Spectrum-совместимые компьютеры «Байт»,«Байт-01» и прочие раритеты

6 / 3 205

Подключение к телевизорам и мониторам

Теория

"Просто так" можно подключить "Байт" только к антенному входу телевизора, при этом качество изображения оставляет желать лучшего. Для получения более качественной картинки необходимо подключить "Байт" через RGB-вход, для чего требуется доработка телевизора, если в нём нет RGB-входа. Две схемы для подключения "Байта" к телевизору приведены в руководстве по эксплуатации компьютера. Причём одна схема (упрощенная) не учитывает яркостный сигнал, а вторая (более совершенная) обеспечивает отображение всех 15 цветов с градациями яркости:

Схема подключения ″Байта″ к телевизорам 4-го поколения 4УСЦТ по упрощённой схеме без учёта яркостного сигнала
Схема подключения ″Байта″ к телевизорам 4-го поколения 4УСЦТ по упрощённой схеме без учёта яркостного сигнала
Схема подключения ″Байта″ к телевизорам 4-го поколения 4УСЦТ с использованием яркостного сигнала
Схема подключения ″Байта″ к телевизорам 4-го поколения 4УСЦТ с использованием яркостного сигнала
Схема подключения ″Байта″ к телевизорам 4-го поколения 4УСЦТ по упрощённой схеме без учёта яркостного сигнала
Схема подключения ″Байта″ к телевизорам 4-го поколения 4УСЦТ с использованием яркостного сигнала

В отличие от основного парка Spectrum-совместимых клонов у компьютера "Байт" на RGB-выход выведены раздельные цветовые сигналы и сигнал яркости. Поэтому для получения на экране телевизора (или монитора) полноценной цветной картинки требуется при помощи отдельного внешнего устройства формировать нормальные двухуровневые цветовые сигналы.

Такая же беда при попытке подключения "Байта" к черно-белым телевизорам и мониторам. В компьютере не формируется черно-белый видеосигнал с градациями яркости - это необходимо делать при помощи внешней схемы.

Одним словом - если необходимо подключить "Байт" не через ВЧ-вход, придётся паять.

Разберем вопросы подключения "Байта" к телевизорам и мониторам на примерах.

В приведенных далее схемах даны ориентировочные номиналы резисторов, и при повторении схемы возможно придётся их корректировать!

К телевизорам, оборудованным входом SCART, можно подключить "Байт" по упрощённой схеме без яркостного сигнала. При этом необходимо сделать переходник, потому что ни одна модификация SCART-кабеля несовместима с разводкой RGB-выхода "Байта":

Упрощённое подключение компьютера «Байт» через SCART

Тут всё просто - подаём напрямую на SCART цветовые сигналы, звук и сигнал синхронизации. Яркостной сигнал остаётся не при делах. Соответственно повышенной яркости при BRIGHT=1 мы не увидим.

Для получения двухуровневых цветовых сигналов можно применить простейшую схему на диодах и резисторах:

Получение двухуровневых цветовых сигналов

Принцип функционирования схемы прост: два резистора и диод образуют простейший ЦАП. При BRIGHT=1 диод заперт, и цветовой сигнал почти без ограничения попадает на выход схемы. При BRIGHT=0 лог.0 с яркостного выхода "подсаживает" цветовой сигнал, обеспечивая его низкую интенсивность.

В таком виде схему нельзя подключать прямо к SCART в телевизоре. Проблема кроется в низком входном сопротивлении входов SCART в телевизоре - 75 Ом. Если взять и подключить эту схему "как есть", то на входном резисторе 75 Ом в телевизоре пропадёт большая часть полезного сигнала. В итоге получим сигнал с очень низкой яркостью. Это называется "несогласованность выходного сопротивления устройства и входного сопротивления SCART".

Как один из вариантов можно рассмотреть схему, используемую в компьютере KAY-1024:

Выходные каскады RGB с формированием градаций яркости из схемы компьютера KAY-1024

Также можно ввести согласующий каскад на транзисторе - эмиттерный повторитель, который имеет низкое выходное сопротивление, и поэтому отлично работает с низким входным сопротивлением входов SCART в телевизоре. Само собой разумеется, согласующий каскад потребуется поставить на каждый сигнал - R,G,B! Смотрим следующую схему:

Схема подключения «Байта» через SCART
Схема подключения «Байта» через SCART
Схема подключения «Байта» через SCART

Также можно формировать двухуровневые цветовые сигналы другим путём - при помощи микросхем. Схема при этом получается более сложная, но как бы более правильно работающая:

Ещё одна схема подключения «Байта» через SCART
Ещё одна схема подключения «Байта» через SCART
Ещё одна схема подключения «Байта» через SCART

Для подключения "Байта" к черно-белому монитору (к примеру МС6105) тоже потребуется паять схему с одним каскадом на транзисторе:

