home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.barnyard.co.uk / 2015.02.ftp.barnyard.co.uk.tar / ftp.barnyard.co.uk / cpm / walnut-creek-CDROM / CPM / ATARI / RGBTOCOM.ARC / CONV.DOC next >
Text File  |  1986-01-02  |  18KB  |  727 lines

  1.  
  2.  
  3.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  4.  
  5.  
  6.                    RGB TO COMPOSITE VIDEO CONVERTER DOCUMENTATION
  7.                                   December 27, 1986
  8.                                      version 1.0
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.  
  17.           The following document is placed in the public domain.   You  may
  18.           make as many copies of it as you like and transmit it in any form
  19.           you want provided it is not sold commercially,  nor  any  product
  20.           derived from it is sold commercially. The author is not responsi-
  21.           ble for any damage, physical, mental or otherwise caused by  fol-
  22.           lowing  the  instructions  given  below.  Please mail corrections
  23.           and/or suggestions for improvement to the address given below.
  24.  
  25.  
  26.                                   Anees Munshi
  27.                                   58 York Road
  28.                                   Weston, Ontario
  29.                                   M9R 3E6
  30.                                   Canada.
  31.                                   (416) 246-0670
  32.  
  33.  
  34.  
  35.  
  36.  
  37.  
  38.  
  39.  
  40.  
  41.  
  42.  
  43.  
  44.  
  45.  
  46.  
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        1
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  70.  
  71.  
  72.           1.  _I_N_T_R_O_D_U_C_T_I_O_N
  73.  
  74.  
  75.                The schematic described in this document converts the analog
  76.  
  77.           RGB  video  signal  that is output by the ST to an NTSC composite
  78.  
  79.           signal which can be displayed on a colour or monochrome composite
  80.  
  81.           monitor,  or on a TV set by adding a modulator. Please be careful
  82.  
  83.           when building the circuit.  Should anything in the schematics  or
  84.  
  85.           this documentation seem suspicious, use your better judgement.  A
  86.  
  87.           certain amount of experience at building electronic circuits will
  88.  
  89.           be  very  helpful. Also, a good oscilloscope and knowledge of the
  90.  
  91.           theory of RGB to composite conversion may be necessary  in  order
  92.  
  93.           to  debug  the circuit (should you have to). I have tried to pro-
  94.  
  95.           vide some background in this article.
  96.  
  97.  
  98.  
  99.           2.  _A_N__O_V_E_R_V_I_E_W
  100.  
  101.  
  102.                The MC1377 RGB to composite video  converter  IC  used  does
  103.  
  104.           most of the work in converting the red, green and blue signals to
  105.  
  106.           composite video.  The red, green, blue, horizontal sync and vert-
  107.  
  108.           ical  sync signals are taken from the ST and fed into the 1377. A
  109.  
  110.           colour burst carrier (3.579545 Mhz) is fed  in  from  a  separate
  111.  
  112.           oscillator [1].  The 1377 generates the R-Y,  B-Y  and  luminance
  113.  
  114.           signals  by  passing  the  red,  green and blue signals through a
  115.  
  116.           ________
  117.            1.
  118.  
  119.  
  120.               The separate oscillator is not really necessary since 1377
  121.               contains a common-collector Colpitts oscillator which can be
  122.               used to generate the colour-burst on-chip. However, I found
  123.               it easier to generate the signal off-chip to make sure the
  124.               thing is indeed oscillating.
  125.  
  126.  
  127.  
  128.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        2
  129.  
  130.  
  131.  
  132.  
  133.  
  134.  
  135.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  136.  
  137.  
  138.           matrix.  Then, the B-Y signal is modulated using the colour-burst
  139.  
  140.           frequency  carrier,  and  the  R-Y signal is modulated using a 90
  141.  
  142.           deg. phase shifted carrier.  This results in the  I  and  Q  (in-
  143.  
  144.           phase  and  quadrature)  components of the chroma signal. The two
  145.  
  146.           components of the chroma signal are added and amplified and  made
  147.  
