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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA PS um: diagrama de circuito. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / TV Além da unidade de sistema (console), o pacote PS one inclui um joystick DUAL SHOCK, um adaptador de energia externo e um cabo para conectar a uma TV. Não há CD de demonstração. O cabo e os joysticks de todos os modelos "PlayStation" são unificados. Os esquemas da placa do processador e do adaptador de rede localizados na unidade de sistema são discutidos abaixo. Estes não são documentos oficiais do fabricante do IVP, são o resultado da análise de placas de circuito impresso de várias cópias do set-top box. As designações posicionais da maioria dos elementos são dadas de acordo com as marcações nas placas. Infelizmente, os resistores de chip e os capacitores de chip de cerâmica instalados na placa do processador não são marcados. Portanto, os números em suas designações posicionais não correspondem aos de "marca". A potência nominal dos resistores de chip é determinada por seus tamanhos: 1206 - 0,25 W; 0805 - 0,125 W; 0603 e 0402 -0,063 W. PLACA DE PROCESSADOR O esquema completo deste componente principal do decodificador de vídeo é dividido condicionalmente em vários. Arroz. 1 contém os nós do sistema de computação IVP, que é baseado em um VLSI 208C 1 CXD103CQ de 8606 pinos. Além de um núcleo de processador RISC de 32 bits compatível com o MIPS R3000A, ele contém memória de programa (4 KB), memória de dados (1 KB), um bloco de registro de propósito geral, um acelerador gráfico GTE (Graphic Transfer Engine), direct controladores de acesso à memória, interrupções, RAM dinâmica externa e cache, três contadores de 16 bits, duas portas seriais de E/S, decodificador JPEG. O processador é cronometrado pelo sinal CLK. No pino 76 da CPU, um sinal RES é fornecido através do circuito R25C115, colocando o sistema em seu estado inicial. Resistores de baixa resistência conectados em série nos circuitos de algumas saídas VLSI servem para eliminar o “ringing” nas quedas de pulso.
Com um barramento de dados CD32-CD0 de 31 bits de alta velocidade e um barramento de endereços CA0-CA9, a CPU é conectada a uma RAM dinâmica de 106 MB IC4 K153212Q60M-JC2. Anteriormente, esse chip era lançado com o nome KM432V515. Máscara de oito bits ROM IC102 M53403IE-47 - personalizada. Os dois últimos dígitos (47) do nome são o número da versão do "firmware" da ROM. Na especificação oficial dos parâmetros "PS one", seu volume é de 512 KB. No entanto, o barramento de endereços AO-A20 de 19 bits permite que o dobro de células seja acessado. Os chips ROM instalados em diferentes modelos de "PlayStation" de 32 bits são intercambiáveis. Esta circunstância é usada durante os reparos. Os conectores CN101.1, CN101.2, CN102.1, CN102.2 são projetados para conectar joysticks e cartões de memória ao IVP. Todos os seus circuitos de entrada e saída são protegidos contra interferências e danos por filtros FB117-FB123, diodos zener e seus conjuntos D101, D103, D104, bem como circuitos RC. As linhas tracejadas na Fig. 1 mostra o chip IC801 PIC12C508A. Trata-se do chamado "mod-chip" - um microcontrolador programado de forma a garantir o lançamento de CDs de jogos, tanto de marca (com superfície roxa escura) quanto sem marca (com superfície prateada) produzidos por diferentes regiões. Não há lugar na placa de circuito impresso para este microcircuito, ele pode ser conectado por fios pendurados. Microcontroladores de várias séries (PIC, AT801S, Z90) são usados como IC86, geralmente com nomes apagados e conclusões "extras" cortadas. No entanto, aqueles destinados às versões anteriores do "PlayStation" não se encaixam no "PS one". Passemos à Fig. 2. O processador gráfico IC208 CXD203CQ de 8561 pinos mostrado aqui é equivalente em funcionalidade aos aceleradores 360D usados em placas de vídeo IBM PC. Ele é responsável por desenhar polígonos na tela, girar e dimensionar sprites, pintar contornos usando o algoritmo Gouraud. A cada segundo, o processador é capaz de processar até 66 polígonos. O desempenho geral é de 256 milhões de operações por segundo. Resolução de 256x640 a 512x256 pixels no padrão PAL TV ou de 240x640 a 480x103 pixels no padrão NTSC. Um grande número de linhas conecta o processador gráfico à CPU - o chip IC1 (veja a Fig. XNUMX).
