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1、常见电视游戏机结构工作原理及故障检修常见电视游戏机结构、工作原理及故障检修.txt都是一个山的狐狸，你跟我讲什么聊斋，站在离你最近的地方，眺望你对别人的微笑，即使心是百般的疼痛 只为把你的一举一动尽收眼底刺眼的白色，让我明白什么是纯粹的伤害。常见电视游戏机结构、工作原理及故障检修 潘 松1991-12-27 基本配置 1、主机：尺寸为20016060毫米，内部装有电脑板的电视调制器板。 2、号控制盒：两只控制盒分别供两名游戏者使用，都用电缆线与主机连接。 3、电源变换器：由于任天堂类游戏机主机内无电源装置，必须配用电源变换器将交流电变换成直流电，以提供机器电源。在我国使用的电源变换器是将220

2、伏交流市电变换成10伏直流电。 4、高频电缆：是将电视游戏机主机与电视机天线插孔相连的专用高频电缆，用以传输游戏信号。 5、游戏节目卡：是存储不同游戏节目内容的存储器。 另外，还可以配置天线开关转换盒，使电视机的天线插孔能在外接电视天线与游戏机之间进行开关转换，可以避免从看电视节目转换到玩游戏机或者从玩游戏机转换到看电视节目时频繁的插拔高频电缆插头的操作，从而保护了电视的外接端子。 二、任天堂类电视游戏机的工作原理 (一)概 论 目前，国内流行的电视游戏机片号繁多，但主要的还是任天堂系列机，如台湾产“小天才”、“胜天”系列，香港产“海天使”、“智力宝”及国内生产的“小霸王”、“天马”、“宝吉星

3、”、“创造者”等都属于任天堂系列。它们的基本结构及原理相同，所用集成电路也基本一致(少数机稍有区别)。 从电视游戏机系统框图可以看到，220交流电源分别供给显示器(电视机)和电源变换器，经变换降压整流后的脉动电流经稳压器稳定在直流5V后，分送各有关电路。中央处理器和图像处理器对游戏节目卡中存储的程序和数据进行处理，输出视频信号(V)和音频信号(A)，经制式转换和射频调制后，送到显示器_电视机，再经一系列处理，还原为游戏图像与声音，中央处理器通过接口电路不断访问控制器，把各种控制指令读入中央处理器，使游戏按游戏者的意愿(控制信号)进行。 图像处理器、中央处理器和接口电路等，通常装在同一块印制电路

4、板上，是游戏机的主要部分，叫做主机板、主板电路或电脑板。 系统还包括扩充功能的附件，如键盘、遥控器、天线发送器以及立体镜等。 (二)工作原理 任天堂类游戏机电路结构大致由主机(包括电脑板和调制器板)、控制盒和电 源变换器三部分组成。 1、主机工作原理 (1)电脑板原理 电脑板是游戏机的核心，除了节目卡外，由它构成了主机系统。从电脑板电路配置示意图可以看到，晶体振子X与Q2、Q3构成脉冲发生器，提供整个主机的基本时钟信号；U6、U7、U8、U3、U1以及节目卡的只读存贮器ROM组成处理器系统；U5、U4、U2、U4及节目卡中的另一片ROM组成了图像处理器。 中央处理器(CPU) 中央处理器，英文

5、为“Central Processing Unit”，缩写为“CPU”。在任天堂游戏机中央处理器的单元电路图中，IC1是8位NMOS CPU，它也是一种8位单片计算机，具有8位数据线D0D7，直接挂在系统数据总线(DBUS)上；16位地址线A0A15，由于中央处理器6527的地址总线为16位，故可以访问2 16 =65536=641024=64K个存储单元。 图中IC2，74LS139是低功耗肖特基TTL的2线/4线译码器，内有两个机同的译码器。以17脚对应的译码器为例，其中：IG为充许(enable，或译“使能”)端；IA和IB为两条选择输入线；IYOIY3为4条数据输出线。 图中IC3，R

