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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE PS un : schéma de circuit. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / TV En plus de l'unité système (console), le package PS one comprend un joystick DUAL SHOCK, un adaptateur secteur externe et un câble pour la connexion à un téléviseur. Il n'y a pas de CD de démonstration. Le câble et les joysticks de tous les modèles « PlayStation » sont unifiés. Les schémas de la carte processeur et de l'adaptateur réseau situés dans l'unité centrale sont décrits ci-dessous. Ce ne sont pas des documents officiels du fabricant IVP, ils sont le résultat de l'analyse des circuits imprimés de plusieurs exemplaires du décodeur. Les désignations de position de la plupart des éléments sont données conformément aux marquages sur les planches. Malheureusement, les résistances à puce et les condensateurs à puce en céramique installés sur la carte processeur ne sont pas marqués. Par conséquent, les numéros dans leurs désignations de référence ne correspondent pas à ceux de « marque ». La puissance nominale des résistances chip est déterminée par leurs tailles : 1206 - 0,25 W ; 0805 - 0,125 W ; 0603 et 0402 -0,063 W. CARTE PROCESSEUR Le schéma complet de ce composant principal du décodeur vidéo est conditionnellement divisé en plusieurs. Riz. 1 contient les nœuds du système informatique IVP, basé sur un VLSI 208C 1 CXD103CQ à 8606 broches. En plus d'un cœur de processeur RISC 32 bits compatible avec le MIPS R3000A, il contient une mémoire programme (4 Ko), une mémoire de données (1 Ko), un bloc de registre à usage général, un accélérateur graphique GTE (Graphic Transfer Engine), un contrôleurs d'accès à la mémoire, interruptions, RAM dynamique externe et cache, trois compteurs 16 bits, deux ports d'E/S série, décodeur JPEG. Le processeur est cadencé par le signal CLK. À la broche 76 du CPU, un signal RES est fourni via le circuit R25C115, réglant le système à son état initial. Des résistances à faible résistance connectées en série dans les circuits de certaines sorties VLSI servent à éliminer la « sonnerie » sur les chutes d'impulsions.
Avec un bus de données CD32-CD0 31 bits haute vitesse et un bus d'adresse CA0-CA9, le CPU est connecté à une RAM dynamique IC106 K4Q153212M-JC60 de 2 Mo. Auparavant, cette puce était commercialisée sous le nom de KM432V515. Masque huit bits ROM IC102 M53403IE-47 - personnalisé. Les deux derniers chiffres (47) du nom sont le numéro de version du « firmware » de la ROM. Dans la spécification officielle des paramètres "PS one", son volume est de 512 Ko. Cependant, le bus d'adresse AO-A20 de 19 bits permet d'accéder à deux fois plus de cellules. Les puces ROM installées dans différents modèles "PlayStation" 32 bits sont interchangeables. Cette circonstance est utilisée lors des réparations. Les connecteurs CN101.1, CN101.2, CN102.1, CN102.2 sont conçus pour connecter des joysticks et des cartes mémoire à l'IVP. Tous leurs circuits d'entrée et de sortie sont protégés des interférences et des dommages par les filtres FB117-FB123, les diodes Zener et leurs assemblages D101, D103, D104, ainsi que les circuits RC. Les lignes pointillées de la Fig. 1 montre la puce IC801 PIC12C508A. Il s'agit de ce qu'on appelle le "mod-chip" - un microcontrôleur programmé de telle manière qu'il assure le lancement des CD de jeux, à la fois de marque (avec une surface violet foncé) et sans marque (avec une surface argentée) produits par différents Régions. Il n'y a pas de place sur le circuit imprimé pour ce microcircuit, il peut être connecté par des fils suspendus. Des microcontrôleurs de différentes séries (PIC, AT801S, Z90) sont utilisés comme IC86, souvent avec des noms effacés et des conclusions "supplémentaires" tronquées. Cependant, ceux destinés aux versions précédentes de la « PlayStation » ne conviennent pas à la « PS one ». Passons à la Fig. 2. Le processeur graphique IC208 CXD203CQ à 8561 broches présenté ici est équivalent en fonctionnalités aux accélérateurs 360D utilisés dans les cartes vidéo IBM PC. Il est responsable du dessin des polygones sur l'écran, de la rotation et de la mise à l'échelle des sprites, de la peinture des contours à l'aide de l'algorithme Gouraud. Chaque seconde, le processeur est capable de traiter jusqu'à 66 256 polygones. La performance globale est de 256 millions d'opérations par seconde. Résolution de 640x512 à 256x240 pixels en standard PAL TV ou de 640x480 à 103x1 pixels en standard NTSC. Un grand nombre de lignes relient le processeur graphique au CPU - la puce ICXNUMX (voir Fig. XNUMX).
