常见电视游戏机结构、工作原理及故障检修
1、主机:尺寸为200×160×60毫米,内部装有电脑板的电视调制器板。
2、Ⅰ、Ⅱ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”、“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。
①中央处理器(CPU)
中央处理器,英文为“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D0~D7,直接挂在系统数据总线(DBUS)上;16位地址线A0~A15,由于中央处理器6527的地址总线为16位,故可以访问216=65536=64×1024=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1~7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;IYO~IY3为4条数据输出线。
图中IC3,RAM6116是16K(2K×8)CMDS静态随机存储器(RAM),具有8条数据线D0~D7(或者说是输入/输出线,即I/O0~I/O7),11条地址线A0~A10,其容量为2K×8(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1Y0~1Y3、2Y0~2Y3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RDY为高电平时,CPU对外部存储器进行读写运行。当A13~A15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Ⅰ以及扩充插座通讯。当INP1为低电平时,CPU与控制器Ⅱ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;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R1~RA相加,成为游戏伴音模拟音频信号。
②图象处理器(PPU)
图象处理器,英文为“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D0~D7,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A0~A2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AD0~AD7与IC6(VRAM)和游戏卡中的VROM的8条数据总线相连,同时通过地址锁存器IC5把AD0~AD7上的低8位地址信号锁存到地址总线上,并与PPU(IC4)的PA8~PA12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VROM进行操作时,首先将低8位地址信号输出到AD0~AD7,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1Q~8Q;再从PA8~PA12输出高位地址信号,从AD0~AD7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,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输出的视频信号放大,并送到调制板。
③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2~7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Ⅰ和控制盒Ⅱ分别通过主电路板上的插座Ⅰ(CZ1)和Ⅱ(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F1~F4,CPU的CLK10分别通过CZ1的3脚和CZ2的3脚,向控制盒的Ⅰ和Ⅱ分别送去加载的(LOAD)信号;CPU的RDY经IC7_F3反相后送到控制盒Ⅰ的2脚,于是控制盒Ⅰ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F1~F4不能选通,控制盒Ⅱ没有CLK信号,DATA数据与D0数据线脱离,因而控制盒Ⅱ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Ⅰ的DATA信号脱离D0数据线,而控制盒Ⅱ的DATA信号挂在D0线。这样,控制盒Ⅱ操作有效,控制盒Ⅰ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,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1μF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。
④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”。