Подключение «Байта» к черно-белому монитору

В случае подключения "Байта" к цветому CGA или EGA монитору с ТТЛ-входами (например один из вариантов монитора МС6106) вроде бы всё подходит - и раздельные цвета, и отдельный яркостной сигнал. Но опять беда - монитор требует раздельных синхросигналов - отдельно кадровый синхросигнал и отдельно строчный синхросигнал. В этом случае для разделения синхросигнала на составные части можно использовать микросхему LM1881. Схему её включения можно взять в её даташите. Или, если лень искать даташит, то смотрим статью дальше - там будет всё готовое :)

Проверенная на практике схема получения градаций яркости

Перейдём от теории к практике. Можно превратить Байт в "обычный" Спектрум в плане организации видеовыхода. А именно поставить внутрь компьютера схему формирования сигналов RGB с градациями яркости. Схема платы:

Схема формирования RGB с градациями яркости для компьютера Байт

Схема представляет собой обычный формирователь двухуровневых сигналов RGB. У меня она собрана на отдельной небольшой плате, чтобы она смогла поместиться внутри корпуса компьютера:

Плата для формирования RGB с градациями яркости
Плата для формирования RGB с градациями яркости
Плата для формирования RGB с градациями яркости

Для подключения платы к компьютеру потребуется отпаять три резистора - R160, R161 и R162. Выходные сигналы RGB с платы подключаются к одноименным точкам, обозначенным на фотографии:

Места для подключения платы формирования градаций яркости
Места для подключения платы формирования градаций яркости
Места для подключения платы формирования градаций яркости

На вход платы подаются сигналы RGB и BRIGHT с ТТЛ-уровнями прямо с выхода микросхем DD65, DD70, DD63 и DD1. Кроме этого на плату подаётся питания +5В, которое можно снять с любой микросхемыБлиже всего к месту установки платы расположена микросхема DD77 К155ИД10, питание можно снять с её 8 вывода (GND) и 16 вывода (+5В) компьютера.

Плату можно припаять к верхней крышке ВЧ-модулятора - отогнуть от неё один лепесток и припаять плату к этому лепестку. У меня плата размещена следующим образом:

Размещение платы внутри корпуса компьютера
Размещение платы внутри корпуса компьютера
Размещение платы внутри корпуса компьютера

При таком способе доработки сигнал "BRIGHT" на 7-м контакте RGB-разъёма X6 становится ненужным. Если компьютер "Байт" планируется подключать к телевизору через SCART, то можно на 7-й контакт RGB разъёма вместо BRIGHT подать +5В для сигнала переключения телевизора в режим работы от RGB входа. Для этого необходимо отпаять резистор R167 и подать на контакт платы, обозначенный красной точкой, напряжение +5В:

Место для подключения +5В вместо BRIGHT на разъём X6
Место для подключения +5В вместо BRIGHT на разъём X6
Место для подключения +5В вместо BRIGHT на разъём X6

Проблема повышенной яркости чёрного цвета

Если подключить "Байт" по RGB к телевизору или монитору, можно столкнуться с несколько неприятным эффектом появления градаций яркости для черного цвета. В результате имеет черный цвет с обычной яркостью и с повышенной (при BRIGHT=1). В играх это проявляется визуально следующим образом:

Заметна яркость на черном фоне

На изображении чётко виден черный цвет и серый цвет (это черный при BRIGHT=1).

Почему так происходит? Компьютер просто-напросто "не знает" о том, что у черного цвета не может быть яркости, поэтому яркостный сигнал вырабатывается даже при отображении черного цвета.

Да, это неприятно. Однако проблема решаема. Достаточно в разрыв яркостного сигнала включить схему, которая "отсекает" повышенную яркость при изображении черного цвета. Для этого схема должна отрабатывать следующий алгоритм:

Если R=G=B=0 (чёрный цвет), то на выходе яркостный сигнал делаем равный 0;
В любом другом случае яркостный сигнал передаётся на выход без изменений.

Проще всего сделать подобную схему на логических элементах. Вот, например, несколько вариантов реализации:

Схема правильного формирования яркостного сигнала на К155ЛЕ4

Схема правильного формирования яркостного сигнала на К155ЛЛ1 и К155ЛИ1

Схема правильного формирования яркостного сигнала на К155КП7

Разумеется, сигналы R,G,B,BRIGHT_IN должны быть с TTL-уровнями.

Немного видоизменённая схема на К155КП7 используется в видеоадаптере для "Байта", который описан далее в этом разделе.

Видеоадаптер для "Байта"

Исходя из всего вышесказанного после недолгих раздумий была разработана схема несложного адаптера для подключения "Байта" к:
- цветным телевизорам, оборудованными разъёмом SCART, композитным видеовходом, или входом S-Video;
- компьютерным TV-тюнерам;
- черно-белым мониторам (проверил на МС6105) и телевизорам:
- цветным CGA-мониторам (проверил на МС6106 с цифровым входом).

