GBS-8200 a jeho neduhy

GBS-8200 je pomerne známy upscaler, ktorý relatívne dobre konvertuje rôzne analógové zobrazovacie výstupy z rôznych archaických počítačov a konzol na viacero VGA rozlíšení. Ten môj však mal niekoľko trablov a tak som sa rozhodol, že mu rozpitvem črievka.

Na ebayi bolo dostupných niekoľko typov, ja som pred rokmi šiel po tom modernejšom V4.0. Ale aj z neho je viacero revízií a nie na všetky boli dobré referencie. Kúpa tak bola stávkou do lotérie a ja som ako obyčajne netrafil. Mám konkrétne V4.0 2015.01.15 a od nova ho trápil šum v obraze. Prejavovalo sa to ako zvislé, ledva badateľné pruhy a náhodné biele bodky, menšie ako veľkosť pixelu, takže mi bolo jasné, že je problém buď s filtrovaním napájania, alebo s nejakým časovaním. Zároveň som mal problémy aj s pripojením TTL RGB – obraz sa náhodne rozpadával.

Ako prvý som chcel vyriešiť šum v obraze. Tak som si teda napichol osciloskop na napájanie. Zdroj čo k tomu mám je našťastie dobrý, ale vôbec sa mi nepáčilo čo vidím na výstupe z AMS1117-1.8, ktoré sa stará o vetvu 1.8V. Napätie bolo podivne zubaté, zuby mali frekvenciu okolo 18-22MHz. Pri každom zapnutí inú, takže som sa dovtípil, že regulátor náhodne osciluje. Predpokladal som, že napája SDRAM a asi aj hlavný chip TrueView 5725, takže je dôležité, aby bolo napätie čisté. Prepískal som okolie regulátora a na prvý pohľad som nenašiel nič podozrivé. Preto som si preskúmal datasheet regulátora a hneď na druhý pohľad ma zarazil keramický kondenzátor na výstupe v GBSku. Na mojej doske je to C11 a podľa datasheetu by tam mal byť elektrolyt 22uF. Číňan tam ale osadil 1uF keramičák. Bezostyšne som teda keramičák odfúkol a keďže som nemal po ruke žiadny SMD, na pady som prispájkoval normálny THT 22uF elektrolyt. Po úprave som to rovno vyskúšal.

Na moje potešenie úplne zmizli vertikálne duchy. Síce boli aj pred tým ledva badateľné, ale pri tmavom podklade boli otravné. Elektrolyt vo výstupe regulátora ich úplne odstránil. Čo bohužiaľ nezmizlo boli biele bodky, resp. ich náhodné sneženie po obraze. Pri šaškovaní v menu GBSka som si ale všimol, že pršanie zmizne, keď sa zobrazí zelené pozadie po prepnutí rozlíšenia a neprší to ani vtedy, keď na vstupe nie je signál. Pršanie teda vzniká len pri spracovávaní obrazu zo vstupu. Stále som bol na tom, že sa jedná o nejaký problém s napájaním a tak som sa rozhodol pozrieť sa osciloskopom, čo lezie do a z chipu TrueView. Keďže to už môže byť celkom cvrkot, požičal som si lepší osciloskop a poďho očumovať vstupy a výstupy TrueView.

Samozrejme som zistil, že sa dívam na úplné sci-fi a niektorým priebehom nerozumiem ani prd. Potom som si však všimol, že keď prikladám sondu ku riadiacim signálom SDRAM, tak sa sneženie zhoršuje a zlepšuje podľa toho, ktorého z nich sa dotknem. A začal som šípiť, že problém by mohol byť s časovaním SDRAM. V GBSku mám osadenú pamäť Samsung K4S643232E-TC60, čo je 166MHz 64MB SDRAM. Ja osobne všetko od tejto značky považujem za sračku, takže som sa bližšie pozrel, čo vidím na /RAS, /CAS, atď. Priebehy sa však tvárili normálne. Clock SDRAMky mi osciloskop nameral na 164MHz, čo už je naozaj cvrkot. Jeho priebeh však nebol veľmi lichotivý a TrueView teda môže narážať na nejaké marginálne hodnoty toho, čo SDRAMka dokáže prežuť. Nechápem celkom, prečo to netaktujú na nižší takt, napr. na 133MHz. Bolo by viac priestoru pre tolerancie. Osciloskop bol len dvojkanálový a nedarilo sa mi s ním odmerať, kde by mohol byť problém, ale pri experimentovaní som si všimol, že sneženie úplne zmizne, keď priložím sondu na pin CLK SDRAM. To znamená, že parazitnou kapacitou sondy som buď mierne posunul, alebo zaoblil hrany clocku o toľko, že SDRAM to pomohlo.

Tak mi napadlo, že tomu skúsim pomôcť klasickým spôsobom pomocou kondenzátora. Hoci o práci s týmito frekvenciami viem houno, bol som si vedomý toho, že pri 166MHz tam nemôžem napáliť na šupu 100pF ako v ZX Spectre. Ale povedal som si, že to aj tak vyskúšam úplne barbarsky s drobunkou kapacitou 2.2pF a na moje prekvapenie to viditeľne pomohlo. Takže som bol na správnej ceste a povedal som si, že to proste vyskúšam metódou pokus-omyl. Nechcel som ťahať hore-dole priamo výstup TrueView, a tak som ho najprv oddelil od SDRAM pomocou dvoch 100R odporov na sebe (50 Ohm), lebo nič s nižšou hodnotou v SMD 0603 som nemal. Na funkčnosť GBS to nemalo vplyv, a tak som začal experimentovať s kapacitami. 3.3pF, 4.7pF a 10pF bolo málo, ale bolo vidieť ako sa to lepší. Pri 10pF už bolo bodiek skutočne minimum, ale najbližššiu hodnotu som mal až 22pF a to už zase veciam priťažilo. Tak som tam vrátil 10pF a posadil som mu na chrbát 2.2pF (t.j. spolu 12.2pF) a to bola tá správna hodnota. Sneženie sa úplne stratilo. Až neverím, že som chybu odhalil a opravil takto úplne laicky.

Po odstránení pršania som sa ešte pozrel na rozpadajúci sa obraz, keď na vstupy pripojím TTL RGB. Zohnal som si datasheet TrueView 5725 a pri pohľade do neho to bolo hneď jasné. Na strane 29 sa udáva, že napätie na hociktorom vstupe môže byť maximálne VDD+0.3V, teda 3.6V. Vstup SYNC je pripojený k TrueView len cez 1k odpor, takže pri TTL RGB, kde môže byť napätie kľudne až do 5V, vnútorná ochrana TrueView vstup odpája, preto sa obraz rozpadáva. Riešením je pridať buď další odpor do série s už existujúcim 1k, alebo pridať nejaký terminačný odpor. Oboje si musíte vyskúšať podľa vlastných zariadení. Ja som pôvodne dal 1k do série, a rátam s tým, že zariadenia majú v sebe nejakú termináciu. Ale mám tiež rôzne zariadenia a s dvomi mi to nechodilo, tak som odpor znížil najprv na 720R a potom až na 680R, aby mi chodili všetky. Popravde, radšej by som tam videl poriadny delič, ale už sa mi s tým nechcelo babrať, tak niekedy nabudúce.

GBSko je veľmi univerzálne a už roky mi robí dobrú službu, len tie chyby boli otravné. Teraz už mám od nich pokoj a veľmi sa z toho teším. Netvrdím, že tieto úpravy zaberú aj na tom vašom (lebo ako som spomínal revízií je viacero), ale minimálne stoja za vyskúšanie. Dajte vedieť, či pomohli aj vám.