Juntamente com o controlador IC203, funciona a RAM de vídeo IC201 K4G163222A-PC70 - dinâmica síncrona, com capacidade de 16 Mbps. A capacidade de informação do chip de RAM de vídeo, dobrada em comparação com as instaladas nos modelos anteriores, deu origem a comentários sobre os gráficos "PS one" aprimorados. No entanto, não é. Das 11 entradas de endereço do microcircuito AO-A10, apenas dez são usadas, a entrada A8 é conectada a um fio comum. Portanto, apenas 8 Mbit de memória de vídeo estão ativos, como antes. Se você suspeitar de um mau funcionamento da RAM de vídeo (pontos ou linhas extras são visíveis na imagem), tente mudar para a metade "sobressalente" do chip IC201 desconectando seu pino 30 do fio comum e conectando-o a um dos pinos de alimentação do chip. Das saídas do processador gráfico IC203, os sinais de vídeo digital de oito bits das cores primárias são alimentados nas entradas do RDO-RD7 (vermelho), GD0-GD7 (verde) e BDO-BD7 (azul) do IC502 CXA2106R chip, que substituiu os dois usados nos primeiros modelos TDI: um vídeo DAC e um conversor de sinal RGB para sinal de TV PAL ou NTSC completo. Às vezes, o chip BH502AKV é instalado como IC7240. Embora idêntico ao CXA2106R em termos de recursos básicos e finalidade da maioria dos pinos, ele requer alguns extras, conforme mostrado na Figura 2. XNUMX linhas tracejadas. Lugares no quadro são fornecidos para eles. Os circuitos de sinal de vídeo roteados para o conector de saída CN502 são equipados com resistores de terminação, diodos zener de proteção e filtros de supressão de ruído. A tensão de +4,9 V fornecida ao mesmo conector através da unidade de proteção de corrente no conjunto do transistor Q505 destina-se a alimentar o modulador de TV RF. A corrente de carga máxima é de 85 mA, a corrente residual após a operação de proteção não excede 5 mA. Observe que a numeração dos pinos do conector CN502 mudou em comparação com os modelos "PlayStation" anteriores, embora sua posição relativa e finalidade permaneçam as mesmas. Gerador de relógio programável IC204 CY2081SL-509 - personalizado. As relações entre os valores de frequência de seus sinais de saída e o ressonador de quartzo X201 determinam as constantes registradas pelo fabricante do microcircuito em sua ROM interna "única". O índice 509 na designação do gerador é o número de pedido de acordo com o qual ele é programado. As frequências de sinal são mostradas na fig. 2. Parte do circuito de prefixo "PS one" mostrado na fig. 3 inclui sistemas de processamento de dados de controle e áudio e uma interface de CD-ROM. Em comparação com os modelos anteriores, o sistema de processamento de dados digitais "PS one" é bastante simplificado, restando apenas dois chips - o controlador IC304 SC430943PB e o IC16 M310B11A-416256J RAM de áudio dinâmico de 35 bits com capacidade de 512 KB. No entanto, as funções desempenhadas não diminuíram. O caixão é fácil de abrir - um decodificador de dados de CD, um buffer RAM estático de 256 Kb, um descompactador de dados MPEG-1, um processador de som e um DAC estão incluídos no VLSI IC208 CXD732Q de 2938 pinos, formalmente relacionado ao CD-ROM sistema de interface. O VLSI opera sob o controle da CPU IC103, com a qual está conectado por muitas linhas.
