Lorsque j’avais fait le démontage de mon Minitel 1B Telic-Alcatel en 2017 pour cet article, en analysant les informations techniques de sa puce graphique EF9345 [pdf], j’avais remarquée que celle-ci donnait du RGB et des signaux de synchronisation à 15KHz.

J’avais déjà vu des gens utiliser la partie vidéo et alimentation pour ensuite virer la carte mère d’un Minitel afin de s’en servir comme d’un simple moniteur monochrome.
Donc peut-être que le signal généré par la puce graphique est similaire à des signaux RGB gérés par une vieille console de jeux ?

A l’époque, je ne savais pas qu’il y avait eu des Minitel avec une prise Péritel pré-installée donnant du RGB comme avec le Minitel 1 couleur.
J’ai donc fait un circuit « vite fait » avec quelques composants pour faire une sortie vidéo composite à partir d’une des sorties RGB et de la sortie de synchronisation. Ça avait marché ! Le Minitel générait bien des signaux compatibles avec les télévisions !


Certes avec du RGB, je pourrais afficher une image en couleur sur une télé, mais si je n’ai pas actuellement de moyen de pouvoir enregistrer ça sous forme RGB, ça m’intéresse moins.
J’ai cherché ensuite un circuit ou un composant tout simple afin de convertir un signal RGB vers composite. J’ai trouvé la puce AD722 [pdf] qui génère un signal composite ou S-Video PAL ou NTSC à partir des signaux RGB et des signaux de synchronisation.
Parfait ! Un petit circuit test et hop, ça marche mais c’est parfois instable.


Puis le test en est resté là car je n’avais pas de besoin particulier d’avoir une sortie vidéo sur Minitel à ce moment là ...

Jusqu’il y a quelques temps en Décembre 2019 !
A force de faire des évolutions sur mon serveur, je faisais des prises de vues photos et vidéos avec la caméra de mon téléphone portable. La qualité d’image était très bonne mais filmer un écran avec une caméra au lieu de faire de vrais captures vidéos n’est pas terrible.
C’est donc à ce moment là que l’envie d’avoir un moyen d’obtenir une sortie vidéo sur un Minitel afin de capturer au propre ce que je voyais sur mon écran de Minitel s’est fait sentir.


1) RGB vers composite couleur avec AD722 :

J’ai refais le circuit que j’avais fait auparavant avec la puce AD722. Les problèmes d’instabilité que j’avais eu était dû au fait que je n’ai pas rien à mettre sur l’entrée de synchronisation verticale.
L’EF9345 ne génère qu’un seul signal de synchronisation, celui de synchronisation horizontale.
Pour palier à ce problème et obtenir le signal manquant, j’ai fait à appel à un bon vieux LM1881 [pdf] qui permet d’obtenir la synchro verticale à partir d’un signal composite ou d’un signal de synchronisation horizontale.

On peut envoyer directement la synchro horizontale de l’EF9345 dans l’entrée composite du LM1881 parce que un signal composite est juste un mélange entre des signaux de luminance, de chrominance et de synchronisation horizontale. Donc c’est comme si on envoyait un signal composite avec une image noire.
De plus, il est indiqué dans la documentation technique de l’EF9345 que la sortie de synchro verticale HVS/HS est aussi une synchro composite :


On remarquera dans ce tableau que la PC/VS, indiquée en dessous de HVS/HS, est une sortie synchro verticale lorsque le bit 4 du registre interne TGS est à 0. Malheureusement, après vérification sur la puce, il semblerait que ce bit soit à 1 car il y a rien qui sort sur cette sortie.
Ce qui impose d’utiliser un LM1881 avec un AD722.

La puce AD722 demande des niveaux RGB à 0,7V maximum, or la puce graphique du Minitel génère des signaux à 5V !
Quelques petits potards pour abaisser les tensions à 0,7V et c’est bon !

Et tout ce joli monde fonctionne ! J’obtiens une sortie composite couleur PAL que je peux relier à une télévision compatible PAL ou une carte d’acquisition vidéo sur PC.




