Engenharia reversa do amplificador de som de um console portátil popular - discutindo as principais descobertas

No início de maio, o material foi publicado no Hacker News, cujo autor fez a engenharia reversa do amplificador de som instalado no Nintendo Game Boy Color. Vamos discutir o principal.

Anteriormente, falamos sobre o Sound Blaster 1.0 e o mapa para o IBM PC - Innovation SSI-2001 .


^{Foto Elias Castillo / Unsplash}

Game Boy Color foi lançado em 1998, e o console rapidamente se tornou popular. Para ela, várias centenas de jogos de diferentes gêneros foram lançados. Houve horror - por exemplo,Alone in the Dark.

A imersão na atmosfera dos jogos permitiu o suporte de fones de ouvido estéreo e um alto-falante mono embutido. Um microchip com três amplificadores foi responsável por seu trabalho. O programador fã da velha escola e arte Ken Shiriff (Ken Shirriff)realizouengenharia reversa do chip e fez o esquema. Para isso, o engenheiro usou umafoto do cristal, na qual são visíveis várias soluções técnicas incomuns.

Estrutura de cavacos

Em geral, o circuito integrado do dispositivo pode ser dividido em cinco componentes. Bem no meio está o amplificador do alto-falante e, à esquerda dele, grandes transistores de saída. Eles aumentam a potência das oscilações de frequência para os valores operacionais da cabeça dinâmica. O amplificador também contém um par diferencial, espelhos de corrente e outros ICs de serviço.



Os amplificadores de fones de ouvido estão localizados nos cantos superior direito e inferior. Seus estágios de saída consistem em dez transistores conectados em paralelo. Os sistemas compartilham fontes e espelhos atuais - esses componentes são instalados entre amplificadores. Na parte inferior do chip está a lógica de controle. Ela alterna o sistema entre amplificadores para o alto-falante e fones de ouvido.

Recursos do transistor

Ken Shiriff observou em seu Twitter que o amplificador de som do Game Boy contém aproximadamente cem transistores NPN e PNP. Eles consistem em três camadas semicondutoras com um tipo alternativo de condutividade: emissor, base e coletor e são controladas pela corrente. O uso desses transistores não é típico para circuitos digitais, onde os transistores MOS (semicondutores de óxido de metal) são comuns - ao contrário dos transistores bipolares, eles são controlados por tensão.

Um dos moradores do Hacker News em um tópico temático disse que, se o amplificador de som Game Boy fosse desenvolvido em nossos dias, seria a estrutura do CMOS que serviria de base.

O retrochip da Nintendo, baseado em transistores NPN e PNP, também construiu vários circuitos que podem parecer incomuns para circuitos digitais. Mas eles são bastante comuns para CIs analógicos. Um deles são os espelhos de corrente, que desempenham o papel de estabilizadores de corrente. Por exemplo, no diagrama você pode encontrar um espelho de corrente, composto por seis transistores PNP.

Os maiores transistores no circuito são transistores NPN. Eles estão localizados no canto superior esquerdo do IP e desempenham o papel de estágios de saída para o alto-falante.

Resistores e Capacitores

Os resistores no diagrama são longas tiras em zigue-zague feitas de semicondutores do tipo p (silício). Essa abordagem permitiu que os engenheiros economizassem espaço no chip.

Também estão no chip três capacitores grandes - um para cada amplificador. Eles parecem um “sanduíche” de metal, silício e um filme de óxido isolante e desempenham o papel de estabilizadores para amplificadores.

Outros projetos entusiasmados de Game Boy

No ano passado, um engenheiro francês fez a engenharia reversa de SoC para o Game Boy. Ele criou os sistemas de APU , PPU e E / S e os publicou no GitHub . No total, ele passou 191 horas pesquisando todos os compostos e elaborando os desenhos.


^{Photo Hello Sou Nik / Unsplash Os}

entusiastas não apenas conduzem a engenharia reversa de consoles de jogos da velha escola, mas também desenvolvem seus emuladores. No GitHub, você pode encontrar o Mooneye GB no Rust. O emulador suporta o console original da Nintendo e as versões posteriores do console - por exemplo, Game Boy Player, lançado no início dos anos 2000.

Outro projeto da mesma série é o Cinoop . Isto -aberto emulador multi-plataforma (funciona em Windows, DS, GameCube, 3DS, Linux, PSP e PS4), escrito em linguagem C. Um exemplo do trabalho pode ser visto no YouTube - o autor toca no Tetris .

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