В комплект поставки "PS one", кроме системного блока (консоли), входят джойстик DUAL SHOCK, выносной сетевой адаптер и кабель для подключения к телевизору. Демонстрационный CD отсутствует. Кабель и джойстики всех моделей "PlayStation" унифицированы. Схемы находящейся в системном блоке процессорной платы и сетевого адаптера рассмотрены ниже. Это не официальные документы изготовителя ИВП, они - результат анализа печатных плат нескольких экземпляров приставки. Позиционные обозначения большинства элементов даны в соответствии с маркировкой на платах. К сожалению, установленные на процессорной плате чип-резисторы и керамические чип-конденсаторы не маркированы. Поэтому номера в их позиционных обозначениях "фирменным" не соответствуют. Номинальная мощность чип-резисторов определена по их типоразмерам: 1206 - 0,25 Вт; 0805 - 0,125 Вт; 0603 и 0402 -0,063 Вт.
ПРОЦЕССОРНАЯ ПЛАТА
Полная схема этой главной составной части видеоприставки условно разбита на несколько. Рис. 1 содержит узлы вычислительной системы ИВП, в основе которой 208-выводная СБИС 1С 103 CXD8606CQ. Кроме 32-разрядного процессорного RISC-ядра, совместимого с R3000A фирмы MIPS, она содержит память программ (4 Кбайт), память данных (1 Кбайт), блок регистров общего назначения, графический ускоритель GTE (Graphic Transfer Engine), контроллеры прямого доступа к памяти, прерываний, внешнего динамического ОЗУ и кэш-памяти, три 16-разрядных счетчика-таймера, два последовательных порта ввода-вывода, JPEG-декодер. Процессор тактирован сигналом CLK. На вывод 76 ЦП через цепь R25C115 поступает сигнал RES, устанавливающий систему в начальное состояние. Включенные последовательно в цепи некоторых выводов СБИС низкоомные резисторы служат для устранения "звона" на перепадах импульсов.
(нажмите для увеличения)
Высокоскоростной 32-разрядной шиной данных CD0-CD31 и шиной адреса CA0-СА9 ЦП связан с динамическим ОЗУ IC106 K4Q153212M-JC60 объемом 2 Мбайт. Ранее эту микросхему выпускали под названием KM432V515.
Восьмиразрядное масочное ПЗУ IC102 M53403IE-47 - заказное. Последние две цифры (47) названия - номер версии "прошивки" ПЗУ. В официальной спецификации параметров "PS one" фигурирует его объем 512 Кбайт. Однако 20-разрядная шина адреса АО-А19 позволяет обращаться к вдвое большему числу ячеек. Микросхемы ПЗУ, установленные в разных 32-разрядных моделях "PlayStation", взаимозаменяемы. Этим обстоятельством пользуются при ремонте.
Разъемы CN101.1, CN101.2, CN102.1, CN102.2 предназначены для подключения к ИВП джойстиков и карт памяти. Все их входные и выходные цепи защищены от помех и повреждений фильтрами FB117-FB123, стабилитронами и их сборками D101, D103, D104, а также RC-цепями.
Штриховыми линиями на рис. 1 изображена микросхема IC801 PIC12C508A. Это так называемый "mod-chip" - микроконтроллер, запрограммированный таким образом, что обеспечивает запуск игровых CD как фирменного (с темно-фиолетовой поверхностью), так и нефирменного (с серебристой поверхностью) производства разной региональной принадлежности. Место на печатной плате этой микросхеме не предусмотрено, она бывает подключена навесными проводами. В качестве IC801 применяют микроконтроллеры самых разных серий (PIC, AT90S, Z86), зачастую со стертыми названиями и обрезанными "лишними" выводами. Однако те, что предназначены для прежних вариантов "PlayStation", к "PS one" не подходят.