6、AM6116是16K(2K8)CMDS静态随机存储器(RAM)，具有8条数据线D0D7(或者说是输入/输出线，即I/O0I/O7)，11条地址线A0A10，其容量为2K8(即16K)是说它有2048个存储单元，而每个单元中可存放8位二进制数。 中央处理器三条高位地址线A13、A14、A15和RDY(READY，准备就绪)信号加到2线/4线译码器IC2(74LS139或74HC139)的输入端，经译码后，从1Y01Y3、2Y02Y3输出低电平有效的时序信号。基中1Y0、1Y1和2Y3分别作为IC3，RAM6116之18脚；IC4PPU2538之13脚以及游戏卡卡座之44脚中ROM的选通信号。当R

7、DY为高电平时，CPU对外部存储器进行读写运行。当A13A15均为低电平时，1Y0为低电平，选通RAM。当A13为高电平；而A14、A15为低电平时，1Y1为低电平，选能PPU。当A15为高电平时，选通游戏卡中的只读存储器ROM。CPU的时钟信号来自晶振电路，由29脚CLOCK输入。控制信号INP0、INP1控制接口电路IC7、IC8，实现与外部电路的通讯。当INP0为低电平时，CPU与控制器以及扩充插座通讯。当INP1为低电平时，CPU与控制器以及扩充插座通讯。CPU之32脚IRQ、33脚NM1是扩充游戏卡中只读存储器ROM容量的控制信号。CLK10接到控制器和扩充插座，作为加载LOAD信号

8、；CLK11、CLK12接到扩充插座之11和10脚，作为扩充游戏机功能的控制信号。CPU之3脚是系统复位端RES，当电路接通电源，内部拉高电阻对C1充电。起初3脚 为低电平，使CPU复位，随着充电进行，C1上的电压逐步上升到TTL的开门电平时，CPU开始工作。当按下复位RESET开关，3脚接地，CPU复位。CPU复位后进入初始工作状态，首先执行游戏卡中的游戏程序，不断处理与游戏节目有关的数据，把与图像有关的数据写入IC3RAM中的指定区域，同时把音频数字信号经内部D/A转换成模似信号，由1、2脚输出。两路信号经R1RA相加，成为游戏伴音模拟音频信号。 图象处理器(PPU) 图象处理器，英文为“

9、Peripheral Processing Unit”，缩写为PPU，因为它在任天堂一类家用电视游戏机中，主要处理的是图象视频信号，所以叫做图象处理器或者视频处理器。从图象处理器的单元电路图中可以看到，它主要包括专用图象处理器IC4、视频随机存取存储器(VRAM)IC6以及地址锁存器IC5。 在这里，PPU是6528或6538，它有8条数据线D0D7，挂在CPU数据总线(DBUS)上，PPU通过它们接收CPU和存储器的数据，交换信息。PPU有3条地址线A0A2与CPU地址总线(ADD BUS)相连，接收CPU来的地址信号。它还有8条数据/地址复用线AD0AD7与IC6(VRAM)和游戏卡中的V

10、ROM的8条数据总线相连，同时通过地址锁存器IC5把AD0AD7上的低8位地址信号锁存到地址总线上，并与PPU(IC4)的PA8PA12共同组成13位地址总线，用于对VRAM和VROM寻址。 IC5，74LS373(74HC373)是低功耗肖特基TTL8D锁存器，74H373是高速CMOS器件，功能与74LS373相同，两者可以互换。74LS373内有8个相同的D型(三态同相)锁存器，由两个控制端(11脚G或EN；1脚OUT、CONT、OE)控制。当OE接地时，若G为高电平，74LS373接收由PPU输出的地址信号；如果G为低电平，则将地址信号锁存。 当PPU对IC6(VRAM)和游戏卡中的V

11、ROM进行操作时，首先将低8位地址信号输出到AD0AD7，然后由39脚ALE输出一个正脉冲。在ALE的下降边沿作用下，把地址信号锁存在IC5的输出端1Q8Q；再从PA8PA12输出高位地址信号，从AD0AD7上交换数据。25脚PGSEL为低电平VROM的选通信号，由IC4(PPU)的25脚接至游戏卡座的56脚。如果PGSEL为低电平时，选通游戏卡中的VROM，PPU读取VROM中的图像数据；如果PGSEL为高电平时，VROM的数据线与PPU的数据线脱开，同时PGSEL经反相后变为低电平，选通IC6(VRAM)，对VRAM进行读写运行。24脚DMOE信号是IC6(VRAM)的输出功能(DE)信号

