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Ingeniería inversa del amplificador de sonido de una consola portátil popular - discutiendo los principales hallazgos

A principios de mayo, se publicó material en Hacker News, cuyo autor realizó ingeniería inversa del amplificador de sonido instalado en Nintendo Game Boy Color. Discutiremos lo principal.

Anteriormente hablamos sobre Sound Blaster 1.0 y el mapa para la PC IBM - Innovación SSI-2001 .


Photo Elias Castillo / Unsplash

Game Boy Color fue lanzado en 1998, y la consola rápidamente se hizo popular. Para ella, se lanzaron varios cientos de juegos de diferentes géneros. Hubo horror, por ejemplo,Alone in the Dark.

La inmersión en la atmósfera de los juegos permitió el uso de auriculares estéreo y un altavoz mono incorporado. Un microchip con tres amplificadores fue responsable de su trabajo. El programador fanático de la vieja escuela y el arte Ken Shiriff (Ken Shirriff)realizóingeniería inversa del chip y lo hizo esquema. Para esto, el ingeniero usó unafoto del cristal, en la que se notan varias soluciones técnicas inusuales.

Estructura de la viruta


En general, el circuito integrado del dispositivo se puede dividir en cinco componentes. Justo en el medio está el amplificador para el altavoz, y a la izquierda hay grandes transistores de salida. Aumentan la potencia de las oscilaciones de frecuencia a los valores operativos del cabezal dinámico. El amplificador también contiene un par diferencial, espejos de corriente y otros circuitos integrados de servicio.



Los amplificadores de auriculares se encuentran en las esquinas superior derecha e inferior. Sus etapas de salida consisten en diez transistores conectados en paralelo. Los sistemas comparten fuentes de corriente y espejos de corriente: estos componentes se instalan entre amplificadores. En la parte inferior del chip está la lógica de control. Ella cambia el sistema entre amplificadores para el altavoz y los auriculares.

Características del transistor


Ken Shiriff señaló en su Twitter que el amplificador de sonido de Game Boy contiene aproximadamente cien transistores NPN y PNP. Consisten en tres capas semiconductoras con un tipo alterno de conductividad: emisor, base y colector y están controladas por corriente. El uso de estos transistores no es típico en los circuitos digitales, donde los transistores MOS (semiconductores de óxido de metal) son comunes , a diferencia de los transistores bipolares, están controlados por voltaje.

Uno de los residentes de Hacker News en el hilo temático dijo que si el amplificador de sonido Game Boy se desarrollara en nuestro tiempo, entonces sería la estructura CMOS la base.

El retrochip de Nintendo, basado en transistores NPN y PNP, también ha construido varios circuitos que pueden parecer inusuales para los circuitos digitales. Pero son bastante comunes para los circuitos integrados analógicos. Uno de ellos son los espejos actuales, que desempeñan el papel de estabilizadores actuales. Por ejemplo, en el diagrama puede encontrar un espejo actual, que consta de seis transistores PNP.

Los transistores más grandes del circuito son transistores NPN. Están ubicados en la esquina superior izquierda de la IP y desempeñan el papel de etapas de salida para el hablante.

Resistencias y Condensadores


Las resistencias en el diagrama son tiras largas en zigzag hechas de semiconductores de tipo p (silicio). Este enfoque permitió a los ingenieros ahorrar espacio en el chip.

También en el chip hay tres condensadores grandes, uno para cada amplificador. Parecen un "emparedado" de metal, silicio y una película de óxido aislante y desempeñan el papel de estabilizadores para amplificadores.

Otros proyectos de entusiastas de Game Boy


El año pasado, un ingeniero francés realizó ingeniería inversa de SoC para Game Boy. Redactó los sistemas APU , PPU y I / O, y los publicó en GitHub . En total, pasó 191 horas buscando todos los compuestos y dibujando los dibujos.


Photo Hello I'm Nik / Unsplash Los

entusiastas no solo realizan ingeniería inversa de las consolas de juegos de la vieja escuela, sino que también desarrollan sus emuladores. En GitHub, puedes encontrar Mooneye GB en Rust. El emulador admite tanto la consola original de Nintendo como las versiones posteriores de la consola, por ejemplo, Game Boy Player, lanzado a principios de la década de 2000.

Otro proyecto en la misma serie es Cinoop . Eso -abierto emulador multiplataforma (funciona en Windows, DS, GameCube, 3DS, Linux, PSP y PS4), escrito en lenguaje C. Un ejemplo del trabajo se puede ver en YouTube: el autor juega en Tetris .


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