  148.           available  on  pin  13  of the chip. This allows the chroma to be
  149.  
  150.           band-pass filtered [2] externally and then fed back into pin  10.
  151.  
  152.           The  band-pass filter should be centered at the colour-burst fre-
  153.  
  154.           quency and should have a bandwidth of about 1.6 Mhz. Not having a
  155.  
  156.           very good colour TV to experment with, I chose to do an el-cheapo
  157.  
  158.           filter since it wouldn't make any difference on  my  set  anyway.
  159.  
  160.           (Besides,  I  plan to use my board on an old green-screen monitor
  161.  
  162.           to run an occasional colour-only program). A simple second  order
  163.  
  164.           LC  filter may be used. Set the resonant frequency of the tank to
  165.  
  166.           the colour-burst frequency, and choose an appropriate R  so  that
  167.  
  168.           you get the 1.6 Mhz bandwidth  [3].   Introducing  a  second  (or
  169.  
  170.           higher  order) BPF to do chroma-filtering will probably result in
  171.  
  172.           ________
  173.            2.
  174.  
  175.  
  176.               If the chroma signal is not band-pass filtered, the low
  177.               frequency components it contains (those components having
  178.               frequency less than 2Mhz or so) will interfere with the
  179.               luminance signal since it is very hard to put the chroma
  180.               specral lines exactly in between the luminance spectral lines
  181.               without any interference between the two.
  182.  
  183.            3.
  184.  
  185.  
  186.               Note Filter bandwidth = Wo/Q, where Wo is the resonant
  187.               frequency in radians/second (Wo=2*PI*3.15 Mhz) and Q is the
  188.               quality factor required. Q=R*sqrt(C/L). A few filters are
  189.               sketched in the Motorola Application Notes if you don't want
  190.               to design one. A reference to these notes is in the appendix.
  191.  
  192.  
  193.  
  194.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        3
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  202.  
  203.  
  204.           a visible delay on  the  chroma-signal.  So,  to  make  sure  the
  205.  
  206.           colours  are  not  offset  from  the  B&W image (like in sloppily
  207.  
  208.           coloured comic books), the luminance signal must  be  delayed  an
  209.  
  210.           equal  amount  so  that the luminance information is not ahead of
  211.  
  212.           the chrominance information.  To allow this, the luminance signal
  213.  
  214.           is  looped  out  from  pin-6  to  pin-8. An approprate delay line
  215.  
  216.           inserted between pin-6 and pin-8 will create the  required  delay
  217.  
  218.           [4].  The luminance signal does not need any filtering.
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.           3.  _I_N_T_E_R_F_A_C_I_N_G
  226.  
  227.  
  228.                The horizontal and vertical synchs from the  Atari  must  be
  229.  
  230.           combined  and  fed  into  the  composite  synch input of the 1377
  231.  
  232.           (pin-2). The HSYNC and VSYNC are taken from the ST's monitor out-
  233.  
  234.           put,  AND-gated and fed into the comp-sync input. This works fine
  235.  
  236.           since the syncs are active low, TTL level signals and satisfy the
  237.  
  238.           (-0.6V, 0.9V) active and (1.7V, 8.2V) inactive threshold levels.
  239.  
  240.  
  241.                The colour signals, red, green and blue must be capacitively
  242.  
  243.           coupled  through  22uF capacitors and attenuated through 2-4 Kohm
  244.  
  245.           resistors (in series with the input) so as to not interfere  with
  246.  
  247.           the  chip's bias and satisfy the 1Vp-p signal requirement respec-
  248.  
  249.           tively. All the three colour signals output  by  the  ST  have  a
  250.  
  251.           ________
  252.            4.
  253.  
  254.  
  255.               The Motorola Application notes show how to hook up a TDK
  256.               delay line if you need one.
  257.  
  258.  
  259.  
  260.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        4
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  268.  
  269.  
  270.           1.8Vp-p range with a 1.2V DC bias. 1377 inputs: Pin 3: red input;
  271.  