2) Sortie composite couleur et noir et blanc :

Pour la plus part des Minitel cathodiques mis sur le marché, beaucoup n’ont pas d’écran couleur, juste un simple écran monochrome.
L’interface de certains serveurs, dont le mien, a donc été pensé en 8 niveaux de gris et non en 8 couleurs. Donc si on veut faire un enregistrement vidéo de ces interfaces, c’est raté et ça peut donner de drôles de surprises très artistiques ! :D


Certes, il est possible de réduire complètement la saturation des couleurs lorsqu’on fait une capture vidéo ou qu’on affiche l’image sur une télévision mais cela implique d’aller dans les menus de configuration à chaque fois ou de changer des réglages ce qui peut devenir pénible à la longue.
Avec un simple bouton pour passer de la couleur au noir et blanc, ça serait plus rapide.

Si on regarde sur l’AD722, on voit qu’il y a une sortie Luminance incluant la synchro. Ça semble parfait, on a juste des variations de lumière !
Sur une télévision, cette sortie marche.
Mais sur ma carte d’acquisition vidéo, ça ne marche pas. Elle ne détecte rien. Pourquoi ?
Parce qu’il semblerait qu’elle cherche un signal de chrominance pour savoir quel standard de couleur utiliser pour afficher l’image.
Donc si je veux avoir une sortie noir et blanc qui marche, je dois avoir une sortie composite avec une chrominance même en noir et blanc.
Pour la puce AD722 me sorte un signal composite noir et blanc avec de la chrominance, je dois continuer d’utiliser la sortie composite et envoyer la même tension sur les 3 entrées RGB.
Il va donc falloir faire un convertisseur RGB couleur vers RGB noir et blanc (ouais c’est bizarre un peu hein ? :D ).

Mais comment peut-on passer de 3 canaux RGB à 1 seul canal, dit noir et blanc, fournissant des niveaux de gris.
C’est partit pour de la théorie électronique et des maths !

Pour faire un signal n&b à partir d’un signal RGB, il faut mélanger :
- 30 % de Rouge.
- 59 % de Vert.
- 11 % de Bleu.

Avec ces trois ingrédients, vous devriez obtenir un chouette noir et blanc !

Vu qu’il faut limiter partiellement et différemment chaque sortie R, G et B de l’EF9345, on part donc sur un circuit avec 3 résistances qui vont limiter le courant de chaque source de couleur fournissant une tension.


On a donc 3 valeurs à chercher. Sauf qu’il nous faut au moins une valeur de départ pour commencer et trouver les autres.
Il faut donc définir une première résistance de façon arbitraire pour déterminer les autres.
Le niveau de vert étant le plus important dans le calcul, à savoir 59 %, c’est donc la résistance Rg qui devra laisser passer le plus de courant et qui donc sera la plus faible.
J’ai choisi la valeur de 10 kOhms pour cette résistance pour les raisons suivantes :
- Ce n’est pas une valeur trop faible qui laisserait passer trop de courant et donc qui ferait tirer trop sur l’EF9345 qui doit toujours faire son travail avec le reste de l’électronique du Minitel.
- Elle n’est pas trop élevée ce qui pourrait occasionner du bruit.
- C’est une valeur ronde.


Cas théorique pour déterminer Rr et Rb :
Ici, on a du courant qui arrive de la source de tension G (le vert), qui passe par la résistance Rg connue puis par les résistances Rr et Rb inconnues pour ressortir par R et B qui sont à 0V, c’est à dire à la masse.
Les sources de tension RGB vont entre 0 et 5V car la puce EF9345 pour ces tensions.
Sachant que la sortie est composée de 30 % de rouge (1,5V), 59 % de vert (2,95V) et 11 % de bleu (0,55V), la tension de la sortie en niveaux de gris est située entre 0 et 5V car elle est composé de la somme d’une certaine proportion de tension de chaque canal de couleur (1,5+2,95+0,55).
Vu qu’on a du courant qui arrive que du vert et que celui ci représente 59 % du total nécessaire pour faire pour un blanc lors d’une d’une conversion en niveaux de gris, la sortie est donc de 2,95V.


Afin de changer d’angle de vue avec la source tension positive à gauche et la masse à droite et qu’on tourne les composants dans un autre sens, on obtient ceci :


On a du courant qui arrive de G, qui passe ensuite par Rg puis Rr et Rb et va ensuite vers R et B qui sont à 0V donc concrètement à la tension de la masse.
On visualisant ce schéma, on comprend donc que :
- Il y a 2,95V aux bornes des résistances Rr et Rb.
- Il y a donc 5V – 2,95V = 2,05V aux bornes de la résistance Rg.

Pour déterminer une valeur de résistance, on utilise la formule suivante :
avec :
- R la valeur de la résistance en Ohm.
- U la tension en Volt aux bornes de la résistance.
- I l’intensité en Ampère qui traverse la résistance.

