Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

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133MHz
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Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por 133MHz »

Últimamente entre los tinkerers del foro anda en boga el tema de switchear señales de audio y vídeo compuesto automáticamente para diversos proyectos relacionados con videojuegos. He estado aportando ideas en uno que otro sin involucrarme mucho, pero ahora apareció una razón para involucrarme de lleno en el tema:

Imagen

Los selectores SCART que me trajeron de Francia y que tanto esperaba? Son una aberración! Un insulto al electrón! ::fur
Abriré uno para mostrarles a qué me refiero:

Imagen

Los 21 pines del SCART van en paralelo todos con todos! WTF 8B* 8B* 8B*

Sin siquiera haberlo probado al tiro se me vino a la mente "esta cuestión como mínimo va a degradar la calidad de la imagen ya que las señales de un dispositivo van a terminar fluyendo a los otros a través del resto de los cables (chao impedancia característica!) y en el peor de los casos distorsión o pérdida total de imagen y/o sonido (si a un dispositivo en standby se le ocurre mandar las señales a tierra o al tratar de luchar con su etapa de salida des-energizada) o hasta daños a los circuitos de salida por choques de voltaje (SCART lleva voltajes de control y datos aparte de AV)". Cualquiera con dos dedos de frente se da cuenta que 2 señales de vídeo al mismo tiempo no es una buena idea, aún así le dí una oportunidad al trasto, probándolo con la 360, PS2 y SNES.

Pasó exactamente lo que me esperaba. El vídeo y audio se debilitan al ir conectando consolas ya que empiezan a añadir carga innecesaria a las señales y la 360 al ser como un PC con circuito standby me deja sin audio siempre que esté enchufada a la pared. Está de más decir que no hice la prueba de prender dos consolas al mismo tiempo, dados los resultados preliminares. 8-S

La cosa es que quiero modificar el selector para aislar las señales entre sí y evitar los conflictos, pero con tantas señales que conmutar si lo hago con interruptores me voy a volver chango. Sería bonito hacer el switching en estado sólido, y aprovechando que el SCART me entrega un voltaje de señalización para indicar a la TV que debe cambiar a la entrada AV podría dejarlo completamente automático, como debería ser el cuento. :-D

Conmutación de señales de vídeo compuesto

Así que puse manos a la obra, siguiendo el espíritu de muchos de mis proyectos y los del foro apunté mi objetivo a un diseño lo más simple posible basado en componentes baratos y accesibles en el mercado nacional, por lo que no es necesariamente un diseño de alto rendimiento o calidad, sino algo económico, fácil de armar y de resultados satisfactorios acordes al costo. Aunque yo lo voy a hacer para RGB+Sync+Audio+Control, la idea es que puedan adaptarlo a sus necesidades particulares y seguramente mejorarlo en el proceso. ;)

Idealmente el tratamiento de la señal de vídeo debería hacerse con op-amps de alta velocidad, pero su accesibilidad y costo no son muy buenas por lo que opté por usar multiplexores análogos CMOS, en particular el 4052 que posee dos muxes análogos de 4 entradas c/u. Cuesta $175 en cm2 y lo he visto con frecuencia como selector de vídeo en televisores CRT así que lo considero una buena opción para este proyecto.

Algunos de los problemas que afectan la simplicidad:
  • El vídeo compuesto hace excursiones negativas, si las cortamos tendremos problemas recreando la imagen en la TV. El 4052 tiene una provisión para esto ya que provee un ground separado para la parte análoga que puede llevarse bajo el ground digital pero eso nos complica el diseño y nos aumenta el costo ya que habría que utilizar una fuente +/-. La idea es hacer correr todo de una sola fuente de +5V.
  • Todo multiplexor análogo tiene una "resistencia en on" debido a su construcción interna, a diferencia de un switch real que al cerrar sus contactos deja pasar toda la corriente el 4052 opone una resistencia de unos 100 a 300Ω entre la entrada y la salida, suficiente para degradarnos la señal de vídeo compuesto de 1Vpp a 75Ω. Debemos reducir la resistencia en on o recuperar el nivel de la señal atenuada antes de enviarla a la TV, la resistencia en on la podemos disminuir aumentando el voltaje de operación o haciendo piggyback con un 4052 sobre otro (en paralelo). La señal atenuada la podemos recuperar con un amplificador transistorizado.
Con las condiciones y problemas planteados, esto fue lo que resultó:

Imagen

El circuito se alimenta de una sola fuente de +5V por lo que las tierras análoga y digital del 4052 se conectan juntas. R1 y R2 forman un divisor de tensión a la entrada del mux que la centra en Vdd/2 = 2.5V en nuestro caso. C1 acopla capacitivamente la señal de vídeo compuesto a este 'piso' de 2.5V; permitiendo pasar la señal completa a través del mux sin que se corte por debajo. Por simplificación del diagrama se dibujó una etapa de entrada solamente. La misma debe repetirse para el resto de las entradas de vídeo y audio para asegurar la integridad de la señal.

