Русский видеоDAC - как рассчитать параметры?

[Shiru Otaku]

У меня есть такая проблема. Есть некий компьютерный советский агрегат. При выводе графики используется 256-цветная палитра, задаётся она аналоговым DAC-ом. Мне нужно расчитать эту палитру (уровни напряжения на выходе DAC'а). В теории и расчётах я слабо понимаю, сам посчитать не смог. Попытался замоделить в Electronic Workbench - получается полная ерунда.

Схема такая: выход с видеоконтроллера через инверторы на К155ЛН2 (с открытым коллектором) идёт на каналы R,G,B. Каждый сделан на трёхкаскадном усилителе тока (как я понимаю, правильно?). Схема одного канала такая:



Транзисторы КТ326БМ. Выход - на соответствующий вход RGB-монитора. Резисторы R0-R2 в каждом каскаде и каждом канале имеют разные номиналы (с 5% допуском). По каналам:

G0 – 750ом G1 – 560ом G2 – 220ом
R0 – 560ом R1 – 360ом R2 – 180ом
B0 – 330ом B1 – 180ом B2 – 130ом

Когда я моделировал схему, у меня вне зависимости от номиналов R получалось одинаковое напряжение для любого из каскадов. Я так полагаю, что так быть не должно (или я намудрил, или модель что-то не учитывает).

Дополнительная морочка - на последний каскад синего канала (B2) битов в палитре нехватило, и туда идёт синхро монитора - непонятно, как это влияет на результат.

Вобщем, прошу намёка - как в этой заморочке разобраться.

[Shaos]

Неее - это не трехкаскадный усилитель - все три транзистора запараллелены. Какая-то замутка с обратной связью и сложением напряжений.

[Shiru Otaku]

Ммм, да, точно, не трёхкаскадный - три отдельных.

Меня сильно смущает, что входной сигнал идёт на эммитер. Я из аналоговой техники ничего сложнее простых УНЧ, мультивибраторов и приёмников прямого усиления не собирал (и было это в детстве), и мне это непонятно - привык, что входной сигнал обычно идёт на базу, управляет открытием транзистора. А тут непонятно - получается, что в зависимости от положения переменного резистора транзисторы будут или открыты, или закрыты. И если открыты - что получится, что через него и резисторы Rn и тот, что 75 ом - будет замыкание источника питания? Мощность у них указана маленькая - 0.125 ватт для всех, кроме 75ом (0.25 ватт).

[SfS]

По идее - это ЦАП с опредленным весовым соотношением разрядов.
Эмиттерными сопротивлениям задается коллекторный ток, а потом все три тока складываются на 75Омном резисторе.
Соотношение между резисторами R1-R2-R3 равно соотношению коллекторных токов транзисторов. А переменным резистором 1К задается общий уровень сигнала.

Одно смущает - что там за инверторы ? А именно - с открытым эмиттером, с открытым коллектором ? Уточни, пожалуйста.

По идее - должны быть с открытым коллектором.

Тогда - при "0" на выходе инвертора - транзистор закрыт. При "1" - открыт и отдает своб долю тока резистору в 75Ом.

[Shiru Otaku]

С открытым коллектором (К155ЛН2), я об этом в первом сообщении написал:)

Т.е., получается, если на вход инвертора идёт 1 - ток на резистор 75ом не отдаётся; и соответственно для полной схемы при цвете 00000000 будет самый яркий белый, а при 11111111 - чёрный?

Теперь главный вопрос - как рассчитать отдаваемый ток? По какой формуле (известно значение R и прочих элементов, параметры транзистора)? Я в этих делах очень плохо понимаю.

[Caro]

Вобщем, прошу намёка - как в этой заморочке разобраться.

Ur = Er*75(R/R0 + G/R1 + B/R2)
Ug = Eg*75(R/G0 + G/G1 + B/G2)
Ub = Eb*75(R/B0 + G/B1 + S/B2)

R,G,B,S - 0|1 (подставлять с учетом инверсии)
Er,Eg,Eb - напряжение с движка потенциометра (минус падение напряжения на переходе б/э транзистора).

[HardWareMan]

Меня сильно смущает, что входной сигнал идёт на эммитер.