Pour Rr et Rb, on connaît leur tension à leurs bornes mais on ne connaît pas l’intensité qui les traverse chacune.

Dans un circuit en série, le courant qui circule est le même du début à la fin. Donc la somme du courant qui traverse Rr et Rb est égal à celui qui traverse Rg.

Donc on peut déjà déterminer la somme du courant qui traverse Rr et Rb en calculant le courant qui passe par Rg.
On connaît la tension aux bornes de Rg (2,05V) et la valeur de sa résistance (10 kOhms).

Pour calculer une intensité à partir de la tension aux bornes de une résistance et de sa valeur de résistance, on utilise la forme suivante :

Donc en partant de ça ont peut faire :

Ig = Ug / Rg
Ig = 2,05 / 10000
Ig = 0,000205 A
Ig = 205 µA

Donc pour Rg :
- Sa valeur de résistance est de 10 kOhms.
- La tension à ses bornes est de 2,05V.
- Le courant qui la traverse est de 205 µA.

Donc ça veut dire que la somme du courant qui traverse Rr et Rb, qui pour rappel est égal à celle de Rg, est donc forcément au total de 205 µA.

Sachant que pour convertir du RGB vers du n&b, comme dit plus haut, il faut 30 % de rouge et 11 % de bleu, ça veut dire le courant du rouge et du bleu fournit 41 % du niveau de gris.
On sait que la somme du courant qui circule dans ces résistances est de 205µA.
Si 41 % correspond à 205µA alors :
Donc proportionnellement de ce constat :
- Si Ir correspondant au courant par la résistance fournissant 30 % de rouge, alors Ir = 150µA.
- Si Ib correspondant au courant par la résistance fournissant 11 % de bleu, alors Ib = 55µA.

On connaît donc désormais le courant qui traverse les résistances Rr et Rb et on connaît la tension à leur bornes, il est alors possible de déterminer leur valeur de résistance :

Rr = Ur / Ir
Rr = 2,95V / 150µA
Rr = 2,95 / 0,00015
Rr = 19667 Ohms
Rr = 19,7 kOhms

Rb = Ub / Ib
Rb = 2,95V / 55µA
Rb = 2,95 / 0,000055
Rb = 53636 Ohms
Rb = 53,6 kOhms

Le circuit exact avec toutes les valeurs est donc le suivant :


Les valeurs 19,7 kOhms et 53,6 kOhms ne correspondant pas à des valeurs existantes de résistances de la série E12, série de valeurs de résistances la plus courante et dont j’ai toutes les valeurs en stock, j’ai fait un assemblage de résistances de cette série permettant d’avoir des valeurs proches de ce qui est nécessaire.

Pour Rr avec 19,7 kOhms, on peut faire 18 kOhms + 1,8 kOhms = 19,8 kOhms ce qui donne une valeur supérieure de 0,5 %.

Pour Rb avec 53,6 KOhms, on peut faire 47 kOhms + 6,8 kOhms = 53,8 kOmhs ce qui donne une valeur supérieure de 0,4 %.

Ces erreurs de précision ne poseront pas de problème vu qu’il s’agit simplement d’un circuit permettant de manipuler juste 8 niveaux de tension au final. De plus, les résistances utilisés sont de type carbone avec donc une précision de 5 %.
Donc l’écart de valeur des assemblages de résistances est négligeable et sera invisible à l’œil lors de la visualisation de l’image.


Et voici la même chose mais en rassemblant les résistances pour plus de lisibilité pour la suite :



Voilà ! Ce schéma est parfait pour une sortie en niveau de gris de 0 à 5V à partir de niveaux RGB de 0 à 5V ...
Sauf que la puce AD722 demande des signaux RGB d’entrée compris en 0 et 0,7V !
Il faut donc utiliser un pont diviseur de tension sur la sortie en niveau de gris qu’on a créé pour obtenir une tension entre 0 et 0,7V.


Supposons qu’on a 5V sur les signaux RGB, on veut donc avoir avoir 0,7V sur la sortie de niveau de gris.
En réagençant les composants sur schéma pour avoir les sources de tension en haut et la masse en bas, ça donne ceci :


On veut savoir quelle est la valeur de la résistance Rdiv du pont diviseur de tension permettant d’obtenir 0,7V en sortie.
On sait que :
- il y a 0,7V en sortie de niveau de gris
- cette sortie est reliée à une des bornes de la résistance Rdiv
- l’autre borne de la résistance Rdiv est reliée à la masse
Ça veut dire la tension aux bornes de la résistance est de 0,7V.
Pour calculer sa valeur de résistance, il nous manque encore la valeur du courant en A qui la traverse.
Il faudrait connaître l’intensité qui traverse les résistances connues Rr, Rg et Rb qui permettent la conversion RGB.

