ファミコンのビデオ出力化改造 - ごりぽんソフトウェア

　最近はファミコンソフトを色々買い漁って楽しんでたりするのですが、使っているファミコンはジャンク上がりの安い赤白ファミコンなので出力がRFしかありません。ウチにはアナログ放送対応の液晶テレビ *1があるのでRFでもプレイはできるものの、当然ながらあまりキレイな画面ではありませんし、RFだと取り扱いも面倒です。
　ネットで検索すると赤白ファミコンをビデオ出力化(AV出力化)する改造の情報がいくらでも見つかるので、最近ご無沙汰だった電子工作ついでにチャレンジしてみることにしました。

　なお、今回の作例を見て同じように改造する場合、自己責任でお願いします。何らの保証もしませんし出来ませんので、念のため。また、ビデオ出力化と同時に行われることの多い、ビデオ出力のノイズ除去やオーディオ出力のステレオ化やサラウンド化は行っていません。

　んで。詳細は省略しますが、最初にチャレンジしたトランジスタ2SC1815を使うタイプの回路では失敗しました。一瞬(1フレーム分くらい？)はマトモな画面が表示されるものの水平同期が取れないのか画面がガビガビになり色もマトモに出なくなります。
　成功例のある回路選んだのになんでじゃー！とツイッターで叫んでいたところ楊子平@hn12v1_jpさんが、自分の作った回路ならオシロスコープで正しい信号であることを確認してあるから大丈夫！と紹介してくれたので、その回路で組み直しました。

　ということでまずはビデオ出力の回路図。こちらのツイートに貼られていたものをいただいてきました。
　背景が灰色の範囲は元々ファミコンのメイン基板に組まれている回路で、前期型の改造の場合はメイン基板の抵抗2個を別の抵抗値のものに置き換えます。
　元々ファミコンのメイン基板上にあるトランジスタ(2SA937)で増幅回路*2が組まれている様に見えるのに、更にその先の信号を増幅する必要があるのかと疑問に思っていたので、この回路には深く納得。何故か検索してもこの回路例がヒットしないので、検索に引っかかるようにしようと思ったのも、今回のこの記事を書く動機になってたりとか。

f:id:goriponsoft:20200130182120j:plain — ビデオ出力側の回路図

　続いてオーディオ出力の回路図。こちらのツイートに貼られていたものです。オーディオ出力については最初に固定の抵抗で組んでみたところ音が大きすぎたので、調整が可能な可変抵抗の回路に作り直しました。
　回路図のコンデンサの脇に書いてある「POL」については、さんざん検索して調べてみて「Polar」＝「極性付き」のことだと解釈しました。実際に普通の極性付き電解コンデンサで組みましたが問題無かったので気にする必要は無いかと。

f:id:goriponsoft:20200130182334p:plain — オーディオ(モノラル)出力側の回路図

　今回用意した部品は以下の通り。抵抗はもしかしたら1/6Wの小型なものでも大丈夫かもしれませんが、下手に選んで燃えても嫌なので余裕を持って1/4Wにしておきました。元々のファミコンで使われてるのも1/4Wだし流石に1/2Wは要らないよね？(汗)
　可変抵抗は以前別の目的のために手に入れていたもので、たしか1/2Ｗだったと思うのですがうろ覚えです。燃えていないので大丈夫でしょう(汗)。
　コンデンサの耐圧も多分10Vや6.3Vでも大丈夫なような気がしますが、こちらは入手できたものが16Vでした。
　抵抗の電力とコンデンサの耐圧は、部品のサイズを抜きにすれば「大は小を兼ねる」なので適宜選択してください。
　ビデオ分岐ケーブルは、RCAオス×3から2組のRCAメス×3の二股になっているケーブルで、RCAメス側の黄白をケーブル作成に使用。表には書いていませんが、ビデオ分岐ケーブルの残った部分を配線材に流用しています。