O sinal de som estéreo formado por VLSI IC732 é alimentado ao amplificador de dois canais IC405 NJM2174 e de suas saídas através de filtros para os pinos correspondentes do conector CN502. O amplificador funciona apenas com uma certa combinação de níveis lógicos em suas entradas de controle (pino 4 é alto, pino 5 é baixo). Essa propriedade é usada para evitar a reprodução de sinais distorcidos e interferências durante a instalação dos nós IVP no estado inicial e o lançamento de programas. Às vezes, o amplificador NJM2174 é substituído por análogos funcionais com chaves eletrônicas adicionais para bloquear as saídas. Não existem tais chaves no NJM2174, suas conclusões (2 e 13) não são usadas, no entanto, os condutores impressos indo para eles (mostrado por tracejado linhas) estão sempre no tabuleiro. A unidade de CD-ROM KSM-701BAM é conectada aos conectores CN702 e CN440, eletricamente compatíveis com o usado nos modelos "PlayStation" anteriores ([2], Fig. 22), mas com um cabo de conexão de comprimento e configuração diferentes. O laser semicondutor da cabeça da unidade óptica está incluído no circuito coletor do transistor Q701 2SB1132. A corrente do laser é regulada por um resistor de ajuste localizado no drive. Indiretamente, essa corrente pode ser estimada a partir da queda de tensão nos resistores R52, R53 (0,66 ... 0,88 V corresponde a 60 ... 80 mA). Os sinais dos fotodetectores da cabeça óptica são alimentados nas entradas do microcircuito IC723 CXA2575N, que executa as funções de amplificação, correção de frequência e pré-processamento. O processamento posterior já ocorre dentro do VLSI IC732. Ele também gera sinais de controle para os motores elétricos e eletroímãs da unidade de CD-ROM, que são enviados aos nós correspondentes por meio dos amplificadores de potência do chip IC722 BA5977FP. Suas contrapartes são BA5947FR AN8732SB. Os chips BA6392FP, BA6397FR, BA6398FP instalados nos primeiros modelos "PlayStation" diferem do BA5977FP na atribuição de pinos. O botão SB301 é ligado mecanicamente à fechadura do compartimento onde está instalado o disco do jogo. Quando está aberto, os contatos estão abertos. A unidade de sistema "PS one" é alimentada por uma tensão constante de 7,5 V de uma fonte de alimentação CA externa - um adaptador de rede, cujo circuito será discutido na próxima seção. Na placa do processador, todas as outras tensões necessárias para o funcionamento de seus nós são obtidas a partir dessa tensão. O diagrama de circuito dos circuitos de energia da placa do processador é mostrado na fig. 4.
A tensão de 7,5 V é fornecida pelo conector J001 através do fusível PS600, filtro FB001 e botão S001. O diodo Zener D1001 protege a placa do processador contra a aplicação acidental de tensão excessiva ou incorreta ao conector 004. A corrente muito alta que flui nesses casos através do diodo zener aberto leva à queima do fusível do PS600 ou ao disparo da proteção do adaptador de rede. Através dos elos fusíveis PS004, PS601-PS603, a tensão de alimentação de entrada é distribuída entre diversos grupos de consumidores. As tensões nos circuitos U1, U2 (3,6 V) e U3, U4 (5 V) são estabilizadas por reguladores integrados lineares, respectivamente, IC602 LP2985AIM5-3.5 e IC601 MC78M05CDT, e a tensão de saída do segundo (5 V) serve como a entrada para o primeiro. Uma tensão de 5 V é fornecida aos circuitos U6 e U7,5 sem estabilização adicional. A tensão de 3,5 V no circuito U7-U9 vem de um regulador de comutação, cujos elementos principais são o transistor de chave Q602 VCX52, o diodo de amortecimento D601, o indutor de