Reverse Engineering des Klangverstärkers einer beliebten tragbaren Konsole - Erörterung der wichtigsten Ergebnisse

Anfang Mai wurde Material in den Hacker News veröffentlicht, deren Autor den im Nintendo Game Boy Color installierten Klangverstärker rückentwickelte. Wir werden die Hauptsache besprechen.

Zuvor haben wir über Sound Blaster 1.0 und die Karte für den IBM PC - Innovation SSI-2001 gesprochen .


^{Foto Elias Castillo / Unsplash}

Game Boy Color wurde 1998 veröffentlicht und die Konsole wurde schnell populär. Für sie wurden mehrere hundert Spiele verschiedener Genres veröffentlicht. Es gab Horror - zum BeispielAlone in the Dark.

Das Eintauchen in die Atmosphäre von Spielen ermöglichte die Unterstützung von Stereokopfhörern und einem eingebauten Monolautsprecher. Ein Mikrochip mit drei Verstärkern war für ihre Arbeit verantwortlich. Der Programmierer-Fan der alten Schule und Kunst Ken Shiriff (Ken Shirriff)führte einReverse Engineering des Chips durch und erstellte ein Schema. Zu diesem Zweck verwendete der Ingenieur einFoto des Kristalls, auf dem mehrere ungewöhnliche technische Lösungen erkennbar sind.

Chipstruktur

Im Allgemeinen kann die integrierte Schaltung des Geräts in fünf Komponenten unterteilt werden. Rechts in der Mitte befindet sich der Verstärker für den Lautsprecher, und links davon befinden sich große Ausgangstransistoren. Sie erhöhen die Leistung der Frequenzschwingungen auf die Betriebswerte des dynamischen Kopfes. Der Verstärker enthält auch ein Differenzpaar, Stromspiegel und andere Dienst-ICs.



Kopfhörerverstärker befinden sich in der oberen rechten und unteren Ecke. Ihre Ausgangsstufen bestehen aus zehn parallel geschalteten Transistoren. Systeme teilen sich Stromquellen und Stromspiegel - diese Komponenten werden zwischen Verstärkern installiert. Am unteren Rand des Chips befindet sich die Steuerlogik. Sie schaltet das System zwischen Verstärkern für Lautsprecher und Kopfhörer um.

Transistormerkmale

Ken Shiriff bemerkte auf seinem Twitter, dass der Soundverstärker des Game Boy ungefähr hundert NPN- und PNP-Transistoren enthält. Sie bestehen aus drei Halbleiterschichten mit wechselnder Leitfähigkeit: Emitter, Basis und Kollektor und werden durch Strom gesteuert. Die Verwendung dieser Transistoren ist nicht typisch für digitale Schaltungen, bei denen MOS-Transistoren (Metalloxid-Halbleiter) üblich sind - im Gegensatz zu Bipolartransistoren sind sie spannungsgesteuert.

Einer der Bewohner von Hacker News sagte in einem thematischen Thread , wenn der Game Boy-Klangverstärker in unserer Zeit entwickelt würde, wäre es die CMOS-Struktur, die seine Grundlage bilden würde.

Der Nintendo-Retrochip, der auf NPN- und PNP-Transistoren basiert, hat auch mehrere Schaltungen gebaut, die für digitale Schaltungen ungewöhnlich erscheinen könnten. Für analoge ICs sind sie jedoch weit verbreitet. Einer von ihnen sind Stromspiegel, die die Rolle von Stromstabilisatoren spielen. Im Diagramm finden Sie beispielsweise einen Stromspiegel, der aus sechs PNP-Transistoren besteht.

Die größten Transistoren in der Schaltung sind NPN-Transistoren. Sie befinden sich in der oberen linken Ecke des IP und spielen die Rolle der Ausgangsstufen für den Lautsprecher.

Widerstände und Kondensatoren

Die Widerstände im Diagramm sind lange Zickzackstreifen aus p-Halbleiter (Silizium). Dieser Ansatz ermöglichte es den Ingenieuren, Platz auf dem Chip zu sparen.

Auf dem Chip befinden sich auch drei große Kondensatoren - einer für jeden Verstärker. Sie sehen aus wie ein „Sandwich“ aus Metall, Silizium und einem isolierenden Oxidfilm und spielen die Rolle von Stabilisatoren für Verstärker.

Andere Game Boy Enthusiast Projekte

Letztes Jahr hat ein französischer Ingenieur SoC für den Game Boy rückentwickelt. Er erstellte APU- , PPU- und E / A-Systeme und veröffentlichte sie auf GitHub . Insgesamt verbrachte er 191 Stunden damit, nach allen Verbindungen zu suchen und die Zeichnungen zu erstellen.


^{Foto Hallo, ich bin Nik / Unsplash-}

Enthusiasten führen nicht nur das Reverse Engineering von Spielekonsolen der alten Schule durch, sondern entwickeln auch deren Emulatoren. Auf GitHub finden Sie Mooneye GB auf Rust. Der Emulator unterstützt sowohl die ursprüngliche Nintendo-Konsole als auch spätere Konsolenversionen - zum Beispiel Game Boy Player, der Anfang der 2000er Jahre veröffentlicht wurde.

Ein weiteres Projekt in derselben Serie ist Cinoop . Das -Öffnen Sie den Multi-Plattform-Emulator (funktioniert unter Windows, DS, GameCube, 3DS, Linux, PSP und PS4) in C-Sprache. Ein Beispiel der Arbeit kann auf YouTube angesehen werden - der Autor spielt in Tetris .

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