Ну что же ты? Это ж типичный каскад с ОБ. Т.е. есть три типа каскадов: ОЭ - общий эмитер, усиливает напряжение; ОК - общий коллектор, усиливает ток; ОБ - общая база, усиливает всего по немногу, но в основном ток. Загляни в справочники по ЦАП, там всегда у старших разрядов дополнительные усилители тока, иначе на лесенке R-2R не получишь линейности. Здесь, думаю, аналогично. Обычное согласование к 75омной (судя по сопру в коллекторе) нагрузке. Если аппарат старый - то так оно и есть: раньше RGB и композит всегда был 75Омным. Например, у 4УСЦТ на 174ХА17 по RGB входам стоят сопротивления на 75 Ом.
А полярность смотреть так: если на эмитере напруга меньше чем на базе - то транзистор откроется и напряжение на коллекторе упадет - его зашунтирует транзистор. А подстроечник, думаю, подбирает оптимальный порог. Кстати, в этом конкретном случае все наоборот - напруга будет расти, т.к. эмитер подключен к +5В.

------------[позже]-------------

Смоделировал в Протеусе - нормальная лесенка. Здесь: http://www.nedopc.org/nedopc/upload/Dac.rar картинка и проект. Правда, я заюзал BC177, но результат нормальный. Так же не нашел нормальный переменник - просто сделал делитель. Юзайте Протеус и выкиньте EWB.

Попытался замоделить в Electronic Workbench - получается полная ерунда.

EWB отдыхает.
PS Забыл сказать - для нормальной работы этой схемы выходы цифры должны быть ОК. Что и видно здесь:

Схема такая: выход с видеоконтроллера через инверторы на К155ЛН2 (с открытым коллектором) идёт на каналы R,G,B. Каждый сделан на трёхкаскадном усилителе тока (как я понимаю, правильно?).

Именно эту микруху (из серии 74хх) я и использовал в проекте. Неровность лесенки из-за неточности в сопротивлениях. ИМХО. Хотя, кто его знает? Может она убирается подстроечником?

[Shiru Otaku]

Всем большое спасибо за помощь.

Ну что же ты? Это ж типичный каскад с ОБ.

Ну ламо я, ламо махрованное:) Не углядел в этом ОБ, честное слово. Я включение транзисторов с ОБ разве что в блоках питания и видел..

Юзайте Протеус и выкиньте EWB.

Сделано.

Вопрос - а можно верить измерениям, сделаным в модели (напряжения на выходе с точностью до сотой вольта, меня такая точность устраивает)? Я подкрутил параметры модели (транзисторы 2N2907, т.к. их указывают аналогом КТ326БМ; делитель у тебя был неправильный - ты убрал 1К напрочь, а надо было добавить по полкило на резистор), померил - вроде вполне адекватные результаты получаются.

С расчётами у меня очень туго:(

[Ronin]

ну вот, я в коммандировку, а тут такие кроксворды
-
для начала скорректирую Камиля (он подумал это RGB а это биты одного канала, и Eg указал "относительно +5в" т.к. тут p-n-p):

Ur = (5-Er)*75*(r0/R0 + r1/R1 + r2/R2)
Ub = (5-Eb)*75*(b0/R0 + b1/R1 + b2/R2)
Ug = (5-Eg)*75*(g0/R0 + g1/R1 + g2/R2)

r0r1r2, g0g1g2, b0b1b2 - биты ЦАПа (b2=sync) - 0|1 с выхода ЛН2 (открытый коллектор)

Er,Eg,Eb - напряжение с движка потенциометра относительно земли (минус падение напряжения на переходе б/э транзистора, можно просто подставить ~4.5в в формулу вместо 5в). Фактически линейно задают выходное напряжение (видно из формулы).

75 - 75 Ом выходной резистор
R0,R1,R2 - весовые резисторы ЦАПа (по схеме) в Омах.

Подставляй в формулу и юзай. моделировать такое даже лень.
-
>ОЭ - общий эмитер, усиливает напряжение; ОК - общий коллектор, усиливает ток; ОБ - общая база, усиливает всего по немногу, но в основном ток.

сорри но я придерусь
ОЭ - усиливает и ток и напряжение.
ОК (эмиттерный повторитель) усиливает ток, напряжение const.
ОБ усиливает напряжение, ток const - что и использует эта схема, задавая потенциометром базовый ток, который помноженный на эмиттерные резисторы, задает "весовые напряжения" (транзистор является источником тока, все правильно).