Avec le contrôleur IC203, la RAM vidéo IC201 K4G163222A-PC70 fonctionne - synchrone dynamique, avec une capacité de 16 Mbps. La capacité d'information de la puce RAM vidéo, doublée par rapport à celles installées dans les modèles précédents, a fait parler de graphiques améliorés "PS one". Cependant, ce n’est pas le cas. Sur les 11 entrées d'adresse du microcircuit AO-A10, seules dix sont utilisées, l'entrée A8 est connectée à un fil commun. Ainsi, seuls 8 Mbits de mémoire vidéo sont actifs, comme auparavant. Si vous soupçonnez un dysfonctionnement de la RAM vidéo (des points ou des lignes supplémentaires sont visibles sur l'image), vous pouvez essayer de passer à la moitié "de rechange" de la puce IC201 en déconnectant sa broche 30 du fil commun et en la connectant à un des broches d'alimentation de la puce. À partir des sorties du processeur graphique IC203, les signaux vidéo numériques huit bits des couleurs primaires sont envoyés aux entrées du RDO-RD7 (rouge), GD0-GD7 (vert) et BDO-BD7 (bleu) de l'IC502 CXA2106R. puce, qui a remplacé les deux utilisés dans les premiers modèles TDI : un DAC vidéo et un convertisseur de signal RVB en signal TV PAL ou NTSC complet. Parfois, la puce BH502AKV est installée sous le nom IC7240. Bien qu'identique au CXA2106R en termes de fonctionnalités de base et d'objectif de la plupart des broches, il nécessite quelques extras, comme le montre la figure 2. XNUMX lignes pointillées. Des places au tableau leur sont prévues. Les circuits de signal vidéo acheminés vers le connecteur de sortie CN502 sont équipés de résistances de terminaison, de diodes Zener de protection et de filtres de suppression de bruit. La tension de +4,9 V fournie au même connecteur via l'unité de protection de courant sur l'ensemble transistor Q505 est destinée à alimenter le modulateur RF TV. Le courant de charge maximum est de 85 mA, le courant résiduel après l'opération de protection ne dépasse pas 5 mA. Veuillez noter que la numérotation des broches du connecteur CN502 a changé par rapport aux modèles "PlayStation" précédents, bien que leur position relative et leur fonction restent les mêmes. Générateur d'horloge programmable IC204 CY2081SL-509 - personnalisé. Les rapports entre les valeurs de fréquence de ses signaux de sortie et le résonateur à quartz X201 déterminent les constantes enregistrées par le fabricant du microcircuit dans sa ROM interne « unique ». L'index 509 dans la désignation du générateur est le numéro d'ordre selon lequel il est programmé. Les fréquences des signaux sont indiquées sur la fig. 2. Une partie du schéma du préfixe "PS one" illustré à la fig. 3 comprend des systèmes de traitement des données audio et de contrôle et une interface CD-ROM. Par rapport aux modèles précédents, le système de traitement des données numériques "PS one" est grandement simplifié, avec seulement deux puces restantes - le contrôleur IC304 SC430943PB et la RAM audio dynamique IC16 M310B11A-416256J 35 bits d'une capacité de 512 Ko. Cependant, les fonctions exercées n'ont pas diminué. Le coffret est facile à ouvrir - un décodeur de données sur CD, une RAM statique tampon de 256 Ko, un décompresseur de données MPEG-1, un processeur de son et un DAC sont inclus dans le VLSI IC208 CXD732Q à 2938 broches, formellement lié au CD-ROM. système d'interface. VLSI fonctionne sous le contrôle du CPU IC103, avec lequel il est connecté par de nombreuses lignes.
