{"id":1240,"date":"2012-04-20T19:40:29","date_gmt":"2012-04-20T17:40:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=1240"},"modified":"2013-04-11T19:39:17","modified_gmt":"2013-04-11T17:39:17","slug":"video-technik","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=1240","title":{"rendered":"Video-Technik"},"content":{"rendered":"

Die Videotechnik umfasst Komponenten, die Informationen auf einem Bildschirm ausgeben k\u00f6nnen. Die Komponenten beruhen dabei teilweise auf Konzepten, wie Philips sie in der Kombination EE2003\/07\/08 (Oszilloskop- und Fernsehtechnik) und beim EE3023 (Videotechnik) vorgestellt hat.<\/p>\n

Inhalt<\/h3>\n
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  1. VGA-Modul<\/a><\/li>\n
  2. Sprite-Modul<\/a><\/li>\n
  3. Sinus-Rechteck-Generator<\/a><\/li>\n
  4. Oszilloskop<\/a><\/li>\n
  5. DVB-T-Tuner<\/a><\/li>\n
  6. Pong!-Modul<\/a><\/li>\n
  7. Neues von der Bildr\u00f6hreneinheit<\/a><\/li>\n
  8. Farbgrafik-Modul<\/a><\/li>\n<\/ol>\n

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    VGA-Modul<\/a><\/h3>\n

    Dieses Modul soll eine Br\u00fccke schlagen vom Video Modul des EE3023 hin zu aktueller Monitortechnik. Dieses Video-Modul erzeugte seinerzeit PAL-Bildsignale f\u00fcr den Fernseher und machte diesen daher zum Teil neuer Experimente, bei denen unter anderem ein rudiment\u00e4res Oszilloskop und ein Telespiel gebaut werden konnten.<\/p>\n

    Statt eines Fernsehers sollte im Neuentwurf aber ein VGA-Computermonitor zum Einsatz kommen, der in heutigen Jugendzimmern wohl auch h\u00e4ufiger anzutreffen sein d\u00fcrfte als ein Fernseher. Daher entwarf ich ein VGA-Moduls, das als Ersatz f\u00fcr das Video Modul genutzt werden kann und an den VGA-Eingang eines herk\u00f6mmlichen Computermonitors angeschlossen wird. Die Aufl\u00f6sung bleibt dabei auf 640×480 Punkte bei 60Hz beschr\u00e4nkt, da h\u00f6here Aufl\u00f6sungen zum Umgang mit Frequenzen zwingen, die mit dem diskreten EE-System zu konstruktiven Problemen f\u00fchren k\u00f6nnen. Als besonderes Bonbon steht dabei nat\u00fcrlich Farbe<\/strong> zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n

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    Inzwischen existieren zwei Varianten des Moduls in mehreren Entw\u00fcrfen. Die erste setzt auf klassische CMOS-Technik und vollzieht das Prinzip des EE3023 nach; die zweite setzt als zentrales Element einen Mikrocontroller vom Typ ATMega88 ein. Sie kann damit flexibel auch an andere Bildformate angepasst werden. Beide Varianten sind aufgrund des Umfangs auf Unterseiten detailliert dargestellt.<\/p>\n

    Aufgrund der h\u00f6heren Pr\u00e4zision bei der Einhaltung der VGA-Signale und der gr\u00f6\u00dferen Flexibilit\u00e4t empfehle ich Nachbauern die Mikrocontroller-Variante.<\/p>\n

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    Hier geht’s zur detaillierten Beschreibung des VGA-Moduls in CMOS-Technik<\/a><\/p>\n

    Hier geht’s zur detaillierten Beschreibung des VGA-Moduls in Mikrocontroller-Technik
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    Sprite-Modul<\/h3>\n

    Dieses Modul soll die Darstellung von Objekten im VGA-Modul vereinfachen und fasst dabei ein NE558-Timer-IC mit den n\u00f6tigen Komponenten zusammen.<\/p>\n