armazenamento L603 e o controlador de largura de pulso IC607 TL594CPW (SHI). É semelhante ao conhecido TL494 (KR1114EU4), cuja breve descrição e princípio de funcionamento pode ser encontrado, por exemplo, em [3]. Às vezes, em vez do IC607, um chip IC606 TL594CD é instalado em um local especialmente fornecido na placa, que difere apenas no design do gabinete. O resistor R16 serve como um sensor de corrente de carga para o estabilizador. Todos os circuitos de energia são fornecidos com filtros LC que suavizam o óxido e bloqueiam os capacitores cerâmicos. No total, mais de uma centena desses capacitores são distribuídos uniformemente sobre a superfície da placa de circuito impresso. O LED D003 serve como indicador da inclusão do IVP. Acende quando há uma tensão de 7,5 V após o fusível PS603 e 3,5 V na saída do regulador de comutação. Uma das diferenças entre o "PS one" e os modelos anteriores é a falta de um botão RESET especial para redefinir o sistema ao seu estado original. O sinal de configuração inicial RES é gerado automaticamente toda vez que o decodificador é ligado pelo interruptor S001 ou após uma redução de emergência de curto prazo e restauração do valor nominal da tensão de alimentação de 7,5 V. Depois de ligar a energia, o vibrador único IC003 gera um pulso de baixo nível no pino 1, cuja duração (0,2 ... 0,3 s) depende do valor do capacitor C4. O conjunto do transistor amplificador Q004 traz para o nível requerido de potência de pulso, | que, através do filtro FB601C18, entra nas entradas da instalação inicial de microcircuitos da placa processadora. Quando a tensão de alimentação de entrada cai abaixo de 6 V, o diodo zener D002 fecha e o transistor Q002 abre, desviando o circuito R3C3. O único vibrador IC003 percebe uma queda acentuada na tensão em seu pino 2 como um desligamento e, após restaurar a tensão nominal no circuito de 7,5 V e fechar o transistor Q002, gera um pulso de configuração inicial. Em algumas instâncias da placa processadora, o condicionador de sinal RES é o chip Q002, para o qual existe um lugar. Nesse caso, o chip IC003 e alguns outros elementos relacionados não estão instalados. ADAPTADOR AC A fonte de alimentação remota do IVP "PS one", geralmente chamada de adaptador de rede, é extraordinariamente leve (180 g) e fina. Suas dimensões são 57x88x30 mm. Não possui o transformador abaixador usual para uma frequência de 50 Hz, pois é utilizado um conversor de tensão de alta frequência com eficiência de 70 ... 78%. Tensão nominal de saída - 7,5 V (na verdade - 7,7 V, obviamente, para compensar a queda de tensão na resistência dos fios do cabo de conexão de 1,8 m de comprimento). A tensão muda apenas 0,3% em uma corrente de carga de até 2 A e em 2,8 A, a proteção contra sobrecarga é ativada. A faixa de ondulações é de 20 ... 60 mV. Observe que os adaptadores dos modelos "PS one" japoneses e americanos não são adequados para uso nos países da CEI, pois são projetados para uma tensão de rede diferente. O diagrama esquemático do adaptador SCPH-114, fabricado na China sob licença da SCEI, é mostrado na fig. 5. Observe que muitos elementos do circuito (resistores e capacitores) são compostos de vários conectados em série ou em paralelo. Em alguns casos, isso é feito para não exceder os valores permitidos de potência ou tensão, em outros - para definir com precisão a resistência necessária. As designações posicionais dos elementos em cada um desses grupos são distinguidas por índices de letras, tendo os mesmos números de série. Nas referências a grupos de elementos por texto, os índices geralmente são omitidos.