Le signal sonore stéréo formé par le VLSI IC732 est envoyé à l'amplificateur à deux canaux IC405 NJM2174 et de ses sorties via des filtres aux broches correspondantes du connecteur CN502. L'amplificateur fonctionne uniquement avec une certaine combinaison de niveaux logiques sur ses entrées de commande (la broche 4 est haute, la broche 5 est basse). Cette propriété est utilisée pour empêcher la reproduction de signaux déformés et d'interférences lors de l'installation des nœuds IVP dans l'état initial et du lancement des programmes. Parfois, l'amplificateur NJM2174 est remplacé par des analogues fonctionnels avec des clés électroniques supplémentaires pour bloquer les sorties. Il n'y a pas de telles clés dans le NJM2174, leurs conclusions (2 et 13) ne sont pas utilisées, cependant, les conducteurs imprimés qui y vont (indiqués par des pointillés) lignes) sont toujours sur le plateau. Le lecteur de CD-ROM KSM-701BAM est connecté aux connecteurs CN702 et CN440, électriquement compatibles avec celui utilisé dans les modèles "PlayStation" précédents ([2], Fig. 22), mais avec un câble de connexion d'une longueur et d'une configuration différentes. Le laser semi-conducteur de la tête du lecteur optique est inclus dans le circuit collecteur du transistor Q701 2SB1132. Le courant laser est régulé par une résistance d'ajustement située dans le variateur. Indirectement, ce courant peut être estimé à partir de la chute de tension aux bornes des résistances R52, R53 (0,66 ... 0,88 V correspondent à 60 ... 80 mA). Les signaux des photodétecteurs de la tête optique sont envoyés aux entrées du microcircuit IC723 CXA2575N, qui remplit les fonctions d'amplification, de correction de fréquence et de prétraitement. Un traitement ultérieur a déjà lieu dans le VLSI IC732. Il génère également des signaux de commande pour les moteurs électriques et les électro-aimants du lecteur de CD-ROM, qui sont envoyés aux nœuds correspondants via les amplificateurs de puissance de la puce IC722 BA5977FP. Ses homologues sont le BA5947FR AN8732SB. Les puces BA6392FP, BA6397FR, BA6398FP installées dans les premiers modèles « PlayStation » diffèrent du BA5977FP par l'affectation des broches. Le bouton SB301 est relié mécaniquement à la serrure du compartiment dans lequel est installé le disque de jeu. Lorsqu'il est ouvert, les contacts sont ouverts. L'unité système "PS one" est alimentée par une tension constante de 7,5 V à partir d'une alimentation secteur externe - un adaptateur réseau, dont le circuit sera abordé dans la section suivante. Sur la carte processeur, toutes les autres tensions nécessaires au fonctionnement de ses nœuds sont obtenues à partir de cette tension. Le schéma électrique des circuits d'alimentation de la carte processeur est illustré à la fig. 4.
La tension de 7,5 V est fournie depuis le connecteur J001 via le fusible PS600, le filtre FB001 et le bouton-poussoir S001. La diode Zener D1001 protège la carte processeur contre l'application accidentelle d'une tension trop élevée ou incorrecte au connecteur 004. Le courant très élevé circulant dans ces cas à travers la diode Zener ouverte entraîne le grillage du fusible PS600 ou le déclenchement de la protection de l'adaptateur réseau. Grâce aux fusibles PS004, PS601-PS603, la tension d'alimentation d'entrée est répartie entre plusieurs groupes de consommateurs. Les tensions dans les circuits U1, U2 (3,6 V) et U3, U4 (5 V) sont stabilisées par des régulateurs linéaires intégrés, respectivement, IC602 LP2985AIM5-3.5 et IC601 MC78M05CDT, et la tension de sortie du second (5 V) sert de l'entrée pour le premier. Une tension de 5 V est fournie aux circuits U6 et U7,5 sans stabilisation supplémentaire. La tension de 3,5 V dans le circuit U7-U9 provient d'un régulateur à découpage dont les principaux éléments sont le transistor clé Q602 VCX52, la diode d'amortissement D601, l'inductance de stockage