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    Die im EE3023 gezeigte Methode zur Bewegung von Objekten beruht darauf, zwei der Timer hintereinander zu schalten.Der erste sorgt f\u00fcr die Position des Elements in horizontaler oder vertikaler Richtung, indem er auf das horizontale oder vertikale Synchronisationssignal triggert und dieses um einen gewissen Zeitraum verl\u00e4ngert. Der zweite Timer wird geschaltet, wenn der erste abgelaufen ist – er ist f\u00fcr die Breite oder H\u00f6he des angezeigten Objekts verantwortlich. Um ein bewegliches Objekt auf dem Bildschirm darstellen zu k\u00f6nnen, muss der erste Timer variabel steuerbar sein, w\u00e4hrend der zweite fest eingestellt bleibt und f\u00fcr die feste Bildbreite oder -h\u00f6he sorgt.<\/p>\n

    Diese Methode funktioniert prinzipiell, hat aber eine Prinzip-bedingte Schwachstelle. Diese Timer lassen sich nicht sehr gut \u00fcber eine Spannung steuern; der resultierende Verlauf ist stark nichtlinear. Das Tele-Spiel6.19 zeigt beispielsweise einen springenden Ball, dessen Verlauf kaum vorhersehbar ist. Das Pong-Telespiel der 70er Jahr war da schon weiter.<\/p>\n

    Zwar bietet der NE558 prinzipiell einen Eingang f\u00fcr eine Steuerspannung, aber dieser Eingang steuert alle vier Timer des NE558 gemeinsam und ist daher ungeeignet f\u00fcr Steuerversuche. Er bewirkt auch kaum Ver\u00e4nderungen.<\/p>\n

    Es zeigte sich jedoch, dass nur sehr wenig zus\u00e4tzliche Elektronik n\u00f6tig ist, um dieses Problem zu l\u00f6sen. Der NE558 zeigt n\u00e4mlich an seinem Timereingang ein ausreichend lineares S\u00e4gezahnsignal. Man kann dieses Signal nutzen, um es an einem Operationsverst\u00e4rker mit einer Steuerspannung zu vergleichen. Der OP steuert dann den zweiten Timer, und schon hat man einen weitaus angenehmeren (sprich: linearen) Verlauf der Bewegung. Man muss nur den ersten Timer so abgleichen, dass er am Ende einer Zeile (oder eines Bildes) abl\u00e4uft – das war`s bereits.<\/p>\n

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    Allerdings haben die NE558 bei langsamen Frequenzen eine weitere kleine Macke – sie triggern n\u00e4mlich auch gerne mal auf den ansteigenden Teil der Flanke. Ich war nicht in der Lage festzustellen, woran das lag – eine Ver\u00e4ndern der Kontrollspannung am NE558 brachte ebenso wenig wie Entkopplungsma\u00dfnahmen. Letztlich f\u00fchrte dieses Verhalten dann immer dazu, dass das vom Sprite-Modul gebildete Objekt am unteren Bildrand ein zweites Mal zu sehen war – und dort nat\u00fcrlich auch eine unerw\u00fcnschte Kollision mit der Wand ausl\u00f6ste. Auf den beiden Oszillogrammen l\u00e4sst sich das gut erkennen. Links ist das Taktsignal zu erkennen – nur bei dessen abfallender Flanke sollte der NE558 triggern. Tats\u00e4chlich triggert er aber auch auf der ansteigenden Flanke – man kann gut die beiden Nadelimpulse erkennen, die auf dem Bildschirm dann zwei Bildpunkte erscheinen lassen statt nur einen.<\/p>\n

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    Abhilfe konnte \u00fcber einen kleinen Tiefpass zwischen Triggersignal und NE558 geschaffen werden – allerdings hat mich das einige Stunden intensiven Suchens und Testens gekostet. Ohne Oszilloskop w\u00e4re es gar nicht m\u00f6glich gewesen. Im \u00fcbrigen funktionierte der horizontale Impuls mit seinen 31,5 kHz bestens – nur der vertikale Impuls mit lachhaften 60 Hz machte Probleme. Wenn jemand eine Idee dazu hat, bin ich sehr gespannt.<\/p>\n

    Das gezeigte Modul stellt letztlich eine Weiterentwicklung der im EE3023 gezeigten Technik dar. Es sollte mit Anpassungen am Horizontalkreis (wegen der gegen\u00fcber PAL doppelten Horizontalfrequenz) auch mit dem Original-Videomodul zusammenarbeiten k\u00f6nnen. Der horizontale und der vertikale Anteil des Signals sind getrennt herausgef\u00fchrt zur weiteren Verarbeitung.<\/p>\n

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    Sinus-Generator-Modul<\/h3>\n

