味着输出到A1-A23的地址可以被解码。 BERR（输入）- 主干错误。 外设报告它已检测到处理器总线上的错误。 ВG（出口）- 提供轮胎。 处理器报告它已为外设释放了总线。 BGACK（输入）——确认提供轮胎。 外设报告它已劫持处理器总线。 BR（输入）- 轮胎请求。 外设要求处理器提供总线。 CLK（输入）——时钟脉冲。 根据处理器的修改，它们的最大重复率可以是 8、10、12,5 或 16 MHz。 DO - D15（输入-输出）- 16 位数据总线。 DTACK（输入）——数据传输的确认。 被寻址的设备表明它已准备好与处理器通信。 E（输出）- 周期等于 CLK 信号 10 个周期的脉冲。 FCO - FC2（输出）- 功能代码。 允许您使用四个内存段，每个段 16 MB。 GND是公共线。 HALT（输入-输出）-停止。 当该输入为低电平时，处理器将暂停，直到再次应用高电平。 在关断期间，其大部分输出进入高阻抗状态。 如果检测到双系统错误，处理器本身就会停止工作，并在 HALT 引脚上发出低电平信号。 IPL0 - IPL2（输入） - 中断请求。 这些引脚上代码的数值对应于中断优先级。 LDS（输出） - 低数据字节选通。 RES（输入-输出）-处理器的初始设置。 通过高电平到低电平的转换来初始化。 当可执行程序中遇到 RESET 指令时，处理器本身会在该引脚上设置并维持 24 个 CLK 信号周期的低电平。 R/W（输出）- 数据传输方向。 高水平——阅读，低水平——写作。 UDS（输出）——高数据字节选通。 VCC 是电源电压 (+5V)。 VMA（输出）、VPA（输入）- 与 MC68xx 系列微电路联合工作的信号。 故障微处理器几乎可以用其任何修改版本进行更换，例如 MC68000P8、MC68NS000P10（功耗降低）、SCN68000 等。时钟脉冲 CLK 频率为 7,6 MHz，复位信号 RES 持续时间约为 10 μs 来自 KSB。 某些型号的处理器板未安装电阻器 R2 - R11、R28 和电容器 C25 - C3O。 微处理器 Z80A “年老”（由美国公司Zilog于70年代后半叶开发）并不妨碍它在八位处理器类别中占据领先地位。 由于在第一批大众家用和办公电脑“ZX-SPECTRUM”、“YAMAHA-MSX”、“SHARP MZ80B”中的使用，它获得了广泛的普及。 Z80A 信号的架构、引脚分配和时序图在例如[8]中进行了详细讨论。 将该微处理器包含在前缀“Sega”中的方案如图23所示。 3,547. 100 MHz MCLK 时钟和约 5 ms 的 MRES 复位信号来自 KSB。 数据总线的所有电路、地址总线的最低有效位和一些控制信号通过电阻R2-R29连接到+42V电源(VCXNUMX)。
在许多型号的机顶盒的处理器板上，都有一个用于安装拾取元件的地方。 例如，当将Z80A芯片替换为对应的Z8400A（金星）、Z80B、KR1858VM1时，可能需要选择电容器C31的容量。 内存 RAM“Sega”的总量 - 136 KB。 这包括：DD32、DD16 芯片上的 3KX4 中央处理器静态 RAM（图 24）、DD8 芯片上的 8Kx5 附加静态 RAM（图 25）、DD64 和 DD8 微电路上的 6Kx7 动态视频 RAM（图 26）。 附加 RAM 的控制信号来自 Z80A 微处理器和 KSB，其余存储器仅来自 KSB。
与DD3和DD4一样，通常安装的芯片有MB84256-12LL（日本）、H61256-70、D43256A-15、HM62256LFP-12T（马来西亚）、KM62256BLG-10L（韩国）。 DD5 的型号可为 ТММ2064АР - 70、UM6264M - 12、MCM6264CJ - 15（日本）。 它们的访问时间为 70 ... 150 ns，如有必要，可以使用 KR537RU17、KR537RU17E、KR537RU17ZH 微电路作为替代品。 有时这里安装一个SRM20256 - LM12，其容量是所需8 KB的四倍。 印刷电路板的设计允许无需任何修改即可完成此操作。 此外，通常不使用的引脚 1 焊盘连接到 KSB，理论上允许开发需要最多 16 KB 额外内存的游戏程序。 芯片DD6、DD7可以是HM53461ZP-12、D41264V-15、MB81461-12、M5M4C264L-12（马来西亚、日本）。 HM53461ZP-12 引脚排列如图 27 所示。 9. 其参考数据可见[64]。 所有这些微电路都是双端口视频 RAM。 每个都有一个 4KX256 组织的动态 RAM 端口和一个包含四个 XNUMX 位寄存器的串行 SAM 端口。 双端口架构最大限度地减少了处理器和视频生成器之间的冲突，从而加快了图形信息的处理速度。