12、，也是游戏卡中VROM的只读控制信号(由PPU之24脚到游戏卡卡座之17脚)，这就决定了VRAM和VROM只能单独与PPU通讯。 当CPU通过1Y1将低电平信号加在PPU的13脚CS时，PPU被选通。CPU通过R/W信号控制PPU的1脚进行读/写运行。PPU处理接收到的信号，既产生显示器需要的行、场同步信号；又同时对VRAM、VROM进行读/写运行。先是按CPU的指令从游戏卡VROM中读出一幅图象的数据，并存放在VRAM指定的存储单元中。在电视扫描显示期间，PPU把VRAM中的一幅图象的数据读出，并进行变换、配色、重新编码，产生复合视频信号，从它的21脚输出。Q1(2SA937)把PPU输出的

13、视频信号放大，并送到调制板。 接口电路 任天堂类游戏机的接口电路主要由IC7、IC8两片六总线驱动器74HC368组成。 74HC368是六反相三态缓冲/线驱动器，内有6个相同的高速CMOS反相器。每三个反相器共用一个控制端G，例如27脚间三个反相器的公共控制端为G1(1脚)。G1和G2为低电平有效。当G1=0时，三个反相器与普通反相器一样工作；当G1=1时，三个反相器的输出端Y1、Y2、Y3便处于悬浮即高阻状态。这就是所谓的三态反相器或驱动器，其特点是除了输出为1和0两种工作状态外，还有输出端为悬浮高阻的第三态。这种三态器件主要用于驱动总线。因为总线上常常接有多个器件，而且有些器件并非同时工

14、作，通常在同一时刻只允许一个器件(例如一个开关或一个反相器)驱动总线。此时，不驱动总线的器件应“脱离”总线，而上述第三态便可实现自动脱离总线的目的。 进行游戏时，以控制盒、光电枪、键盘、遥控器、驱动器等发出的外部控制信号都将通过接口电路挂在CPU数据总线上。控制盒和控制盒分别通过主电路板上的插座(CZ1)和(CZ2)与接口电路相连，其它控制附件，如光电枪等，均经过扩充插座(CZ3)与接口电路相连。 进行游戏时，CPU的INP0为低电平，选通了IC7的F1F4，CPU的CLK10分别通过CZ1的3脚和CZ2的3脚，向控制盒的和分别送去加载的(LOAD)信号；CPU的RDY经IC7_F3反相后送到

15、控制盒的2脚，于是控制盒发出的串行控制信号(DATA，经IC7_F1反相驱动后加在CPU的数据线D0上，从而控制游戏画面。此时，CPU的INP1为高电平，IC8的G1为高电平，IC8的F1F4不能选通，控制盒没有CLK信号，DATA数据与D0数据线脱离，因而控制盒操作无效。当第一游戏者“游戏结束后”，CPU把INP1置于低电平，使控制盒的DATA信号脱离D0数据线，而控制盒的DATA信号挂在D0线。这样，控制盒操作有效，控制盒操作无效。这就是两人轮流玩游戏的情况。在一些两人同时游戏的节目中，两个控制盒控制同一画面的不同游戏主角，如古巴战士中两位战士同时加入战斗。这时，CPU分时访问两个控制盒，

16、两人就可同时进行游戏。两个控制盒的分时传输就是由接口电路实现的。光电枪、键盘等的数据信号分别通过接口电路挂在D2、D3、D4数据线上。IC7的15脚G2接地，F5、F6作为一般反相驱动器使用。 从CPU电路输出的音频信号AUP通过一个1F的电容器加在IC7_F6的输入端，通过IC7_F6、电阻R3组成的放大器放大后送到调制板。RM是集成电阻排，它是把若干只电阻封装在一起，这样缩小了体积，提高了可靠性，使装配更加方便。 时钟电路 中央处理器、图像处理器以及接口电路等都必须按照一定的时间顺序执行相关的控制指令，因此需要设置一个统一的时间标准。这就是时钟电路。它实质上就是一个标准的脉冲发生器，通常又