L603 et le contrôleur de largeur d'impulsion (SHI) IC607 TL594CPW. Il est similaire au célèbre TL494 (KR1114EU4), dont une brève description et le principe de fonctionnement peuvent être trouvés, par exemple, dans [3]. Parfois, au lieu d'IC607, une puce IC606 TL594CD est installée à un endroit spécialement prévu sur la carte, qui ne diffère que par la conception du boîtier. La résistance R16 sert de capteur de courant de charge pour le stabilisateur. Tous les circuits de puissance sont équipés de filtres LC qui lissent les condensateurs à oxyde et bloquent les céramiques. Au total, plus d'une centaine de ces condensateurs sont répartis assez uniformément sur la surface du circuit imprimé. La LED D003 sert d'indicateur de l'inclusion de l'IVP. Il s'allume lorsqu'il y a une tension de 7,5 V après le fusible PS603 et de 3,5 V à la sortie du régulateur à découpage. L'une des différences entre "PS one" et les modèles précédents est l'absence d'un bouton RESET spécial pour réinitialiser le système à son état d'origine. Le signal de réglage initial RES est généré automatiquement à chaque fois que le décodeur est allumé par l'interrupteur S001 ou après une diminution d'urgence à court terme et un retour à la valeur nominale de la tension d'alimentation de 7,5 V. Après la mise sous tension, le vibrateur unique IC003 génère une impulsion de bas niveau sur la broche 1, dont la durée (0,2 ... 0,3 s) dépend de la valeur du condensateur C4. L'ensemble transistor amplificateur Q004 amène au niveau requis de puissance d'impulsion, | qui, à travers le filtre FB601C18, entre dans les entrées de l'installation initiale des microcircuits de la carte processeur. Lorsque la tension d'alimentation d'entrée descend en dessous de 6 V, la diode Zener D002 se ferme et le transistor Q002 s'ouvre, shuntant le circuit R3C3. Le vibrateur unique IC003 perçoit une forte diminution de tension sur sa broche 2 comme une coupure de courant, et après avoir rétabli la tension nominale dans le circuit 7,5 V et fermé le transistor Q002, il génère une impulsion de réglage initiale. Dans certains cas de la carte processeur, le conditionneur de signal RES est la puce Q002, pour laquelle il y a une place. Dans ce cas, la puce IC003 et certains autres éléments associés ne sont pas installés. ADAPTATEUR POUR COURANT ALTERNATIF Le bloc d'alimentation à distance de l'IVP "PS one", communément appelé adaptateur réseau, est exceptionnellement léger (180 g) et fin. Ses dimensions sont de 57x88x30 mm. Il ne dispose pas du transformateur abaisseur habituel pour une fréquence de 50 Hz, puisqu'un convertisseur de tension haute fréquence avec un rendement de 70 ... 78 % est utilisé. Tension de sortie nominale - 7,5 V (en fait - 7,7 V, évidemment, pour compenser la chute de tension sur la résistance des fils du cordon de connexion de 1,8 m de long). La tension ne change que de 0,3 % à un courant de charge allant jusqu'à 2 A, et à 2,8 A, la protection contre les surcharges est activée. La plage d'ondulations est de 20 à 60 mV. Veuillez noter que les adaptateurs des modèles japonais et américains « PS one » ne sont pas adaptés à une utilisation dans les pays de la CEI, car ils sont conçus pour une tension secteur différente. Le diagramme schématique de l'adaptateur SCPH-114, fabriqué en Chine sous licence de SCEI, est illustré à la fig. 5. Veuillez noter que de nombreux éléments de circuit (résistances et condensateurs) sont constitués de plusieurs connectés en série ou en parallèle. Dans certains cas, cela est fait afin de ne pas dépasser les valeurs de puissance ou de tension autorisées, dans d'autres, pour régler avec précision la résistance requise. Les désignations de position des éléments de chacun de ces groupes se distinguent par des indices de lettres ayant les mêmes numéros de série. Dans les références à des groupes d'éléments par texte, les index sont généralement omis.