A la salida del 4052 tenemos una señal atenuada con una gran componente continua, por lo que la volvemos a acoplar capacitivamente a través de C2 para volverla una señal puramente alterna nuevamente. Si trabajamos con un Vdd de 9V o mayor la señal proveniente de C2 puede ser satisfactoria para algunos televisores pero muy oscura en otros, así que para asegurar la compatibilidad bajé el Vdd a 5V y agregué un amplificador de vídeo transistorizado a la salida para devolver el vídeo a un nivel aceptable que funcione en todos los televisores. El diseño del ampli no es precisamente una maravilla pero al menos cumple su prometido.

Circuito probado satisfactoriamente con un DVD Starlight y una Sega Genesis 2, directo a TV y a través de videograbador.

Imagen

En el caso del audio (que aún no implemento en el proto) se usa la misma etapa de entrada que la de vídeo pero en la salida basta con un capacitor de 10µF y listo, ya que la ligera atenuación del sonido se puede compensar subiendo un poco más el volumen en la tele ::awe

Me queda por hacer la lógica de control, en las entradas A0 y A1 del 4052 se coloca en binario la entrada a ocupar (0, 1, 2, 3). Aquí es donde entra el pulsador+debouncer+contador o el encoder 8 a 3 para seleccionar la entrada. En mi caso quiero aprovechar la señal del pin 8 del SCART que me entrega +5V cuando enciendo la consola para realizar la conmutación automáticamente, seguramente me las voy a tener que ingeniar con diodos. 8-S

Cualquier duda, consulta, sugerencia, mejora, crítica, etc. es absolutamente bienvenida. Los invito a probar el circuito con sus consolas y sus TVs para ponerlo a prueba y así irlo mejorando. También aprovecho de plantear la duda del encoder, a ver si alguien conoce un integrado que la haga o si a alguien se le ocurre una manera simple y me ahorra la pega. :-X
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ZZT
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por ZZT »

Me ganaste en postear emiliano, ya que hace un par de días atras desarmé el aparatejo con el conector Scart que encontré y al destaparlo me encontré con..... nada! Ni siquiera tiene un picante condensador.
@(
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Por lo menos me sirvió para perderle el miedo a la norma scart. :-X
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por 133MHz »

Pero si te dije que era una simple breakout box para las señales, que esperabai? :-X
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por ZZT »

133MHz escribió:Pero si te dije que era una simple breakout box para las señales, que esperabai? :-X
por lo menos una lenteja! :-X
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por renix »

133MHz escribió:Pero si te dije que era una simple breakout box para las señales, que esperabai? :-X
Con lo del transistor voy a probar... yo ya iba en 9V y no lograba reducir la atenuacion completamente, y más que eso ya era mucho... tomamdo nota, cual NPN usaste emiliano ????

Saludos
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por 133MHz »

probé con el 2SC1815 y el BC547. cualquier NPN chico >6 MHz te sirve.
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por renix »

133MHz escribió:probé con el 2SC1815 y el BC547. cualquier NPN chico >6 MHz te sirve.
A canibalizar se ha dicho...
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por Manuelink64 »

fantastico!! 8-|

mi estimado Emiliano, es usted un mostro de la electronica DIY ::ala

mis conocimientos se encuentran ya muy oxidados, en los que a electrónica pura y dura
se refiere...parece que voy a tener que comprarme algún buen libro de los que usaba cuando estudiaba 8-S

con lo del encoder, ¿te refieres a la lógica de control para la selección? ?@

Saludos!
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por 133MHz »