    Im EE3023 wird eine Schaltung vorgestellt, die dem TV-Oszilloskop als Funktionsgenerator dient. Genau genommen ist es aber kein Generator, sondern nur ein fremdgetakteter RC-Pass, der aus dem Rechteck-Eingangssignal ein fast sinusf\u00f6rmiges Signal erzeugt. Um mit dem neuen TV-Lab<\/a> auch die Schaltungen des EE3023 nachbauen zu k\u00f6nnen, wurde dieses Modul als eigene Platine entworfen. Es findet sich auch auf mehreren VGA-Modulen.<\/p>\n

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    Die DIP-Schalter erlauben dabei die Auswahl der Gr\u00f6\u00dfe des Eingangssignals und der Signalart. Es darf immer nur einer der Schalter 1-4 bzw. 7-8 umgelegt werden, damit die Schaltung korrekt funktioniert. Sie wird aber bei falschen Schalterstellungen nicht besch\u00e4digt.<\/p>\n

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    Oszilloskop-Modul<\/h3>\n

    Genau wie der Sinusgenerator dient das Oszilloskop-Modul dazu, mit dem neuen TV-Lab<\/a> auch die Schaltungen des EE3023 nachbauen zu k\u00f6nnen. Es ist eine modifizierte Variante des Originals aus dem EE3023. Insbesondere ist die Verbesserung der Linearit\u00e4t eingeflossen, die bereits beim Sprite-Modul beschrieben wurde.<\/p>\n

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    Die Kondensatoren C1 und C2 sind mit 1\u00b5F recht gro\u00df gew\u00e4hlt – dies verhindert, dass das Rechtecksignal bei gr\u00f6\u00dferen Amplituden verf\u00e4lscht mit schr\u00e4gen Flanken dargestellt wird. Grunds\u00e4tzlich k\u00f6nnte man R6 noch regelbar gestalten, um eine Verst\u00e4rkung des Signals zu erm\u00f6glichen. Aufgrund der doch recht eingeschr\u00e4nkten M\u00f6glichkeiten dieses Moduls habe ich darauf verzichtet.<\/p>\n

    Einige Schaltungen mit diesem Oszilloskop finden sich hier.<\/a><\/p>\n

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    DVB-T-Tuner<\/a><\/h3>\n

    Der hier gezeigte DVB-T-Tuner wird aus einem Fertigmodul mit einer kleinen Schaltung zur Stromversorgung zusammengesetzt. Tuner und Decoder f\u00fcr digitales Fernsehen lassen sich nicht mehr in diskreter Technik bauen – dies ist der einzige Weg, Fernsehsignale in einer Kleinserie zu gewinnen.<\/p>\n

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    Der Tuner dient in erster Linie als Eingangssignal f\u00fcr den neuen TV-Lab-Fernseher<\/a>. Er kann jedoch auch ein Eingangssignal f\u00fcr die Fernseher aus EE2007\/08 und ABC 6105\/6205 zur Verf\u00fcgung stellen – dazu ist nur ein wenig Pegelanpassung erforderlich. Da deren analoge Tuner heute sowieso nur noch beim Kabelfernsehen verwendet werden k\u00f6nnen (nur dort wird noch analoges Fernsehen ausgestrahlt), ist es sicher reizvoll, den alten Ger\u00e4ten auf diese Weise wieder neues Leben einzuhauchen.<\/p>\n

    Hier geht’s zur detaillierten Beschreibung des Tuners.<\/a><\/p>\n

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    Pong!<\/h3>\n

    Vermutlich kennt es jeder: Pong, das 70er-Jahre-Teletennis auf dem Bildschirm. Entsprechende Konsolen fanden sich damals in vielen Haushalten – wir hatten seinerzeit auch eins, das zun\u00e4chst der Renner war, dann aber irgendwann in der Ecke verstaubte und vermutlich still und leise entsorgt wurde. Das ganze basiert auf einem einzigen Chip, dem AY-3-8500, der von General Instruments hergestellt wurde und neben dem Teletennis noch ein paar andere Spielvarianten beinhaltet. Der Chip wird nicht mehr hergestellt, ist aber auf ebay noch gut vertreten.<\/p>\n

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    Hier geht’s zu einer Beschreibung des Pong-Moduls.<\/a><\/p>\n

    Zur\u00fcck zur \u00dcbersicht<\/a><\/p>\n

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