RAM - 视频端口 - RAM 与传统的动态随机存取类似，由 RAS、CAS、WE 信号控制。 数据在总线 1/01 - 1/04 上写入和读取。 采样时间 - 100...150 ns，再生周期 - 不超过 4 ms。 在机顶盒“Sega”(图26中的图)中，RAM端口的数据总线与地址总线AO-A7组合。 这样做是为了减少中继总数。 SAM——端口由DT/OE、SOE、SC信号控制。 其数据总线为SI/01 - SI/04。 这是一个“快速”访问端口，访问时间为 40...60 ns。 RAM 和 SAM 端口之间有一条 256 位数据交换路径。 交换操作是在RAS-CAS循环中以一定的控制信号值进行的。 端口调用可以是异步的。 处理器有权通过RAM-端口改变视频RAM的任何单元中的信息，甚至在从数据输出到SAM-端口形成视频信号期间也是如此。 提供了一种特殊的屏蔽写入模式，允许您更改存储单元的几个位的状态，而不影响其余部分（例如，在现有图像的背景上快速绘制一条线）。 在选择存储芯片的替代品时，不仅应考虑其信息容量，还应考虑其设计。 例如，许多处理器板的芯片采用 SOP 封装，用于表面安装。 如果印刷电路板具有适用于两种类型封装的焊盘，则可以轻松地用 DIP 封装中的类似物替换它们。 否则，您将需要制作一个适配器板。 凯士比。 这是处理器板最重要的节点。 其中包含的所有微电路都是多功能的。 几乎所有来自 MC68000 和 Z80A 微处理器、RAM 和连接器的信号都连接到它们。 我们以TA系列KSB的组成为例：
SE系列也经常被使用，由执行类似功能的三个微电路（SE-93、SE-94和SE-95）组成。 最成功的是MD2芯片在最新型号的Sega-270机顶盒中的使用，它取代了整个KSB。 为了减小尺寸并提高可靠性，我不得不购买具有 208 个引脚、间距为 0,5 毫米的外壳。 叉子 XP1（“控制 1”）和 XP2（“控制 2”）。 上图。 图28和图29分别是“Sega-1”和“Sega-2”中它们与KSB的连接图。 插头的外观及其结论的目的如图所示。 30. 括号内的连锁名称指的是“Sega - 2”。 XP2 和 XP43 共用的电阻器 R1 可保护电源电路 (VC2) 免受操纵杆短路的影响。 有时它被跳线代替。 以电阻器 R44 - R47 为例。 在不同型号的机顶盒中，它们可以包含在不同的电路中，其数量可能较多也可能较少。
插座 XS2（“系统”）和 XS3（“卡匣”）。 它们的联系人（目的分别在表 1 和表 2 中指出）可以采用字母数字或数字编号。 许多信号并行输出到两个插座，这可用于诊断目的。 例如，将磁带插入 XS3 后，检查 XS2 触点上的地址和数据信号。 “CARTRIDGE”插座的 B1 - VZ、B10 - B15、B18 - B21、B26、B28 - B31 触点故障通常不会影响机顶盒的性能，因为它们不涉及大多数游戏的卡带。 如有必要，机顶盒可以通过将其连接到“SYSTEM”插座的 VCC-IN 电路，由任何 9...10 V 恒压电源供电，额定电流至少为 0,8 A。 外部信号 KSB 其名称在表中的链。 1 和 2 以连接到 KSB 的字母 X 或 Y 开头（XB2 和 XB15 除外）。 显然，它们旨在控制“Sega-32X”扩展器，将 16 位前缀转换为 32 位前缀。 与传统墨盒不兼容的特殊墨盒可与扩展器配合使用。 一些信号的功能目的： ХВ2（输入）——来自电气或机械接触器的信号； XB13（输出）——负水平扫描脉冲（H），持续时间为4，重复周期为64μs； XB14（输出）——类似的垂直扫描脉冲（V），持续时间为0,2，重复周期为20 ms； ХВЗО、ХВ31（输入）- 用于选择外部设备的信号，例如盒式存储器中的闪存。