Переходим к рис. 2. Показанный здесь 208-выводный графический процессор IC203 CXD8561CQ по функциональным возможностям эквивалентен ЗD-ускорителям, применяемым в видеокартах IBM PC. Он отвечает за рисование на экране полигонов, вращение и масштабирование спрайтов, закрашивание контуров по алгоритму Гуро. Каждую секунду процессор способен обработать до 360 тысяч полигонов. Общее быстродействие - 66 млн операций в секунду. Разрешающая способность от 256x256 до 640x512 пикселов в телевизионном стандарте PAL или от 256x240 до 640x480 пикселов в стандарте NTSC. Большое число линий связывает графический процессор с ЦП - микросхемой IC103 (см. рис. 1).
(нажмите для увеличения)
Совместно с контроллером IC203 работает видео-ОЗУ IC201 K4G163222A-PC70 - динамическое синхронное, емкостью 16 Мбит. Увеличенная в два раза по сравнению с установленными в прежних моделях информационная емкость микросхемы видео-ОЗУ дала повод говорить об улучшенной графике "PS one". Однако это не так. Из 11 адресных входов АО- А10 микросхемы использованы только десять, вход А8 соединен с общим проводом. Поэтому активны, как и прежде, лишь 8 Мбит видеопамяти.
При подозрении на неисправность видео-ОЗУ (на изображении видны лишние точки или линии) можно попытаться перейти на "запасную" половину микросхемы IC201, отключив ее вывод 30 от общего провода и соединив его с одним из выводов питания микросхемы.
С выходов графического процессора IC203 цифровые восьмиразрядные видеосигналы основных цветов поступают на входы RDO-RD7 (красный), GD0- GD7 (зеленый) и BDO-BD7 (синий) микросхемы IC502 CXA2106R, заменившей две, применявшиеся в ранних моделях ИВП: видеоЦАП и преобразователь сигналов RGB в полный телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC.
Иногда в качестве IC502 установлена микросхема BH7240AKV. Совпадая с CXA2106R по основным характеристикам и назначению большинства выводов, она требует несколько дополнительных элементов, показанных на рис. 2 штриховыми линиями. Места на плате для них предусмотрены.
Выведенные на выходной разъем CN502 цепи видеосигналов снабжены согласующими резисторами, защитными стабилитронами и помехоподавляющими фильтрами. Напряжение +4,9 В, поступающее на тот же разъем через узел токовой защиты на транзисторной сборке Q505, предназначено для питания телевизионного ВЧ модулятора. Максимальный ток нагрузки - 85 мА, остаточный ток после срабатывания защиты не превышает 5 мА.
Обратите внимание, изменилась по сравнению с прежними моделями "PlayStation" нумерация контактов разъема CN502, хотя их взаимное расположение и назначение остались прежними.
Программируемый генератор тактовых сигналов IC204 CY2081SL-509 - заказной. Соотношения между значениями частоты его выходных сигналов и кварцевого резонатора Х201 определяют константы, записанные заводом-изготовителем микросхемы в ее "одноразовое" внутреннее ПЗУ. Индекс 509 в обозначении генератора - номер заказа, в соответствии с которым он запрограммирован. Частоты сигналов указаны на рис. 2.
Часть схемы приставки "PS one", изображенная на рис. 3, включает системы обработки аудио- и управляющих данных и интерфейс CD-ROM. По сравнению с прежними моделями, система обработки цифровых данных "PS one" значительно упрощена, в ней остались только две микросхемы - контроллер IC304 SC430943PB и 16-разрядное динамическое аудиоОЗУ IC310 M11B416256A-35J емкостью 512 Кбайт. Однако выполняемых функций меньше не стало. Ларчик открывается просто - декодер данных CD, буферное статическое ОЗУ емкостью 256 Кбит, распаковщик данных MPEG-1, звуковые процессор и ЦАП вошли в состав 208-выводной СБИС IC732 CXD2938Q, формально относящейся к системе интерфейса CD-ROM. СБИС работает под управлением ЦП IC103, с которым связана множеством линий.