Comme il n'y a pas d'interrupteur dans l'adaptateur, celui-ci fonctionne tout le temps tant que la fiche intégrée CN001 est insérée dans la prise secteur, et une absence prolongée de charge est autorisée. Le circuit d'entrée est protégé contre les surcharges par un fusible F1 et contre les perturbations par un filtre LC CX1FL1. Des désignations de référence non conventionnelles sont données aux condensateurs CX1 et CY1 pour souligner leur conception particulière. De tels condensateurs sont spécialement conçus pour supprimer les interférences impulsionnelles et haute fréquence. La résistance R1 égalise les potentiels des fils réseau et du fil commun de l'IVP, empêchant l'accumulation de charge statique. Un pont de diodes redressé D1A-D1D et un condensateur lissé C1 fournissent une tension à un onduleur flyback monocycle basé sur un transistor à effet de champ Q1 et un transformateur T1. Chaîne D2R2R3C2 - amortissement. La tension de l'enroulement III du transformateur, redressée par un ensemble de diodes Schottky CR51, est introduite à la sortie de l'adaptateur (connecteur CN002). Le circuit R51C51 supprime les pics de tension inverse des diodes. Le condensateur C52 et le filtre L51C53 atténuent les ondulations. La tension de sortie de l'adaptateur est stabilisée par la méthode de la largeur d'impulsion. Des impulsions de commande d'une amplitude de 10 ... 11 V et d'une fréquence de 60 kHz sont envoyées à la grille du transistor Q1 à partir de la sortie du contrôleur SHI IC1. Leur rapport cyclique dépend du courant collecteur du phototransistor de l'optocoupleur IC2, inclus dans le circuit broche 2 du contrôleur SHI. Le courant dépend de l'éclairage créé par la diode électroluminescente de l'optocoupleur inclus dans le circuit de sortie de l'amplificateur de signal d'erreur sur le transistor Q51. Le signal d'erreur est la différence entre la partie de la tension de sortie de l'adaptateur, extraite du diviseur résistif R53R54, et celle de l'exemple, extraite de la diode Zener ZD51. Cela ferme la boucle de rétroaction stabilisatrice. Le contrôleur SHI installé dans l'adaptateur est un analogue de la puce NCP1200 d'ON Semiconductor. Il est fabriqué à l'aide d'une technologie qui permet de placer des circuits basse et haute tension (jusqu'à 450 V) sur une seule puce. Une tension unipolaire pulsée de 50 Hz avec une amplitude de 300 V est appliquée à la broche 8 de IC1 via la diode D1. À l'intérieur du microcircuit (entre les broches 8 et 6), il y a une sorte de "résistance d'extinction" - une source de courant de 50 ... 2 mA commutée à une fréquence d'environ 4 kHz sur un transistor à effet de champ. Ce courant charge le condensateur C6 connecté à la borne 3 à une tension d'environ 11V, qui alimente les composants basse tension du microcircuit. La tension est maintenue dans des limites acceptables lorsque la variable d'entrée change dans la plage de 100 à 380 V. La puissance dissipée par la « résistance » ne dépasse pas 0,25 W. Diode D1 - basse tension. En fonctionnement normal, la tension inverse qui lui est appliquée ne dépasse pas 0,7 V - la chute de tension sur l'une des diodes du pont D1A-D1D. Cependant, la commutation asynchrone de la source de courant interne avec le réseau d'alimentation conduit parfois à une augmentation inacceptable à court terme de la tension aux bornes de la diode. Ce phénomène élimine la résistance R15. L'entrée 3 du contrôleur SHI IC1 reçoit un signal de capteur de courant - résistance R8 dans le circuit source du transistor Q1. Lorsque l'adaptateur fonctionne sans charge, le contrôleur SHI passe à un mode avec un taux de répétition d'impulsions réduit, facilitant le fonctionnement du transistor Q1 et réduisant la consommation d'énergie du réseau. Lorsque le courant est surchargé, la génération devient discontinue. De courtes rafales d'impulsions de commande sont répétées toutes les 0,7 s. Les transistors Q2 et Q3 sont connectés dans un circuit analogique à thyristors. Tant que la tension à la sortie du redresseur auxiliaire (enroulement II du transformateur T1, diode D4 et condensateur C4) est inférieure à la tension de stabilisation de la diode Zener ZD2, les deux transistors sont fermés. Dans le cas d'une augmentation de la tension secteur de 40 ... 50 %, la tension aux bornes du condensateur C4 augmente proportionnellement et la diode Zener ZD2 s'ouvre. Le courant circulant à travers la résistance R10 ouvre le "thyristor" Q2Q3, qui shunte le circuit broche 2 du contrôleur SHI IC1, interdisant le fonctionnement de ce dernier et de l'adaptateur dans son ensemble. Il n'y a pas de retour automatique au mode de fonctionnement dans ce cas. La fiche CN001 doit être retirée de la prise et réinsérée. La thermistance NTC1 est un élément de sécurité. Lorsque l'adaptateur surchauffe, sa résistance diminue, ce qui devrait conduire à l'ouverture du "thyristor" Q2Q3 et au blocage du contrôleur SHI IC1. Mais en pratique, la protection ne fonctionne pas, même si les bornes de la thermistance sont fermées. Cela est dû à la valeur trop grande de la résistance R14, qui devrait être réduite à 10 kOhm. littérature
Auteur : S. Ryumik, Tchernihiv, Ukraine
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