>Я включение транзисторов с ОБ разве что в блоках питания и видел

в блоках питания включают с ОК, иногда ОЭ

ОБ используют в высокочастотных каскадах, т.к. заземленная сигнально база (сетка, завтор) очень хорошо развязывает входные и выходные цепи, устраняя самовозбуждение каскада (возникновение паразитной положительной обратной связи).

[HardWareMan]

Я подкрутил параметры модели (транзисторы 2N2907, т.к. их указывают аналогом КТ326БМ; делитель у тебя был неправильный - ты убрал 1К напрочь, а надо было добавить по полкило на резистор), померил - вроде вполне адекватные результаты получаются.

Как оказалось, достаточно добавить по 500 Ом (да, я затупил: 3 ночи было ) и со старыми транзисторами аналогичные результаты. Нижняя ступенька как раз и подбирается подстроечником.

>ОЭ - общий эмитер, усиливает напряжение; ОК - общий коллектор, усиливает ток; ОБ - общая база, усиливает всего по немногу, но в основном ток.

сорри но я придерусь
ОЭ - усиливает и ток и напряжение.
ОК (эмиттерный повторитель) усиливает ток, напряжение const.
ОБ усиливает напряжение, ток const - что и использует эта схема, задавая потенциометром базовый ток, который помноженный на эмиттерные резисторы, задает "весовые напряжения" (транзистор является источником тока, все правильно).

Возможно: давно было, учился по книжке "Юный радиолюбитель", в далеких 8х... Каскад с ОБ обычно применяют в видеоусилителе (обычно у ЧБ теликов и осциллографах). Эмитером малым напряжением управляет схема, а в коллекторе стоит большое сопро (часто мощное) и подведено почти 200В. Получается малым размахом по входу, можно замутить большой размах по выходу, и при этом практически не боятся пробоя 200В на схему: напряжение пробоя коллектор-эмитер обычно очень большое, во много раз больше чем коллектор-база.

[Shiru Otaku]

Ещё раз спасибо за помощь. Рассчитал напряжения по формуле caro и Ronin'a; померял на модели в Proteus (результаты немного разные, но это понятно). После пересчёта в значения R8G8B8 получился абсолютно идентичный результат для обоих методов расчёта.

Да, забыл внести поправку в первый пост: в канале B только два бита, а третий (на который идёт sync) к выходу канала не подсоединяется (не разглядел поначалу на схеме) - он и идёт на sync.

Единственное, что у меня ещё вызывает вопрос: т.к. максимальные напряжения на выходах R,G,B различаются, то и максимальная яркость каналов различается, и чистого белого в палитре нет (в рассчитанной мной - тоже нет). Это немного странно, всё-таки чёрный и белый должны быть. Я прав насчёт отсутствия белого, или для R/G/B входов мониторов просто нужны разные напряжения (м.б., что-то подстраивалось в самом мониторе)?


По поводу ОБ - могу только повториться, ламо я в этих делах:) Паяльником помахать могу, в логической схеме разобраться могу, а с аналоговыми схемами - не варит голова совершенно. Я электроникой увлекался лет до 14, учился по книжке 'Юный радиолюбитель' Борескова, и расчётов тогда, конечно, не понимал. Этот период радиолюбительства у меня сводился к повторению схем из книжек, на кусках оргалита, проводками, 100-ваттным паяльником, со ржавыми транзисторами и прочими деталями, выковырянными из найденных на свалке приёмников-телевизоров;) А из измерительных приборов были разве что лампочки от фонариков. Потом были всякие поделки на 155-ой серии, а потом увлёкся компьютерами, и электронику потихоньку забросил. Вобщем, не судите строго.

[HardWareMan]

Оки-доки, мистер. Много доков.
А по поводу дизбаланса: у видеокарт тоже были несбалансированные режимы (15 бит - по 5 бит на канал, а 16 бит - в зеленом на 1 бит больше). Но, правда, белый и черный были... Может, сопротивления так подобраны, что при максимальном напряжении на всех каналах белый и получался? Т.е. просто разная разрядность, а размах один. Может, подстроечник это позволяет делать? Проверить бы на агрегате...