①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Q2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。
②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~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。
③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Ⅰ和Ⅱ,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Ⅱ少了选择键(SELECT)和启动键(START)。有的牌号的控制盒Ⅱ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K1~K8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。CPU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Ⅱ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Ⅱ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CMOS6反相器4069组成,但6个反相器均用上了。其中反相器1~3组成的脉冲发生器的输出脉冲频率比反相器4~6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P1~P8上接着一个多脚复合电阻R5(707683J),是用来防止P1~P8端悬空用的(当K1~K8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350~500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
①目测法
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。
②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。
③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。
④触摸温度法
在游戏机通电的情况下,用手指尖去触摸电路板上一些元器件的温度。这是常用的,也是有效的方法之一。只不过应注意安全,虽然整个电路电压很低,但仍然要注意,防止电源漏电而造成事故,所以事前用电笔测一下印制板的大致电位是十分必要的。
摸温度法可用于检查晶体管、电解电容、电阻、变压器、稳压集成电路等。晶体管过载,电容器漏电,特别是稳压集成电路、变压器、电阻等本身就有一定温度,如果出现故障,温度过高,那多半是有问题。
⑤升降温度法
在通电检查时,对于温度较高的元器件,可以用镊子夹上一小团蘸有无水酒精的棉球涂擦该元器件外壳,时间稍长一点,观察有无变化。如果这时恢复了正常工作状态,说明该器件还可以用,只是必须良好散热。当然也可以干脆把它换掉。
反过来,对怀疑有故障的元器件,也可以用升温法检查。通常用通电烙铁头靠近某被怀疑的元器件,注意观察各种现象。这大多用在打开机壳后,机器运转恢复正常的情况。当电烙铁靠近某元器件一小会儿,原来故障重现,那问题就很明白了。不过,要注意升温不宜过高,时间更不宜过长,否则会造成人为故障。
⑥替代法
这是一种常用的既简单而有效的方法,尤其对某些集成块,外观看不出什么问题,测试一时又不具备条件,则可采用备品,或同型号正常机器上的同一器件,去暂时替换被怀疑有问题的器件。也就是说,把一个正常的元器件与一个受怀疑的元器件交换一下。正常件替换了被怀疑件,有故障的机器立即运转正常,自然,问题已经明确。不过为保证万元一失,不妨把受怀疑的那个器件插到那台同型号正常的机器上,若因此正常机器出现同样故障,那才可说是百分之百正确了。
⑦测量电压法
使用高内阻万用表或数字万用表,测量游戏机电路板上被怀疑部位关键点的电位。一般来说,最好用一鳄鱼夹焊上引线,插入万用表“-”极插孔,夹子一端夹住印制电路板接地线。这主要是为了只用万用表的一支表笔测量各点电位,工作人员可以一只手测试,另一只手辅助或作记录,使工作方便一些。
这些关键点的电压,一般在电路图上都标明。如果一时找不到,那当然要靠你的经验。不过,你可以借一台型号相同的游戏机作对比测试,这样,通常会很快找到故障点的。这种对比测试的方法也以用于其它测量方法中,从而有带来很大的方便。
⑧测量电阻法
和测量电压法的程序大体相同,只不过是直接测量电路中各点的阻值,与正常电路中各点电阻值相比较,一般都能较快地找到故障点,或者故障点的线索。正常电路各关键点的阻值,电路图上多数没有标定,这主要靠自身积累。如上所述,捷径是找一台正常的同型号的机器对比测试,会给你带来许多方便。
⑨观察波形法