Manuelink64 escribió:con lo del encoder, ¿te refieres a la lógica de control para la selección? ?@
Esasto, generar un mugroso binario de 2 bit pa controlar los 4052s en base a entradas individuales, de hecho eso me tiene atascado. @(
El único integrado que pillo que la hace es el 74xx148 que vendría siendo como el gemelo malvado del '138: encoder 8-to-3 con prioridad.
Lo malo es que no lo pillo por ninguna parte! @( en orfalí lo dejaron anotado a ver si lo pueden conseguir, ojalá (-o
Hasta ahora no se me ocurre otra forma que no sea con una ensalada de compuertas lógicas. |-o
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por Manuelink64 »

si entendí la lógica de selección del 4052
seria la siguiente

Código: Seleccionar todo

adress            outputs
A1   A0         
0     0           A1  B1
0     1           A2  B2
1     0           A3  B3
1     1           A4  B4
te propongo este humilde circuito de selección, que se basa en un contador binario de 4 bits (7493, Casaroyal $380 XD ), de los cuales usaremos 2 (A1 y A0)
ademas de un clock manual con mi super-malla-antirebotes™ que he probado hace años y no falla ::rid
que se basa en un pulsador mas un arreglo de resistencias pull-up, un condensador y una (7414)Hex Inverter con Smith Trigger

Imagen

(se supone que debe ser un pulsador (NA) pero el programa de simulación solo tiene SPDT :-D , pero la idea se entiende)

el contador esta programado para subir en forma ascendente pasando por los estado 0, 1, 2 y 3 en binario, al llegar a 4 binario (0100)
resetear la cuenta nuevamente

te adjunto el diseño para que lo simules en EWB 5.12
http://www.mediafire.com/?fqh08v07ni3y6fd

cualquier duda me avisas ;)

Saludos!
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por 133MHz »

Ese estaría bien como pal renix o alguien que se quiera hacer un selector AV RCA con un sólo pulsador que vaya ciclando las entradas, pero yo tengo señalización de +5V en el pin 8 del SCART por cada dispositivo, entiéndase enciendo la consola y me aparece voltaje en ese pin, por lo que quiero aprovechar eso para hacer el switching completamente automático (también es posible que alguien quiera tener un botón separado por cada entrada, más cómodo).

La idea entonces es generar el binario correcto a partir de cuatro entradas individuales, así:

Imagen

Tú cachai el 74138 decoder 3-to-8 típico para bankear las memorias, al entrarle el binario del bus de direcciones baja el enable correspondiente para que sólo la memoria adecuada "escuche":

Imagen

Yo necesito exactamente lo opuesto, levantar de a uno los pines de entrada y generar su correspondiente combinación en binario a la salida.
Hasta ahora el único integrado que pillo que realiza esa función es el 74148 8-to-3 priority encoder, que básicamente es el '138 "pero al revés":

Imagen

Además a mi favor es un encoder con prioridad, osea que si se activan dos o más entradas simultáneamente sólo se contará la de menor peso, por lo que así me evito choques entre los dispositivos y los puertos SCART me quedan convenientemente ordenados en prioridad descendente (ej. puedo tener la PS2 prendida en pausa conectada al puerto 2, puedo encender la 360 conectada al puerto 1 y jugar sin problemas sin tener que apagar la PS2).
En contra tiene todas las entradas y salidas negadas por lo que tendría que añadir un 7404, al menos lo estaría ocupando a concho así que no me molesta tanto (4 entradas + 2 salidas = justo las 6 compuertas).

El problema es que no lo encuentro! ;,( En Ibarra es el único lugar donde lo encontré y está agotado, en Orfalí lo dejaron anotado a ver si lo traen, así que por el momento sólo me queda esperar. (-o
Recrearlo con compuertas me parece una reverenda paja y me complicaría demasiado el diseño de la placa y la miniaturización. Si cachai alguna alternativa más accesible al '148 (y ojalá sin negadas!) sería F... ormidable!
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Re: Selector de Audio/Vídeo en Estado Sólido

Mensaje por xt5 »

133MHz escribió:El problema es que no lo encuentro! ;,( En Ibarra es el único lugar donde lo encontré y está agotado, en Orfalí lo dejaron anotado a ver si lo traen, así que por el momento sólo me queda esperar. (-o
Recrearlo con compuertas me parece una reverenda paja y me complicaría demasiado el diseño de la placa y la miniaturización. Si cachai alguna alternativa más accesible al '148 (y ojalá sin negadas!) sería F... ormidable!
y tienes que comprarlo necesariamente en el comercio mas underground???
ese encoder de prioridad aparece en el catalogo de victronics, esta a $2^8+IVA, ademas tienes maquinita de agua, cafe y WIFI para la espera :-D (que es cortisima).

hacer un encoder de prioridad es muchisma logica como para hacerla con componentes discretos, pero es una de las mejores excusas para meterse con los CPLD (que estan a USD1.5 nomas!), o si te gusta y eres mas retro prueba un 16V8 ($898+IVA en victronics) o un 16R4 o 16R8 ($692+IVA).
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