[Shiru Otaku]

На видюхах-то всё понятно R5G6B5 или R5G5B5 и один свободный бит. В случае G6 дополнительный бит добавляет младшую градацию - т.е. более плавно регулируется зелёный, как самая яркая (визуально, по восприятию человеческим глазом) из компонент.

В этой-же штуковине максимальные напряжения (по ручным расчётам) получаются такие: R=1.59v, G=1.20v, B=1.35v. Минимальные - ноль. Переменник с делителем - он общий для всех каналов (т.е. с движка идёт на базы всех 8-ми транзисторов). Странно то, что наибольшее напряжение у R, и что у B оно меньше, чем у R. По визуальной яркости самая яркая должна быть зелёная компонента, потом красная, потом синяя.

На агрегате проверить возможности нет:(

Может, сопротивления так подобраны, что при максимальном напряжении на всех каналах белый и получался?

Вот и у меня такое предположение. Правда, в любом случае в палитре нет чистых градаций серого. Если предполагать, что при максимальных напряжениях получается белый, палитра выходит вот такая (#YX):



Иначе вместо белого получается бледно-фиолетовый.

[Ronin]

>Возможно: давно было, учился по книжке "Юный радиолюбитель"

аналогично дык

>Каскад с ОБ обычно применяют в видеоусилителе

его оччень часто применяют радиолюбители в ламповых усилителях мощности КВ-радиостанций. параллельное включение 3х ламп ГУ-50 с возбуждением по катоду - это вообще классика ("три полтинника")

> в канале B только два бита, а третий (на который идёт sync) к выходу канала не подсоединяется (не разглядел поначалу на схеме) - он и идёт на sync.

во, а то я думал - как же это так. вроде мс6106 допускает примешать синк к цвету, но не к красному, а к зеленому

>Я прав насчёт отсутствия белого, или для R/G/B входов мониторов просто нужны разные напряжения (м.б., что-то подстраивалось в самом мониторе)?

а хз их там знает. вообще нормальные мониторы подразумевают одинаковый уровень R,G,B. хотя и допускают регулировку. первое объяснение которое приходит на ум - что их потом еще могли смешивать в композитный Video и для правильного соотношения в ч/б они и отличаются. хотя взглянув на соотношения (G слабее всех) как-то и эта версия не катит (ты их точно не перепутал по схеме ?)...
Ты колись - что там за машина и что за монитор ))))))))

[Shiru Otaku]

а хз их там знает. вообще нормальные мониторы подразумевают одинаковый уровень R,G,B. хотя и допускают регулировку. первое объяснение которое приходит на ум - что их потом еще могли смешивать в композитный Video и для правильного соотношения в ч/б они и отличаются. хотя взглянув на соотношения (G слабее всех) как-то и эта версия не катит (ты их точно не перепутал по схеме ?)...
Ты колись - что там за машина и что за монитор ))))))))

Flood mode on;)

Машина называется ТИА-МЦ-1. Телевизионный игровой автомат многокадровый цветной, разработки 1988 года. Со сменными играми (существовало около десятка), наиболее известная - Конёк-Горбунок. Одна из самых навороченных систем на 580-ом комплекте.

На данный момент их в рабочем виде почти не осталось, пока найден один полурабочий (убит как раз монитор) на Украине. Оттуда получены фотографии документации (даже не сканы; и сама документация - подмоченная ксерокопия), которая шла с агрегатом - общее описание устройства, схема, список деталей. Я эту документацию изучаю с целью выяснения всей необходимой для эмуляции данной системы информации. Ни одного дампа игр с ТИА-МЦ пока нет, и перспективы их получения неизвестны, но это наша история - значит надо собрать всю информацию, какую только возможно. Так сказать, для потомков;)

Соответственно, всё, что я знаю - я знаю из документации, а в ней схемы монитора нет. Зато, похоже, имеются ошибки. Так, кварц в списке деталей указан на 15750кгц; в схеме имеется делитель на 1024 - получается нестандартная строчная частота; а при 16мгц она была-бы строго 15625, и такое значение упоминается в описании работы схемы.

Что там за монитор - неизвестно (может и специальный, но скорее всего сделан из стандартных блоков). Известна только диагональ экрана - 51 сантиметр;)

Каналы и номиналы я точно не перепутал. Но есть некоторая вероятность, что их могли попутать в документации.