部品	数量
15Ωカーボン抵抗1/4W	1
130Ωカーボン抵抗1/4W	1
56Ωカーボン抵抗1/4W	1
10kΩ可変抵抗1/2W？	1
470μF16V電解コンデンサ	1
10μF16V電解コンデンサ	1
3.5mmステレオミニジャック(パネル取付タイプ)	1
配線用の被覆付き線材	適宜
(ケーブル材料)ビデオ分岐ケーブル	1
(ケーブル材料)3.5mmステレオミニプラグ	1

　さて実際の加工に入ります。うちのファミコンたちはことごとく前期型なので、まずは抵抗を2個置き換えないといけません。それがR6とR12で、R6を2.2kΩから130Ωに、R12を220Ωから15Ωに、それぞれ置き換えます。ちなみに抵抗を置き換えた状態でRFへの出力も問題なく出来ます*3ので、今回の作例のようにRFを生かしたままでも大丈夫です。

f:id:goriponsoft:20200128215549j:plain — R6とR12の位置。CPU/PPUがソケットになってるのは気にしない(笑)。

f:id:goriponsoft:20200128220432j:plain — こんなふうに取り除いてから…

f:id:goriponsoft:20200128231904j:plain — 置き換えます。

　続いて、ビデオ出力回路を組む前に、ビデオ出力端子を出すスペースを確保するためTV/GAME切り替えスイッチを外します。
　この手のビデオ出力化の作例だと、RF出力端子を取り除いてビデオ出力を付けていたり、コントローラーのケーブルを本体前面から出すようにしてその穴を利用していたり、RFユニット自体を取り外してユニットを新造していたりしますが、私の場合はRFを残しておきたかったのと、TV/GAMEスイッチはGAME側固定で全く切り替えていないうえに、この位置だとRFユニットの鉄板のシールドに開口部があるので端子が取り付けやすいという利点もあって採用しています。

f:id:goriponsoft:20200128222130j:plain — このスイッチを外します。

f:id:goriponsoft:20200128221851j:plain — ここがTV/GAMEスイッチになるので…

f:id:goriponsoft:20200128222606j:plain — ハンダを吸い取って外した上でスイッチ部分はジャンパでショートしておきます。

f:id:goriponsoft:20200128222343j:plain — スイッチが無くなるとココがまるごと開口部になります

　そしてメインのビデオとオーディオの出力回路。取り回ししやすいよう、RFユニット側で完結させるため空中配線しましたが、上手く小さくまとまりました。RFユニットの端子からビデオ、オーディオ、GNDを取り出して回路に繋げ、ミニピンジャックと回路を線材で繋いだら完成。

f:id:goriponsoft:20200128225807j:plain — RFユニットの端子は、左からビデオ、GND、オーディオ、B+(実質VCC)、VCC、VCC、GNDと並んでいるので、こんな感じに繋げます。可変抵抗の足は写真では見えませんが、左から順に左向き、下向き、上向きに曲げて配線しています。なかなか芸術的(笑)。

f:id:goriponsoft:20200201224611p:plain — 手書きでアレですが(苦笑)実体に近い感じの回路図がこれ。1つ前の写真と比べるとわかりやすいかと。

f:id:goriponsoft:20200128230153j:plain — 裏に隠れているコンデンサはこんな感じで付いています。

　最後にビデオ/オーディオ出力端子の取り付け。オーディオはモノラルのままで3端子で足りるためステレオミニピンジャックを使います。

f:id:goriponsoft:20200128230627j:plain — RFユニットのシールドの上部からケーブルを入れて開口部に回し筐体も加工。

f:id:goriponsoft:20200128231153j:plain — こんなふうに端子を出して…

f:id:goriponsoft:20200127224420j:plain — 端子を固定して閉じて完成。黄色みが違うのは別の個体で撮った写真だからです(苦笑)。

　今回はミニプラグからRCAのケーブルも自作しましたが、オーディオをモノラルにしてステレオミニジャック使っているので、抵抗の入っていないものなら市販のミニプラグからRCA×2への変換ケーブル(赤白)で接続ができます。
　ちなみにRFとビデオを同時接続して切り替えしても正常に出力されます。まあ同時使用なんかしないとは思いますが(苦笑)。