Схема видеоадаптера для компьютера ″Байт″ (увеличивается по клику мышкой)
Схема видеоадаптера для компьютера ″Байт″ (увеличивается по клику мышкой)
Схема видеоадаптера для компьютера ″Байт″ (увеличивается по клику мышкой)

Адаптер представляет собой конструкцию, собранную из кусков схем из различных источников. Схема PAL-кодера взята с сайта NedoPC, схема смешивания цветовых сигналов и яркостного взята из инструкции к "Байту", а схема формирования черно-белого сигнала заимствована из схемы "Ленинграда-1".

Пояснения по работе адаптера: на микросхемах DD1,DD3, резисторах R1-R11 собрана схема для формирования цветовых сигналов с подмешиванием яркостного сигнала. На транзисторе VT5 и резисторах R12-R14,R18-R21 собран формирователь чёрно-белого изображения для монохромных мониторов и телевизоров. На элементах DD1.6,DD2,5 собран повторитель для синхросигнала, который через диод VD1 подмешивается черно-белому изображению.

На мультиплексоре DD5 выполнена схема, которая убирает сигнал повышенной яркости на чёрном фоне. Суть её работы заключается в том, что при комбинации сигналов R=G=B=0 яркостный сигнал принудительно устанавливается как BRIGHT=0, чтобы не было двух градаций яркости черного цвета.

Благодаря отдельному сигналу яркости появилась возможность подключить "Байт" к CGA-мониторам, которые требуют отдельного сигнала яркости. Но они также требуют раздельных входов для кадрового и строчного синхроимпульсов. Для разделения сигнала синхронизации на кадровые и строчные импульсы используется специализированная микросхема LM1881N. Кадровый синхроимпульс с её выхода инвертируется на элементе DD1.5, потому что цветной монитор МС6106, который я использовал для теста, требует проинвертированный кадровый синхроимпульс. Возможно для других мониторов этого не потребуется. Цветовые сигналы R,G,B и яркостный сигнал I буферированы через микросхемы DD1,DD2 и поданы на разъём для подключения монитора.

Для подключения ко входу SCART цветовые сигналы и сигнал синхронизации пропущены через эмиттерные повторители на транзисторах VT1-VT4 для согласования со входами SCART, которые имеют входное сопротивление 75 Ом. Так же на разъём SCART подаётся аудио-выход с компьютера.

PAL-кодер собран на микросхеме DA2 (CXA1645M). Цветовой баланс регулируется подстроечными резисторами R15-R17. Резистором R22 регулируется размах синхросигнала, подаваемого на микросхему. Задающий генератор на 4,43МГц собран на DD4. На входы неиспользуемых элементов DD4 подано GND (входы КМОП-микросхем нельзя оставлять неподключенными). С выходов DA2 снимаются сигналы для композитного видеовыхода и S-video.

Возможно придётся подобрать номиналы резисторов R6-R8 для получения наиболее приемлемого уровня яркости при BRIGHT=1.

Замена элементов: CXA1645M можно заменить на CXA2075 с некоторыми изменениями схемы. К561ЛН2 заменяется на 74HC04 или 74HC14.

Вот такая конструкция получилась в итоге:

Видеоадаптер для компьютера «Байт»
Видеоадаптер для компьютера «Байт»
Видеоадаптер для компьютера «Байт»
Видеоадаптер для компьютера «Байт»
Видеоадаптер для компьютера «Байт»
Видеоадаптер для компьютера «Байт»
Видеоадаптер для компьютера «Байт»

Помимо "Байта" видеоадаптер можно попробовать использовать с другими компьютерами. Желательно, чтобы их выходы видео имели уровни сигналов, сопоставимые с ТТЛ. Для удобства подключения изготавливается переходник на кабель видеоадаптера, при помощи которого можно подключаться почти к любым разъёмам:

Переходник для видеоадаптера от компьютера «Байт»
Переходник для видеоадаптера от компьютера «Байт»
Переходник для видеоадаптера от компьютера «Байт»

Контакты переходника взяты из поломанных вилок ОНЦ-ВГ.

Немного статистики

На практике, помимо "Байта", к видеоадаптеру удалось успешно подключить компьютеры:
Орион-128;
Орион-про;
Ратон-9003 (не все экземпляры);
Корвет;
Pentagon-128;
Pentagon-48;
Балтик;
игровая приставка Эльф;
ZXM-Phoenix;
KAY-1024;
Profi;
Дельта-С;
Ленинград-1 (с доработкой компьютера);
Квант (Интер) (с доработкой компьютера);
Игровая приставка на микросхеме К145ИК17.

Не захотели работать с видеоадаптером:
МК-88;
Pentagon-1.41.