  272.           Pin 4: green input; pin 5: blue input.
  273.  
  274.  
  275.                The colour-burst carrier signal is generated as shown in the
  276.  
  277.           attached schematic and coupled to pin-17 through a 2.2Kohm resis-
  278.  
  279.           tor and a 0.1uF capacitor in series.
  280.  
  281.  
  282.                The colour-burst is added after every sync pulse, (burst  is
  283.  
  284.           not  suppressed  after VSYNC) approximately 5.5us (micro-seconds)
  285.  
  286.           after the sync's leading edge and it lasts for approximately  3us
  287.  
  288.           or  10.7  cycles  of  the  carrier. This timing is done by an R-C
  289.  
  290.           timer in a fashion similar to an LM555 operating in astable mode.
  291.  
  292.           A  0.001uF capacitor is connected between pin 1 and ground, and a
  293.  
  294.           51Kohm resistor is connected between pin 1 and an 8.2V  reference
  295.  
  296.           (available  at  pin  16).  When  a  sync occurs, the capacitor is
  297.  
  298.           unclamped from ground and  begins  charging  through  the  51Kohm
  299.  
  300.           resistor  from  8.2V  DC. When the capacitor voltage reaches 1.0V
  301.  
  302.           (approx 5.5us after the sync), the colour-burst carrier is  gated
  303.  
  304.           on.  When the capacitor voltage reaches 1.3V, the colour-burst is
  305.  
  306.           gated off. The capacitor continues to charge  until  the  voltage
  307.  
  308.           reaches  5.0V.  At this point, the capacitor is discharged to 0V.
  309.  
  310.           Clearly, by changing the RC values (and hence the time-constant),
  311.  
  312.           the burst can be made shorter or longer (8 cycles of colour-burst
  313.  
  314.           is the NTSC spec, but I don't think a slightly longer period will
  315.  
  316.           hurt (gives the PLLs in the receiver plenty of time to lock)). If
  317.  
  318.           the time constant (Time const. = R*C) is increased the burst will
  319.  
  320.           occur  later  and last for a longer time. The converse is true if
  321.  
  322.           the time constant is decreased. If the time-constant is made  too
  323.  
  324.  
  325.  
  326.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        5
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  334.  
  335.  
  336.           long,  the  ramp  may not reach 5.0V before the next HSYNC, which
  337.  
  338.           will result in the some missing bursts (not  too  good).  If  you
  339.  
  340.           feel  like  it,  put a 50Kohm potentiometer instead of the 51Kohm
  341.  
  342.           resistor. You may be able to get some cheap special effects while
  343.  
  344.           calibrating the pot. :-)
  345.  
  346.  
  347.                A chroma band-pass filter must be introduced between pins 13
  348.  
  349.           and  10  as  mentioned  before.   You may use the simple bandpass
  350.  
  351.           filter shown in the schematic, or to get better results, use  one
  352.  
  353.           of  the  many  shown in the Application Notes or design one your-
  354.  
  355.           self.  As mentioned before, if you design your  own,  the  filter
  356.  
  357.           should  have  a  bandwidth of about 1.6-2.0 Mhz and a center fre-
  358.  
  359.           quency of 3.58 Mhz. Since most colour TV's have  a  BW  around  3
  360.  
  361.           Mhz,  the BP filter will help reduce cross-talk between the lumi-
  362.  
  363.           nance and chroma components (on some TVs, you would never see the
  364.  
  365.           cross-talk  in all the noise!). If your TV has a comb filter, you
  366.  
  367.           won't need a fancy BP filter (and the corresponding delay  line);
  368.  
  369.           in  this  case,  the  simple  bandpass  filter  sketched  in  the
  370.  
  371.           schematic will do.
  372.  
  373.  
  374.                Again, as mentioned before, if you do insert a  fancy  band-
  375.  
  376.           pass  filter  and  see a noticeable shift between the outlines of
  377.  
  378.           objects and their colour fill, you will need to put a delay  line
  379.  
  380.           between  pin 6 and 8.  The Motorola Application Notes should help
  381.  