(нажмите для увеличения)
Сформированный СБИС IC732 стереосигнал звука поступает на двухканальный усилитель IC405 NJM2174, а с его выходов через фильтры - на соответствующие контакты разъема CN502. Усилитель работает только при определенной комбинации логических уровней его на управляющих входах (вывод 4 - высокий, вывод 5 - низкий). Это свойство использовано для предотвращения воспроизведения искаженных сигналов и помех во время установки узлов ИВП в исходное состояние и пуска программ.
Иногда усилитель NJM2174 заменяют функциональными аналогами с дополнительными электронными ключами для блокировки выходов.В NJM2174 таких ключей нет, их выводы (2 и 13) не задействованы, однвко идущие к ним печатные проводники (показаны штриховыми линиями) на плате имеются всегда.
К разъемам CN701 и CN702 подключают привод CD-ROM KSM-440BAM, электрически совместимый с использовавшимся в прежних моделях "PlayStation" ([2], рис. 22), но с соединительным шлейфом другой длины и конфигурации. Полупроводниковый лазер оптической головки привода включен в коллекторную цепь транзистора Q701 2SB1132. Ток лазера регулируют подстроечным резистором, находящимся в приводе. Косвенно этот ток можно оценить по падению напряжения на резисторах R52, R53 (0,66...0,88 В соответствуют 60...80 мА).
Сигналы фотоприемников оптической головки поступают на входы микросхемы IC723 CXA2575N, выполняющей функции их усиления, частотной коррекции и предварительной обработки. Дальнейшая обработка происходит уже внутри СБИС IC732. Она же формирует сигналы управления электродвигателями и электромагнитами привода CD-ROM, поступающие на соответствующие узлы через усилители мощности микросхемы IC722 BA5977FP. Ее аналоги- BA5947FR AN8732SB. Установленные в ранних моделях "PlayStation" микросхемы BA6392FP, BA6397FR, BA6398FP отличаются от BA5977FP назначением выводов.
Кнопка SB301 механически связана с замком отсека, в который устанавливают игровой диск. Когда он открыт, контакты разомкнуты.
Системный блок "PS one" питают постоянным напряжением 7,5 В от выносного сетевого блока питания - сетевого адаптера, схема которого будет рассмотрена в следующем разделе. На процессорной плате из этого напряжения получают все другие, необходимые для работы ее узлов. Схема цепей питания процессорной платы приведена на рис. 4.
(нажмите для увеличения)
Напряжение 7,5 В поступает с разъема J001 через плавкую вставку PS600, фильтр FB001 и кнопочный выключатель S001. От случайной подачи на разъем 1001 слишком большого или неправильной полярности напряжения процессорную плату защищает стабилитрон D004. Протекающий в этих случаях через открывшийся стабилитрон очень большой ток приводит к перегоранию плавкой вставки PS600 или срабатыванию защиты сетевого адаптера.
Через плавкие вставки PS004, PS601-PS603 входное питающее напряжение распределяют между несколькими группами потребителей. Напряжения в цепях U1, U2 (3,6 В) и U3, U4 (5 В) стабилизировано линейными интегральными стабилизаторами соответственно IC602 LP2985AIM5-3.5 и IC601 MC78M05CDT, причем выходное напряжение второго (5 В) служит входным для первого.
В цепи U5 и U6 подают напряжение 7,5 В без дополнительной стабилизации. Напряжение 3,5 В в цепи U7-U9 поступает от импульсного стабилизатора, основные элементы которого - ключевой транзистор Q602 ВСХ52, демпфирующий диод D601, накопительный дроссель L603 и широтно-импульсный (ШИ) контроллер IC607 TL594CPW. Он аналогичен известному TL494 (КР1114ЕУ4), краткое описание и принцип действия которого можно найти, например, в [3].
Иногда вместо IC607 на специально предусмотренное на плате место устанавливают микросхему IC606 TL594CD, отличающуюся только конструкцией корпуса. Резистор R16 служит датчиком тока нагрузки стабилизатора.