17、叫做时钟脉冲发生器。 任天堂类游戏机的时钟电路有两种形式。差异仅仅时时钟电路图A中的C1并联了五个微调电容C1，以便用于校准晶体振荡频率。早期的NTSC制主机板上多为这种电路。图中，Q1、TX、C1、C2等构成时钟脉冲发生器，产生的高频脉冲用作CPU和PPU的时钟。时钟脉冲的一路经C4到PPU的18脚；另一路经射极跟随器Q2及C5到CPU的29脚。高频永冲的频率由晶体振荡器TX决定，常见的有：21.47727MHZ、21.251465MHZ、以及26.601712MHZ三种，这是根据不同的机型，使用不同的CPU和PPU而定的。 从任天堂类主机板上三种不同时钟晶体振荡频率与CPU和PPU的配合框

18、图中可以看到，图(a)为原装任天堂机，输出NTSC制式视频信号；图(b)由于使用了直接输出PAL_D制式视频信号的PPU，所以CPU和PPU的时钟信号各自独立。有的游戏机主电路板上也是按这种方案设计的，但 在安装时，却用了单一的时钟电路，也就是图(c)这种形式。 上述三种电路实际应用情况如下：图(a)中的电路是早期进入中国市场的机型。这种原装主机电路板质量较好，而且兼容性好，不择卡。缺点是输出信号是NTSC制式，在我国使用时，需要增加制式转换电路，既增加成本，又使维修更困难。图(b)是一种过渡形式，虽然也能直接输出PAL_D制式的信号，但由于CPU和PPU的时钟脉冲各自独立，在高频情况，极易相

19、互干扰，造成图象质量不太理想。图(c)中的电路是一种最佳方案。这种方案，已被现在流行的仿任天堂红白机、小天才以及其兼容机种广泛采用。这种方案也有一些缺点：CPU和PPU大多是港台地区根据PAL_D制式的要求而重新设计制造的，因而对一些游戏卡不能够百分之百地兼容。 (2)调制板原理 射频调制器和制式转换电路以及稳压电路等，常常装在一块印制电路板上，这块板通常叫做“调制板”。 射频调制器 从任天堂类电视游戏机的射频调制器原理框图可以看出，射频调制器分为伴音载波振荡器、混频电路、射频调制电路以及图象载波振荡器部分。之所以先将音频信号用6.5MHZ频率调制(调频)，是因为我国的电视伴音载频比图象载频高

20、6.5MHZ。在混频电路中，伴音调频信号与未经调制的视频信号混合成全电视信号送到射频调制电路。在射频调制电路中，全电视信号对图象载波进行幅度调制(调幅)，从而形成适合我国电视接受的射频信号。 常见的家庭电视游戏机射频调制器电路如图所示。Q1及其周围元件构成电容三点式可变电抗伴音载波振荡器，它的中心频率(载频)为6.5MHZ。音频信号通过R4、C4控制该振荡器的振荡频率，从而产生伴音调频信号。 视频信号一路经R9输出到外壳上的视频插孔，一路经C9、R11、R12等阻容网络送到A点，与伴音调频信号混合成为全电视信号送到射频调制电路。在射频调制电路中，全电视信号作为调制信号经D1、D2以及T2加到Q

21、2的集电极，对图象载波进行幅度调制，调制后由C15、R17输出射频信号。 射频调制器的结构有两大类。一类使用成品调制盒，盒中电路的地线直接与金属外壳相连，引出三根引线_音频输入线、视频输入线、电源线。射频输出的插座直接固定在外壳上，外壳顶部有两上小孔，分别为射频振荡器和伴音载频的微调磁芯孔。还有一类则是射频调制器元件全部焊在调制板上，调试完毕加屏蔽罩。屏蔽罩顶部相对于微调电感的部位，也留有供调试用小孔。 制式转换电路 NTSC制视频调制信号需转换为PAL_D制式视频信号后，才能适应我国电视机的要求。制式转换电路的形式较多，现以其中一种作简单介绍。从调试板电路图可以看出，NTSC制视频信号经Q1

22、Q3三路分离后送到IC3进行处理，并由Q1的发射极送到射频调制器。IC3是PAL可编程门阵列芯片，把复杂的逻辑电路通过专用编程器固化在一块芯片上。早期游戏机使用的制式转换电路有：TC17G008AP0054、NA5060等。 NTSC制式是1953正式用于广播的第一个彩色电视制式，它与PAL制式、SECAM制式在选取色差信号方面的差别是：NTSC制式考虑到人眼对某些颜色分辨力较高，而对另一些颜色分辨力则很低的特点，采用不同的带宽来传送。为了传送足供人眼利用而又无多余的信息，I信号的带宽比Q信号的要宽。在传送时色度信号的I分量用1.5MHZ的带宽传送，而Q分量用0.5HZ的带宽来传送。这不仅进一