Como não há interruptor no adaptador, este funciona o tempo todo enquanto o plugue embutido CN001 é inserido na tomada, e uma ausência prolongada de carga é permitida. O circuito de entrada é protegido contra sobrecarga por um fusível F1 e contra interferência por um filtro LC CX1FL1. Designações de referência não convencionais são dadas aos capacitores CX1 e CY1 para enfatizar seu design especial. Esses capacitores são especialmente projetados para suprimir impulsos e interferências de alta frequência. O resistor R1 equaliza os potenciais dos fios da rede e do fio comum do IVP, evitando o acúmulo de carga estática. Uma ponte de diodo retificada D1A-D1D e uma tensão de alimentação do capacitor suavizado C1 para um inversor flyback de ciclo único baseado em um transistor de efeito de campo Q1 e um transformador T1. Corrente D2R2R3C2 - amortecimento. A tensão do enrolamento III do transformador, retificada por um conjunto de diodos Schottky CR51, é alimentada na saída do adaptador (conector CN002). O circuito R51C51 suprime os picos de tensão reversa do diodo. O capacitor C52 e o filtro L51C53 suavizam as ondulações. A tensão de saída do adaptador é estabilizada pelo método de largura de pulso. Pulsos de controle com amplitude de 10 ... 11 V e frequência de 60 kHz são alimentados na porta do transistor Q1 a partir da saída do controlador SHI IC1. Seu ciclo de trabalho depende da corrente de coletor do fototransistor do optoacoplador IC2, incluído no circuito do pino 2 do controlador SHI. A corrente depende da iluminação criada pelo diodo emissor do optoacoplador incluído no circuito de saída do amplificador de sinal de erro no transistor Q51. O sinal de erro é a diferença entre a parte da tensão de saída do adaptador, retirada do divisor resistivo R53R54, e a exemplar, retirada do diodo zener ZD51. Isso fecha o ciclo de feedback estabilizador. O controlador SHI instalado no adaptador é um análogo do chip NCP1200 da ON Semiconductor. É fabricado com uma tecnologia que permite colocar circuitos de baixa e alta tensão (até 450 V) em um único chip. Uma tensão unipolar pulsante de 50 Hz com amplitude de 300 V é aplicada ao pino 8 de IC1 através do diodo D1. Dentro do microcircuito (entre os pinos 8 e 6) existe uma espécie de "resistor de extinção" - uma fonte de corrente de 50 ... 2 mA comutada a uma frequência de aproximadamente 4 kHz em um transistor de efeito de campo. Esta corrente carrega o capacitor C6 conectado ao terminal 3 a uma tensão de aproximadamente 11V, que alimenta os componentes de baixa tensão do microcircuito. A tensão é mantida dentro dos limites aceitáveis quando a variável de entrada muda na faixa de 100 ... 380 V. A potência dissipada pelo "resistor" não excede 0,25 W. Diodo D1 - baixa tensão. Durante a operação normal, a tensão reversa aplicada a ele não excede 0,7 V - a queda de tensão em um dos diodos da ponte D1A-D1D. No entanto, a comutação assíncrona da fonte de corrente interna com a rede de alimentação às vezes leva a um aumento inaceitável de curto prazo na tensão no diodo. Este fenômeno elimina o resistor R15. A entrada 3 do controlador SHI IC1 recebe um sinal do sensor de corrente - resistor R8 no circuito de origem do transistor Q1. Quando o adaptador está funcionando sem carga, o controlador SHI muda para um modo com taxa de repetição de pulso reduzida, facilitando a operação do transistor Q1 e reduzindo o consumo de energia da rede. Quando a corrente está sobrecarregada, a geração se torna descontínua. Rajadas curtas de pulsos de controle são repetidas a cada 0,7 s. Os transistores Q2 e Q3 são conectados em um circuito analógico tiristorizado. Enquanto a tensão na saída do retificador auxiliar (enrolamento II do transformador T1, diodo D4 e capacitor C4) for menor que a tensão de estabilização do diodo zener ZD2, ambos os transistores estarão fechados. No caso de um aumento na tensão da rede em 40 ... 50%, a tensão no capacitor C4 aumenta proporcionalmente e o diodo zener ZD2 abre. A corrente que flui pelo resistor R10 abre o "tiristor" Q2Q3, que desvia o circuito do pino 2 do controlador SHI IC1, proibindo a operação deste último e do adaptador como um todo. Não há retorno automático ao modo de operação neste caso. O plugue CN001 deve ser removido do soquete e reinserido. O termistor NTC1 é um elemento de segurança. Quando o adaptador superaquece, sua resistência diminui, o que deve levar à abertura do "tiristor" Q2Q3 e ao bloqueio do controlador SHI IC1. Mas, na prática, a proteção não funciona, mesmo que os terminais do termistor estejam fechados. Isso se deve ao valor muito grande do resistor R14, que deve ser reduzido para 10 kOhm. Literatura
Autor: S.Ryumik, Chernihiv, Ucrânia
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