利用示波器观察有关点的波形,可以直观地看出问题。许多电原理图都标示有电路关键点的波形图。一对比就清楚了。
须注意,示波器的频带应稍宽一些。
在观察波形法中,有时还可以使用信号源,给电路某处送进一已知信号,而在另一处,用示波器测其输出波形,通常是极易判断故障点的。
10. 逻辑笔法
逻辑笔是当前用于电路分析的最常用的一种工具,它虽然不能象复杂的逻辑分析仪那样解决许多问题,但是用于判断电子线路中集成电路是否已经损坏这个问题上,却是既简便又有用的。有时比示波器还方便。用逻辑笔能测出集成电路某点上的逻辑状态,即是高电平还是低电平,是脉冲信号还是开路电平。当逻辑笔的触针触及电路后,逻辑笔上的指示灯会有以下四种可能状态,并分别表示四种含义,它们是:
不亮 表示低电
平
半明半暗 表示悬空全亮 表示高电平
闪烁 表示脉冲信号
根据逻辑笔监测到的各种控制信号就可以判断其故障状态。如果使用脉冲发生器配合逻辑笔监测,那就能更快更准地找到故障点。比如,用脉冲发生器产生的信号作为输入信号送进某一电路,并用逻辑笔监测其输出,就能迅速找到故障点。
<2>检修基本程序
①调查情况
修理人员(含自诊自检)在检查电视游戏机前,首先应向用户询问了解电视游戏机的使用情况,如故障的现象,故障产生的过程,并作好记录,认真分析研究,使游戏机检修工作顺利进行。
调查情况应包括以下几个方面:
故障现象的详细情况;
游戏机工作环境,有无强电场、磁场的干扰,是否摔碰,有无过热、潮湿的情况。例如把游戏机放在床上,长时间游戏,由于通风不良,造成稳压电源集成块过热而烧坏;
故障发生时市电供电状况如何,电灯有无过亮或闪烁,游戏机有没有打火声,闪光以及冒烟,或者闻到异常气味;
游戏机各部分连接的情况怎样,连线抖动图象是否发生变化;
有无使用游戏机外部设备,如光电枪、电脑键盘、磁盘驱动器等;
游戏机过去有无故障,以及修理情况等。
询问告一段落后,即可进行游戏机的外观检查,在外观检查时,还可补充询问,力求深入了解情况。
外观检查主要内容有:牌号、型号、新旧程度(同时询问购买日期,使用情况),平时维护情况;注意观察接插件部件,有无变形,有无异物,开关是否灵活。游戏机工作状态不正常和接插件质量不好,与经常扭曲接插件,连接脱落等有密切关系。
外观检查之后,可以通电检查,这时应特别小心,注意若有打火、闪光、冒烟、异味或不正常的声音等,要立即断电。在通电情况下,操作开关、按钮观察反应并作好记录。这对于分析判断,缩小故障可能发生的范围是非常重要的。
②分析判断
分析判断是检修游戏机十分重要的一个环节。判断正确,可确定故障部位,少走或不走弯路,一针见血;反之造成错误判断,则事倍功半。所以分析判断时,一定要根据游戏机的电路结构和特点,结合观察到的故障现象,尤其是一些重要的细节。那些能够区分不同故障之关键现象,虽细小易于忽视却十分重要。进行综合分析,作出正确判断,尽可能具体而准确地找出故障部位,为最后找到故障点导航。
③检测分析
经过以上两上步骤,有了一个初步的结论,此时,应重新考虑一遍,在没有发现疑问或不妥之处后,就可以有针对性的进行检测。检测时,最好使用工具如万用表(应当是内阻较大的或数字式多用表)、信号发生器、示波仪、逻辑笔等,在没有工具的情况下,也可以使用直观法、振动法、替代法、触摸温度法、升降温度度等。对于一些较隐性的故障,一次检测有时还不能找到故障点,那就要利用检测所得到的数据,结合电路特点进一步分析判断,再一次对电路进行检测。如此反复几次,直至找到故障点为止。只要你熟悉了游戏机的结构、电路原理,细心检测,反复分析,一定会找到故障点的。
④更换元器件
通过上述步骤,找到故障点,即可采用相应措施,解决问题。
在元器件方面,要善于调整、修复旧的元器件,也要善于代换损坏了的元器件。电阻、电容、电感要会计算其参数,晶体管、集成电路有相同型号者代换当然最好,如果没有,应查阅资料,找到可代换的元器件。
检测时,手边最好有该型号游戏机的电路原理图,元件配置图,印制电路板图等资料,这对于分析、检测是十分必要的。有了这几张图,对于认识元件,确定元件位置,也就非常方便了。
⑤写好维修记录
无论是自检或者检修人员在检修过程中以及检修完毕之后,均应写好维修记录。记录要有条理,既简明扼要又确能说明问题。这对于以后送修,或是积累经验都是很有用处的。
<3>主要故障介绍
①电源部分
游戏机的随机专用电源如果出现了故障,其现象是游戏机调不出宽幅状的带色或不带色的光栅,或调出的光栅扭曲变形。这时应先拔下插入游戏机电源插孔中的内空插头,测量内空插头上有无9~16V直流电压。如果没有电压,应先检修随机专用电源。“小天才”和“智力宝”等机型的随机专用电源的塑料盒是用螺钉拧紧的,只需拧松螺丝钉就可修理。而早期有些型号的游戏机随机电源是密封的,在修理时,需用锯条或电工刀沿塑料盒上盖与下盖的结合线锯开或劈开,取出盒内的变压器和桥式整流线路板修理。修好后,再用万能胶沿劈开处粘合还原。