  382.           in this department.
  383.  
  384.  
  385.                Pin 20 must be grounded to select NTSC operation [5].
  386.           ________
  387.            5.
  388.  
  389.  
  390.  
  391.  
  392.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        6
  393.  
  394.  
  395.  
  396.  
  397.  
  398.  
  399.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  400.  
  401.  
  402.                Pin 19 provides  the  reference  voltage  for  the  voltage-
  403.  
  404.           controlled phase shifter (needed for I-Q phase shifting). It must
  405.  
  406.           be capacitively de-coupled to ground through a  0.01uF  capacitor
  407.  
  408.           to  provide a stable voltage reference at the pin. By pulling the
  409.  
  410.           pin up through a resistor to 8.2V, or by pulling it down  through
  411.  
  412.           a  resistor  to ground, the axes can be tilted to get some colour
  413.  
  414.           adjustment (about 7 degrees, for a slight effect,  according  the
  415.  
  416.           application notes).
  417.  
  418.  
  419.                A 12V power supply is to be connected to pin 14.  The  power
  420.  
  421.           supply need not be regulated.
  422.  
  423.  
  424.                The 8.2V DC reference voltage appears at pin  16.   A  0.1uF
  425.  
  426.           cap between pin 16 and ground will provide adequate filtering for
  427.  
  428.           this reference voltage.
  429.  
  430.  
  431.                Pin 15 is the ground connection.
  432.  
  433.  
  434.                Pins 11 and 12  are  coupled  through  0.1uF  capacitors  to
  435.  
  436.           ground.   By sourcing or sinking some current through these pins,
  437.  
  438.           whites may be made whiter and the blacks blacker (sounds  like  a
  439.  
  440.           detergent  commercial) by compensating for the balanced modulator
  441.  
  442.           feedthrough thus.
  443.  
  444.  
  445.                Pin 7 is coupled to ground via a 0.01uF capacitor.
  446.  
  447.           _________________________________________________________________
  448.               If pin-20 is connected to the power supply, PAL operation is
  449.               selected.  For all you PAL hackers: If you replace the 3.58
  450.               Mhz crystal with 4.43 Mhz crystal, and if you have a properly
  451.               serrated vsync, you should be able to use this circuit to get
  452.               PAL composite. If you do hack and get it working, please
  453.               post.  (PAL is the colour system used in England, India and
  454.               some other countries.)
  455.  
  456.  
  457.  
  458.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        7
  459.  
  460.  
  461.  
  462.  
  463.  
  464.  
  465.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  466.  
  467.  
  468.                Pin 9 is the  composite  video  output.  It  has  an  output
  469.  
  470.           impedance  of about 50ohms. To drive a 75ohm monitor input termi-
  471.  
  472.           nal, put a 25 ohm resistor in series with pin 9 and a 75 ohm  co-
  473.  
  474.           axial  cable.  Connect the other end of the co-axial cable to the
  475.  
  476.           monitor.
  477.  
  478.  
  479.  
  480.  
  481.  
  482.  
  483.  
  484.  
  485.  
  486.  
  487.  
  488.  
  489.  
  490.  
  491.  
  492.  
  493.  
  494.  
  495.  
  496.  
  497.  
  498.  
  499.  
  500.  
  501.  
  502.  
  503.  
  504.  
  505.  
  506.  
  507.  
  508.  
  509.  
  510.  
  511.  
  512.  
  513.  
  514.  
  515.  
  516.  
  517.  
  518.  
  519.  
  520.  
  521.  
  522.  
  523.  
  524.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        8
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529.  
  530.  
  531.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  532.  
  533.  
  534.           4.  _C_O_N_S_T_R_U_C_T_I_O_N
  535.  
  536.  
  537.                You will need to buy a _c_o_l_o_u_r monitor cable from Atari  [6].
  538.  
  539.           Start by cutting the cable in half. Then, strip about 2 inches of
  540.  
  541.           insulation off the end of the cable.  Now  carefully  remove  the
  542.  