23、步节约了色信号的带宽，而且还照顾到了人眼视觉对没颜色的分辨力有差异的特性。 NTSC制式的亮度信息带宽为4.2MHZ，色度信号采用正交平衡调幅方式，副载频选为fsc=3.579545MHZ，使色度信号的频谱为准确的半行频间置。NTSC制式的色度信号的Q分量以双边带传送，而I分量则是具有上边带约0.5MHZ、下边带1.5MHZ的残留边带方式，其频谱图如图所示。 稳压电路 稳压电路或电源电路，一般由两部分组成。一部分即10V电源组件，里面有个变压器，以及整流二极管、滤波电容等。使用时直接插在220V交流电源插座上，经一段导线把10V纹波较大的直流电送到主机内调制板上的稳压电路。稳压电路通常由集成稳

24、压器及滤波电容等组成。大多数机型采用7805集成稳压器。由于7805发热量较大，如果散热条件不好，是容易烧坏的。稳压电路原理图如图所示。 经稳压滤波后的直流电源送到主机正面左侧的电源开关上。接通开关，各单元电路就能投入运行。 (3)控制盒原理 通常的家用电视游戏机有两个控制盒和，或称作主控制盒和副控制盒。主控制盒和副控制盒的工作原理基本相同，仅仅是控制盒少了选择键(SELECT)和启动键(START)。有的牌号的控制盒上面多一个小话筒MIC和相应的放大及音量控制电路。 不同生产厂家出产的任天堂类家用电视游戏机，其控制盒的具体电路会有某些不同，但电路的基本工作原理相同。 从控制盒的电路原理图可以

25、看出，集成电路IC2(4021)是8位异步并行输入、同步串行输出移位寄存器。当它的9脚(PL端)为高电平时，IC2工作在异步并行输入状态。在中央处理器CPU访问控制盒时(LOAD为一正脉冲，9脚为高电平)，IC2将其8个输入端，即1、15、14、13、4、5、6和7脚的控制开关上K1K8的信号，即选择SELECT、启动START、方向之上UP、方向之下DOWN、方向之左LEFT、方向之右RIGHT、以及动作A、动作B等信号进行并、串转换。在时钟CLOCK脉冲上升沿的作用下，将寄存器中控制信号(DATA)以串行方式由3脚(Q端)输出到主机电脑板的接口电路，并送到中央处理器CPU的数据口D0上。C

26、PU对这些串行数据进行处理后，分别分出不同的的指令，实现相应的功能。 LOAD、CLOCK以及DATA的时序波形如图所示。 胜天9000型家用电视游戏机主控制盒电路图中，由IC1(MN4069UB)与W1、C1、W2、C2等组成两个多谐振荡器，4069是CMOS6反相器。主控制盒中使用了4个反相器；副控制盒电路中用了5个反相器，闲置反相器输入端应接地。两个多谐振荡器输出的脉冲信号分别通过K1和K2送到IC2的1脚与15脚。按下K1和K2，游戏画面便按照A、B要求动作。若一直接住K1或K2，动作A或B就连续运行，故K1和K2也称为连发或连动开关。电位器W1和W2用来调节IC1的脉冲重复频率，因而

27、调整W1或W2可以改变A或B动作的速度。 在某此游戏机中，采用555集成块组成控制盒中的多谐振荡器，如控制盒电原理图中之(a)虚线框内的部分。该电路的脉冲重复频率固定，不可调节，因而A、B动作速度不变。电路图中的KA、KB是“单发”、“连发”开关。当KA、KB置于位置1时，555集成电路不起作用，K1或K2每按一次，IC2之1脚或15脚便输入一个负脉冲。完成一次动作A或B，因而是单发状态。当KA和KB放在位置2时，555集成块发出的连续脉冲通过K1或K2加到IC2的1脚或15脚，因而是连发状态。 控制盒电原理图中(b)虚线框内所示电路是任天堂类游戏机控制盒所用的一种脉冲发生器。该电路也采用CM