Во всех цепях питания предусмотрены LC-фильтры, сглаживающие оксидные и блокировочные керамические конденсаторы. Всего по поверхности печатной платы довольно равномерно распределено более сотни таких конденсаторов.
Светодиод D003 служит индикатором включения ИВП. Он светится при наличии напряжений 7,5 В после плавкой вставки PS603 и 3,5 В на выходе импульсного стабилизатора.
Одно из отличий "PS one" от предыдущих моделей - отсутствие специальной кнопки RESET для установки системы в исходное состояние. Сигнал начальной установки RES формируется автоматически при каждом включении приставки выключателем S001 или после аварийного кратковременного снижения и восстановления до номинального значения питающего напряжения 7,5 В.
После включения питания одновибратор IC003 формирует на выводе 1 импульс низкого уровня, длительность которого (0,2...0,3 с) зависит от номинала конденсатора С4. Усилитель на транзисторах сборки Q004 доводит до необ-I ходимого уровня мощность импульса, | который через фильтр FB601C18 поступает на входы начальной установки мик-i росхем процессорной платы.
При уменьшении входного питающего напряжения ниже 6 В закрывается стабилитрон D002, а транзистор Q002 открывается, шунтируя цепь R3C3. Одновибратор IC003 воспринимает резкое снижение напряжения на своем выводе 2 как выключение питания, а после восстановления в цепи 7,5 В номинального напряжения и закрывания транзистора Q002 генерирует импульс начальной установки.
В некоторых экземплярах процессорной платы формирователем сигнала RES служит микросхема Q002, для которой предусмотрено место. В этом случае микросхему IC003 и некоторые другие связанные с ней элементы не устанавливают.
СЕТЕВОЙ АДАПТЕР
Выносной блок питания ИВП "PS one", обычно называемый сетевым адаптером, непривычно легок (180 г) и тонок. Его размеры 57x88x30 мм. В нем нет привычного понижающего трансформатора на частоту 50 Гц, так как применен высокочастотный преобразователь напряжения с КПД 70...78%. Номинальное выходное напряжение - 7,5 В ( фактически - 7,7 В, очевидно, для компенсации падения напряжения на сопротивлении проводов соединительного шнура длиной 1,8 м). Напряжение изменяется всего на 0,3% при токе нагрузки до 2 А, а при 2,8 А срабатывает защита от перегрузки. Размах пульсаций - 20...60 мВ. Учтите, что адаптеры японских и американских моделей "PS one" не подходят для использования в странах СНГ, так как рассчитаны на другое сетевое напряжение.
Схема адаптера SCPH-114, изготовленного в Китае по лицензии фирмы SCEI, приведена на рис. 5. Обратите внимание, многие элементы схемы (резисторы и конденсаторы) составлены из нескольких, соединенных последовательно или параллельно. В одних случаях это сделано, чтобы не превышать допустимые значения мощности или напряжения, в других - для точной установки необходимого сопротивления. Позиционные обозначения элементов в каждой из таких групп различаются буквенными индексами, имея одинаковые порядковые номера. В ссылках на группы элементов по тексту индексы, как правило, опущены.
(нажмите для увеличения)
Так как выключатель в адаптере отсутствует, последний работает все время, пока встроенная вилка CN001 вставлена в сетевую розетку, причем допускается продолжительное отсутствие нагрузки. Входная цепь защищена от перегрузки плавкой вставкой F1 и от помех LC-фильтром CX1FL1. Нетрадиционные позиционные обозначения даны конденсаторам СХ1 и CY1, чтобы подчеркнуть их особую конструкцию. Такие конденсаторы специально предназначены для подавления импульсных и высокочастотных помех. Резистор R1 выравнивает потенциалы проводов сети и общего провода ИВП, предотвращая накопление статического заряда.
Выпрямленным диодным мостом D1A-D1D и сглаженным конденсатором С1 напряжением питают однотактный обратноходовый инвертор на полевом транзисторе Q1 и трансформаторе Т1. Цепь D2R2R3C2 -демпфирующая. Напряжение с обмотки III трансформатора, выпрямленное сборкой диодов Шоттки CR51, поступает на выход адаптера (разъем CN002). Цепь R51C51 подавляет выбросы обратного напряжения на диодах. Конденсатор С52 и фильтр L51C53 сглаживают пульсации.