节点向CSF发送外部信号的方案如图31所示。 1. 当按下 SB1“RESET”按钮时，KSB 相应输入处的低逻辑电平被高电平取代。 在某些型号的处理器板中，初始安装需要相反（低）电平信号，并且如虚线所示连接按钮（指定为SB51'），并且缺少元件R56、R3、C68000。 与前缀“Dendy”不同，当长时间按住“RESET”按钮时，其操作会暂停，“Sega”在按下时切换到其初始状态，因为来自信号边缘的 CSB 会产生短路MC80 和 ZXNUMXA 分别具有单个复位脉冲 RES 和 MRES。 运算放大器 (op-amp) DA4.1 上的施密特触发器设计用于从卡盘或扩展器“Sega-32X”接收上述 XB2 信号。 在XB15电路中，有时会安装跳线来代替电容器C36。 SA2 滑动开关位于 XS2 插座旁边。 无需拆卸控制台即可控制它们。 它在使用“Sega-CD”CD 驱动器时使用。 根据 SA2 的位置，KSB 接收高电平或低电平信号。 虚线所示的晶体管VT1仅安装在那些永久连接“Sega-CD”驱动器的控制台中。 它总结了盒式磁带系统板 (CHECK) 和驱动器 (CTRL) 的对接控制信号。 检查信号具有优先权 - 处理器主要为墨盒提供服务。 晶体管VT2在接通电源电压时产生一个持续时间为1,5…2s的高电平脉冲。 大多数游戏程序的操作并不依赖于所考虑的信号（RESET 除外）。 晶体管 VT1、VT2（其对应器件为 KT3102A）以及 SA2 开关上的级联可能不存在。 自动对焦放大器 上图。 图32示出了处理器板的那部分的图，其中来自音乐处理器(SOUND1-SOUND3)、盒式磁带(SOUND4、SOUND5)和系统连接器(SOUND6、SOUND7)的音频信号被求和并放大。 后两个源的信号在游戏程序中很少使用。 但是，例如，通过将声音发生器连接到“CARTRIDGE”插座的B1（SOUND4）和VZ（SOUND5）触点，您可以在不打开视频机顶盒的情况下检查视频机顶盒的声音路径。
音乐处理器生成高品质立体声（SOUND1、SOUND2）和附加单声道SOUND3，在音质上让人想起Dendy机顶盒的音质。 它们在电路 R60 - R73、C38 - C43 中逐通道求和。 SOUND3 信号通过运算放大器 DA5.1 上的有源低通滤波器，通过电阻器 R79 和 R80 到达两个立体声通道。 SOUND1、SOUND2 电路中通常包含类似的滤波器，以抑制数字生成信号中的“阶跃”。 双通道初级 UZCH 组装在 DA6.1 和 DA6.2 运算放大器上。 来自其输出的信号通过电阻器 R88 和 R89 馈送到立体声电话的功率放大器（运算放大器 DA6.3 和 DA6.4）。 这些运算放大器的反馈电路中包含的双可变电阻器 R92 控制音量。 在没有立体声电话输出和音量控制的机顶盒中，在 DA91 的引脚 93、8 和 DA9 的引脚 6.3、13,14 之间安装标称电阻为 6.4 kOhm 的电阻器，而不是 R10 - RXNUMX。欧。 输出信号 S - LEFT、S - RIGHT 和 MONO，最后一个信号（单声道）是通过对立体声分量求和而获得的，并在运放 DA6.2 上级联放大后，馈送到全通道。彩色电视信号发生器（PAL 编码器）。 您可以通过将耳机或带扬声器的外部立体声放大器连接到控制台来听到游戏的环绕声。 有些型号没有立体声音频信号。 所有运算放大器（DA5.1 除外）的同相输入均由电阻器 R74、R75 和隔直电容器 C50、C52 组成的分压器供电，恒定偏置等于电源电压的一半。 有时没有分压器，必要的电压由PAL编码器芯片提供给UZCH 在不同型号的视频机顶盒中，UZCH无源元件的值可能与图中所示的不同。 也经常使用其他类型的运算放大器。 有时放大器部分是在晶体管上执行的。 甚至还有 UZCH 为单频道的机顶盒型号（显然，该公司节省了无线电元件）。 几乎任何能够在5V电源电压下工作的通用运算放大器都适合作为UZCH微电路的替代品，例如K1423UD2、K1401UD2A、K1401UD2B、324系列的国外运算放大器。 如果完全失效，整个节点可以用任何标称输入电压约为 20 ... 50 mV、输出电压幅度为 1,5 ... 2 V 的自制单声道或立体声超声波变频器来替换。输入连接到电容器C46、C47（在它们之前或之后），这些电容器在板上很容易找到，重点是对称RC电路R60 - R73、C38 - C43。 PAL 编码器 将视频信号 R、G 和 B 转换为 PAL 标准的全彩电视信号是由专门的微电路执行的，最常见的是来自 Motorola 的 MC13077（编码器电路 - 图 33）或来自 Sony 的 СХА1145（图 34） 。 它们都是通用的，可以工作在 PAL 和 NTSC 标准下。 微电路名称末尾的字母表示其封装类型：P-DIP，M-用于表面安装。