随机专用电源最常见的故障是引线与桥式整流线路板的连接处脱焊,这时只需按内空插头内负外正的接法重新焊上即可。正负极的位置可根据滤波电解电容的正负极确定。随机专用电源的另一最常见的故障是引线断线。最容易断开的地方是塑料盒与引线的压接处,这可从断线的地方剪去一截,做好线接头重新焊上即可。引线与内空插头相连接的一端也易发生脱焊的故障,这往往是玩游戏机者常用手抓住引线从游戏机的电源插孔上硬接内空插头造成的。因内空插头和引线的连接是注塑成型产品,重新焊接困难。可将插头剪去,换一个市售可拧开的直径相同的内空插头即可。
电源变压器的次级线圈与整流线路板的连接处也常脱焊,二极管有时损坏,滤波电解电容有时击穿或者漏电,这些故障的排除虽不困难,但往往易和主机部位的故障相混淆,修理时需细心辨别。
如果内空插头上有9~16V的直流电压时应打开主机,对稳压电路检查。可从电源插孔处往后逐点测量电压。如果哪一点的电压不正常,则故障就在这一点与有正常电压的前一点之间。一般来说,这种检查方法是准确有效的,但也有例外。稳压电路常见的故障为电源插孔损坏,或者电源插孔与印刷电路的敷铜板的连接处松动,三端稳压器7805损坏,电源开关接触不良等。特别是7805输出端与地之间的电解电容(100μF/10V),常因质量不好而漏电或者击穿,烧坏7805,造成无光栅故障。如更换此电容,一定要注意其质量。
②控制盒部分
电视游戏机在启动电源开关后,光栅图像伴音正常,但操纵主副控制盒时,却操纵失灵。出现了不能选择、暂停,或者不能控制方向(上、下、左、右),无单发无连发等故障,都属于控制盒故障。
在游戏机的早期产品中,副控制盒除用十字方向键操纵各个方向外,就只有A、B两个单发键了。主控制盒在此基础上拉加了选择键、启动键。此类产品目前已不多见。 随着游戏节目的内容越来越丰富复杂,战斗过程越来越紧张激烈,仅就A单发和B单发,不能适应战斗要求,也极不容易过关,于是就增加了K1、K2两个滑动键来调整A键和B键的攻击速度。早期“任天堂”红白机及其兼容机“小天才”、“智力宝”都有这类产品,在目前,其社会拥有量还为数不少。
最近出现的“小霸王”和“创造者”等型号的游戏机,其控制盒的线路又有变化,仅用一块集成电路来完成以前需要两块集成电路及外围元件组成的功能,属于最新电路。
当前,游戏机的品种和机型虽然越来越多,但其原理基本相同或大同小异。在这里,对游戏机控制盒作一介绍。
控制盒一般故障的修理:以主控制盒为例,选择键、启动键不起作用,游戏机只能按照电脑程序自动显示部分节目内容。控制盒的其它按键是否起作用也无从知道。这时应先排除选择键和启动键的故障。
打开主控制盒,观察导电橡胶磨损程度和印刷线路板的清洁情况以及控制盒内有无汗渍、灰尘等现象。先用毛刷扫去盒内灰尘,再用无水酒精将线路敷铜板清洗干净。然后用一块新的导电橡胶或金属片短接选择键和启动键所对应的线路敷铜板,如果能够选择开始,则证明线路没有问题,问题出在导电橡胶上。
对于种导电橡胶的处理,一般先用无水酒精清洗导电橡胶的表面,再用小刀片将导电橡胶的表层进行刮削处理后,再用万用表的R×10K档测量其导电电阻。一般来说200Ω以内可以使用;大于200Ω,则不能使用,若在发射子弹或前进后退时反应迟钝,只要更换新的导电橡胶即可排除。
如果在短接选择、启动键所对应的印刷线路敷铜板后,仍无选择、启动功能,则应进一步检查五芯控制线是否折断。这时,可打开主机,细心地取出主机线路板,清除灰尘,顺着控制线找到主控制盒控制线插座J1,按照五芯控制线的五种不同颜色,用万用表R×10K档,测量芯线是否有断线现象。如果有断线现象,则证明故障是由于控制线折断引起的。一般来说控制盒的故障中有一半是由于控制线折断引起的。这是由于游戏者进行游戏时,情绪激动而接断控制线,严重时,甚至把游戏机拽至地上而摔坏。
对于已折断的控制线,如折断部位在中间或靠近主机的一端,最好是换一根新的五芯控制线。一般来说,折断部位往往地控制盒的一端,特别是控制盒与控制线压接处最易折断,这时可将折断部位剪去再剥去外皮,做好接头重新按原样焊好就可以了。无论是更换新线或旧线重接,都应按有关线路图检查一遍。检查时,先要弄清楚J1和J2的位置。可顺着主副控制盒的控制线查找。主控制盒的控制线的插接件为J1,位置一般在主线路板的左边,靠近J1处的一块16脚集成电路为主368,反之右边的插接件和16脚集成电路为J2和副368。J1J2的左边第一脚接电源Vcc,往右数到第5脚为接地,中间依次为2、3、4。有的机型J2为6脚,还有的机型J1J2均为6脚,其中第1__5脚均如上所述,第6脚空着未用。早期的任天堂红白机,J2的第6脚为话筒输入信号线。这里所说的J1J2和主副368的位置,系指任天堂红白机的情况。机型不同,主线路板上的元件布置的情况并不一样,但元件的型号基本一样,原理也基本相同,只要细心观察都不难掌握。
如果按上述过程更换导电橡胶和控制线后,仍不能排除故障,那就要考虑更换有关集成电路了。集成电路的好坏判断,需使用专门的仪器,一般的修理者,如不具备条件,可依靠经验和使用代换法。此外,更换集成电路,除要细致小心外,还要辅以一定的焊接技术和正确的方法才行,否则,不但不能排除故障,还会使故障扩大,甚至难以修复。
与控制盒故障有关的集成电路主要是控制盒线路板上的4021和4069,另外,还有主线路板上的主副368。极个别的时候,也与中央处理器CPU有关。4069与其他围元件组成A连发和B连发,其余按键功能都是4021配合368来完成的。