Выходное напряжение адаптера стабилизировано широтно-импульсным методом. Управляющие импульсы амплитудой 10... 11 В и частотой 60 кГц поступают на затвор транзистора Q1 с выхода ШИ-контроллера IC1. Их скважность зависит от коллекторного тока фототранзистора оптрона IC2, включенного в цепь вывода 2 ШИ-контроллера. Ток зависит от освещенности, создаваемой излучающим диодом оптрона, включенным в выходную цепь усилителя сигнала ошибки на транзисторе Q51. Сигналом ошибки служит разность части выходного напряжения адаптера, снимаемой с резистивного делителя R53R54, и образцового, снимаемого со стабилитрона ZD51. Таким образом замыкается цепь стабилизирующей обратной связи.
Установленный в адаптере ШИ-контроллер - аналог микросхемы NCP1200 фирмы "ON Semiconductor". Он изготовлен по технологии, позволяющей разместить на одном кристалле цепи как низкого, так и высокого (до 450 В) напряжения. Пульсирующее с частотой 50 Гц однополярное напряжение амплитудой 300 В поступает на вывод 8 IC1 через диод D1. Внутри микросхемы (между выводами 8 и 6) имеется своеобразный "гасящий резистор" - коммутируемый с частотой приблизительно 50 кГц источник тока 2.. .4 мА на полевом транзисторе. Этот ток заряжает подключенный к выводу 6 конденсатор C3 до напряжения приблизительно 11В, которым и питаются низковольтные узлы микросхемы. Напряжение удерживается в допустимых пределах при изменении входного переменного в интервале 100...380 В. Рассеиваемая "резистором" мощность не превышает 0,25 Вт.
Диод D1 - низковольтный. При нормальной работе приложенное к нему обратное напряжение не превышает 0,7 В - падения напряжения на одном из диодов моста D1A-D1D. Однако несинхронность коммутации внутреннего источника тока с питающей сетью иногда приводит к кратковременному недопустимому увеличению напряжения на диоде. Это явление устраняет резистор R15.
На вход 3 ШИ-контроллера IC1 поступает сигнал датчика тока - резистора R8 в цепи истока транзистора Q1. При работе адаптера без нагрузки ШИ-контроллер переходит в режим с уменьшенной частотой повторения импульсов, облегчая режим транзистора Q1 и уменьшая потребляемую от сети мощность. При перегрузке по току генерация становится прерывистой. Короткие пачки управляющих импульсов повторяются каждые 0,7 с.
Транзисторы Q2 и Q3 соединены по схеме аналога тиристора. Пока напряжение на выходе вспомогательного выпрямителя (обмотка II трансформатора Т1, диод D4 и конденсатор С4) меньше напряжения стабилизации стабилитрона ZD2, оба транзистора закрыты. В случае повышения сетевого напряжения на 40...50 % пропорционально увеличивается напряжение на конденсаторе С4 и стабилитрон ZD2 открывается. Ток, текущий через резистор R10, открывает "тиристор" Q2Q3, который шунтирует цепь вывода 2 ШИ-контроллера IC1, запрещая работу последнего и адаптера в целом. Автоматического возврата в рабочий режим в данном случае нет. Вилку CN001 необходимо вынуть из розетки и вновь в нее вставить.
Терморезистор NTC1 - элемент безопасности. При перегреве адаптера его сопротивление уменьшается, что должно привести к открыванию "тиристора" Q2Q3 и блокировке ШИ-контроллера IC1. Но на практике защита не срабатывает, даже если замкнуть выводы терморезистора. Виной тому слишком большой номинал резистора R14, который следовало бы уменьшить до 10 кОм.
Литература
Автор: С.Рюмик, г.Чернигов, Украина