KSB 接收红色 (R)、绿色 (G) 和蓝色 (B) 的视频信号，以及水平和垂直同步脉冲 (SYNC) 的混合信号。 电阻分压器将编码器微电路输入端的这些信号范围从 4 ... 5 V 减小到 1 ... 1,5 V。 17,73 MHz 的时钟频率（PAL 系统中彩色副载波频率的四倍）由石英谐振器设置。 有时不使用微电路的内部时钟发生器，而是从外部提供所需频率的信号。 按照图34中的方案组装的装置中。 1、要从外部发电机切换到内部发电机，将跳线X2 - X4转移到X2 - X80位置（当然，如果没有的话，也应该安装带有电容器CXNUMX的ZQXNUMX谐振器）。 连接到 MC1 和 Y7 - Y13077 CXA1 微电路的输出 Y6 - Y1145 的元件形成转换器第 3 个通道的亮度的频率响应。 如果您怀疑电感器损坏，可以使用欧姆表检查其直流电阻（L4、L1,6 - 1,8 ... 5；L0,6 - XNUMX 欧姆）。 与 UZCH 一样，电阻器和电容器的值可能与图中所示的不同。 VIDEO转换器的主要输出信号通过“A/V”插座（图5中的XS33，图6中的XS34）进入高频调制器或直接进入电视的视频输入。 这些插座触点的外观和用途如图35所示。 36和XNUMX。
CXA1145 芯片执行附加功能：放大 MONO 音频信号，在 RO、GO 和 VO 输出处生成高功率视频信号，这些信号可以通过适当的输入馈送到彩色监视器或电视。 同时，图像质量更高，因为没有RGB - PAL - RGB 双重转换。 有时，来自 SHA2,5R 芯片引脚 14 的 1145 V 电压会提供给 UZCH 至运算放大器的非反相输入。 MC13Q77芯片可以通过按照[1377]中给出的方案打开MC10-B来替换。 它需要+12V 为其供电。 如果 KSB 输出处有 R、G、B、SYNC 信号，则仍然可以使用有故障且无法修复的 PAL 编码器的前缀“Sega”。 它们需要提交到与家用电脑电视的接口模块（例如“Orion - 128”、“ZX - SPECTRUM”）。 您可能需要额外的发射器跟随器和微调器来调整平衡。 视频故障排除 任何游戏机故障的最常见原因是连接线和电缆断线、连接器接触不良。 因此，您应该始终从检查连接质量开始进行故障排除。 机顶盒的许多单元执行任何微处理器系统通用的功能，并且非常容易诊断和维修。 KSB是个例外，其微电路具有复杂的非标准结构和大量的内部和外部连接。 其中的故障排除很困难，此外，一个系列的微电路不能用另一系列的类似物代替。 在实践中，经常使用一种技术，使得可以省去特定机顶盒的完整电路。 了解主要节点的结构以及它们之间的连接组织就足够了。 首先，应确保VC1和VC2电路中的电压在4,85 ... 5,15 V范围内，并且其纹波的双倍幅度不超过80 mV。 然后，在分析了故障的外部表现并假设KSB可以运行后，需要确定要检查的节点。 有必要仔细检查安装，获取特征点的信号波形，并更换可用性有问题的部件。 如果所做的工作没有产生结果，则很有可能故障出在 KSB 中。 之后，仍然需要决定哪个更容易：在没有结果保证且有损坏印刷电路板的风险的情况下，更换多输出微电路或购买新的视频机顶盒。 为了方便数字节点中的故障排除，可以使用所谓的 MFD 表（Manual Failure Diagnostics - 手动故障诊断）[11]。 要编译这样的表，您需要一个逻辑探针 [12, 13]，它允许您确定被测电路中信号的性质： H——恒定高电平； L——恒定低电平； Z——高阻抗状态； P - 没有一个电平占优势的脉冲； HP (LP) - 以高（低）电平为主的脉冲； Р1 (НР1, LP1) - 类似的单脉冲； RT (NT, LT) - 持续短时间的脉冲群； HLZ - 复杂形状的脉冲（多于两级）。 在表中。 图 3 和图 4 显示了“Sega”前缀中两个微处理器的输出的 MFD 表。 探头读数是在控制台的以下状态下获取的： 1 - 开机后几秒钟（无墨盒）； 2 - 按下“RESET”按钮后（不带墨盒）； 3 - 在游戏期间（安装墨盒）。
通过在待修复设备中重复测量并比较结果，可以快速找到故障节点。 当然，MFD 表对信号进行定性评估，仅作为一种提示。 您需要在设计和使用它们时发挥创意。 根据所用附件和探头的型号，结果可能略有不同。 重要的是要注意每个信号的特征，并将它们反映在图例和表格注释中。 例如，表中的字母 RT。 图3表示脉冲形状接近“曲折”并持续约2,5秒。 为了对前缀“Sega”的多处理器系统进行更详细的研究，有必要应用签名分析和其他复杂的方法。 文学
作者：S.Ryumik，乌克兰切尔尼戈夫
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