28、OS6反相器4069组成，但6个反相器均用上了。其中反相器13组成的脉冲发生器的输出脉冲频率比反相器46组成的脉冲发生器的输出的脉冲频率低。所以，当转换开关KA、KB置于位置1时，电路为单发状态；KA、KB置于位置2时，K1和K2接受反相器1输出的脉冲，故为“低速连发”状态；KA、KB置于位置3时，反相器4输出的脉加到K1、K2上，因而K1、K2起“高速连发”开关作用。图中还显示小话筒MIC，外部声音经过MIC变成电信号后，再经C3和W3、反相器5和接插件CK的1脚送入主机，经主机处理后，通过电视机扬声器发出声音。W3可以用于调节音量。 上述两个电原理图中，IC2的输入端P1P8上接着一个多脚

29、复合电阻R5(707683J)，是用来防止P1P8端悬空用的(当K1K8没有按下时)。因为IC2是CMOS器件，输入端悬空时极易感应外界静电而被损坏。 控制盒插头有五引脚，也有六引脚的。不带MIC的游戏机大多采用五脚插头座。 (4)电源变换器 任天堂类游戏机的电源部分是由专用电源变换器供给的。基本原理如图所示。它由电源变压器T、晶体二极管D1、D2和滤波电容器C所组成。在我国使用时，电源变压器的初级电压输入为220伏，次级输出电压为10伏2。由于主机内部所需的5伏电源，由三端稳压集成电路7805稳压后供给，而三端稳压集成电路7805能将大于8伏、小于35伏的直流电压变成5伏的稳定电压，所以电源

30、变换器送到主机的电源电压不能低于8伏，否则主机的电脑板、调制板将得不到5伏的工作电压。由于游戏机主机的工作电流一般都在350500毫安左右，如果电源变换器的内阻较大时，经常会发生这种现象：用万用表测量电源变换器的输出电压大于8伏，当主机电源开关接通时，电源变换器的实际输出电压就会跌落下来，以致使主机无法工作，尤其是自制电源变源变换器时，要注意这种现象带来的故障。另外，在我国电网电压不稳，有时电压高至250伏，有时低至170伏，绕制电源变压器一定要注意这一现象，留有余地。 任天堂类游戏机的电源插孔的电源极性是外正内负，应与电源变换器电源输出插头配合。 (三)电视游戏机的维修 1检修方法 目测法

31、这是一个常用的，也是首先必须采用的方法，除了外观检查外，打开游戏机外 壳，取出电路板，即可用肉眼仔细观察机内各种情况： 打开外壳时有无异物(如螺钉、焊锡渣)掉出； 导线焊头有无脱落； 机内有无冒过烟的痕迹； 导线及元器件有无烧焦、变色或者变形； 仔细观察各元器件焊头有无松动脱落； 仔细观察印制电路板上的清洁情况，有无过多灰尘、蛛网以及有无受潮现象； 在印制电路板上各条连线之间，有没有被焊锡渣短路的情况，有没有擦伤的地方； 在不通电的情况下，触动开关、按钮，观察其动作是否灵活。 振动法 这是检查虚焊、脱焊等接触不良造成故障最有效的方法之一。 当通过目测检查后，怀疑某处电路有虚焊、脱焊等接触不良的

32、现象时，就可以采用振动法来进一步检查，具体方法可倒握螺丝刀，用螺丝刀柄敲击印制电路板边沿，振动板上各元器件，常常能帮助你找到故障部位。 此外用指尖轻压被怀疑的元器件或引线，也可以有助于找到虚焊或脱焊部位；按压电路板的一些部位，常常能帮助你找到故障所在，如电路板上印制电路断裂的地方。 不过采用这种手法，轻重一定要适度，要凭借指尖的敏感与细心的观察，切忌鲁莽从事。 通电观察法 在印制电路板裸露的情况下，把整个游戏机系统电路全部接好，然后接通电源，这时再快速细心观察屏幕上的图象和板上各元器件、焊点等处的情况。有时，在灯光较音的情况，可看到虚焊点微小的闪光。 在通电的情况下，重复目测法和振动法的一些内容，最好不用镊子，而用光细的小螺丝刀，金属部分应套上相应粗细的绝缘套管，或者是一根绝缘材料制作的细棍。 触摸温度法 在游戏机通电的情况下，