  543.           shielding  without  cutting  the  wires  underneath.  This should
  544.  
  545.           expose 7 wires. Four of the wires are shielded themselves;  these
  546.  
  547.           are the red, green, blue and audio out wires. Strip the shielding
  548.  
  549.           off these wires as well.  The following is a colour-code chart to
  550.  
  551.           help you find the wires:
  552.  
  553.                   _c_o_l_o_u_r _o_f _w_i_r_e                  _s_i_g_n_a_l                  _p_i_n#
  554.  
  555.  
  556.  
  557.  
  558.  
  559.                   white                           RED output              7
  560.  
  561.                   red                             GREEN                   6
  562.  
  563.                   black                           BLUE                    10
  564.  
  565.                   yellow                          HSYNC                   9
  566.  
  567.                   blue                            VSYNC                   12
  568.  
  569.                   green                           AUDIO out               1
  570.  
  571.                   brown                           ground                  13
  572.  
  573.  
  574.  
  575.  
  576.  
  577.  
  578.  
  579.  
  580.  
  581.           ________
  582.            6.
  583.  
  584.  
  585.               If this is not available, you may kludge one up as mentioned
  586.               in the Abacus _I_n_t_e_r_n_a_l_s book.)
  587.  
  588.  
  589.  
  590.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                        9
  591.  
  592.  
  593.  
  594.  
  595.  
  596.  
  597.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  598.  
  599.  
  600.                   The pins are labelled as follows (looking at the monitor
  601.  
  602.                   output plug from outside). Please test the cable with an
  603.  
  604.                   ohm-meter to see if my colour code is applicable to your
  605.  
  606.                   cable.
  607.  
  608.  
  609.                   pin 4 -> 0 0 0 0 <- pin 1
  610.  
  611.                            0 0 0 0 <- pin 5
  612.  
  613.                            0 0 0 0 <- pin 9
  614.  
  615.                               0 <---- pin 13
  616.  
  617.  
  618.  
  619.  
  620.  
  621.                Solder the cable onto the board  you  will  be  using,  then
  622.  
  623.           solder  or  wire-wrap the circuit as shown in the schematic.  Try
  624.  
  625.           to keep the construction as clean as possible. Keep  as  much  of
  626.  
  627.           the  shielded  cables  shielded  as you can. Try to RF shield the
  628.  
  629.           whole enclosure if you can. All the best.
  630.  
  631.  
  632.  
  633.  
  634.  
  635.  
  636.  
  637.  
  638.  
  639.  
  640.  
  641.  
  642.  
  643.  
  644.  
  645.  
  646.  
  647.  
  648.  
  649.  
  650.  
  651.  
  652.  
  653.  
  654.  
  655.  
  656.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                       10
  657.  
  658.  
  659.  
  660.  
  661.  
  662.  
  663.                        Atari RGB to Composite Video Converter
  664.  
  665.  
  666.           _B_i_b_l_i_o_g_r_a_p_h_y
  667.  
  668.  
  669.              o+ Motorola Application Note AN-932
  670.  
  671.  
  672.              o+ Motorola Linear Data Book
  673.  
  674.  
  675.              o+ _C_o_m_m_u_n_i_c_a_t_i_o_n _S_y_s_t_e_m_s , Simon Haykin, Wiley 1983. pp. 168,
  676.  
  677.                169.
  678.  
  679.  
  680.  
  681.  
  682.  
  683.  
  684.  
  685.  
  686.  
  687.  
  688.  
  689.  
  690.  
  691.  
  692.  
  693.  
  694.  
  695.  
  696.  
  697.  
  698.  
  699.  
  700.  
  701.  
  702.  
  703.  
  704.  
  705.  
  706.  
  707.  
  708.  
  709.  
  710.  
  711.  
  712.  
  713.  
  714.  
  715.  
  716.  
  717.  
  718.  
  719.  
  720.  
  721.  
  722.           27 Dec 1986             (C) Anees Munshi                       11
  723.  
  724.  
  725.  
  726.  
  727.