Vu qu’on a toutes les sources de tension RGB à 5V, pour simplifier la visualisation pour la suite, on peut les rassembler en une seule dans ce cas car elles sont identiques.


On sait que la tension aux bornes de Rdiv est de 0,7V. Sachat que la source de tension est de 5V, il est facile de trouver la tension aux bornes des résistances Rr, Rg, Rb montés en parallèles.


On connaît donc la valeur et la tension aux bornes de chaque résistance Rr, Rg et Rb.
Pour connaître la somme du courant qu’il passe dans toutes ces résistances, il faut calculer avant une valeur de résistance équivalente correspond ces 3 résistances :
Rr = 19,8 kOhms
Rg = 10 kOhms
Rb = 53,8 kOhms

Une résistance équivalente, c’est quoi ?
Dans un montage avec des résistances montés en parallèle, une résistance équivalente est une résistance dont la valeur de résistance est égale à celle de l’ensemble des résistances assemblés  entre elles puis déduites à l’aide d’une formule invariable comme celle qui va suivre juste après.

Pour calculer une résistance équivalente à partir de plusieurs résistances montés en parallèles comme dans ce cas, il faut utiliser la formule suivante :
Avec :
- Req la résistance dite équivalente aux résistances montés parallèles
- R1 la première résistance
- R2 la deuxième résistance en parallèle
- R3 la troisième ...
- etc ...

Donc avec nos résistances, pour calculer la résistance équivalente, nommée Rrgb, on peut écrire :

1 / Rrgb = ( 1 / Rr ) + ( 1 / Rg ) + ( 1 / Rb )
1 / Rrgb = ( 1 / 19800 ) + ( 1 / 10000 ) + ( 1 / 53800 )
Rrgb = 1 / ( ( 1 / 19800 ) + ( 1 / 10000 ) + ( 1 / 53800 ) )
Rrgb = environ 5914 Omhs

La résistance équivalente à Rr, Rb et Rg est de 5,914 kOhms.


Avec Irgb, l’intensité du courant qui traverse Rrgb :
Irgb = Urgb / Rrgb
Irgb = 4,3 V / 5914 Ohms
Irgb = 0,000727 A
Irgb = 727 µA

Le courant qui traverse donc Rdiv, noté Idiv, est de 727 µA.

On connaît donc le courant qui traverse Rdiv et la tension aux bornes de cette résistances, on peut alors déterminer la valeur de résistance de ce composant avec la formule suivante :
Rdiv = Udiv / Idiv
Rdiv = 0,7 V / 0,000727 A
Rdiv = 1375 Ohms

La résistance nécessaire pour que la tension du signal de niveaux de gris soit au maximum à 0,7V est de exactement 1,375 kOhms.
Sauf que cette valeur ne fait pas partie non des valeurs disponibles dans les valeurs de résistances de la série E12 ! Comme pour Rr et Rb, il faut donc faire un assemblage de résistances de cette série pour avoir une valeur la plus proche de ce qui est nécessaire.
Pour se rapprocher de 1,375 kOhms, on peut donc utiliser une résistance de 1,2 kOhms et de 180 Ohms ce qui donne une valeur de 1,38 kOhms.

Donc voici le schéma avec les valeurs de résistances finales pour une conversion RGB vers niveau de gris :


Et avec des résistances issues de la série E12 :


Certes, au lieu d’utiliser 2 résistances pour me rapprocher d’une valeur précise, j’aurais pu utiliser un potentiomètre ou tenter de me procurer des résistances plus exactes venant d’une autre série juste pour ça, mais la précision finale de juste 8 niveaux de gris fait que c’est suffisant tel quel.

Il faut permettre ensuite la possibilité de choix entre un mode couleur et un mode noir & blanc.
Un simple bouton switch sera parfait !
Mais ces boutons sont n’ont souvent qu’une ou deux voies, pas trois ou alors il faudrait utiliser un gros bouton rotatif 3 pistes.
N’ayant pas ces composants en stock, j’ai décidé d’utiliser d’un bouton simple voie qui va commander des interrupteurs analogiques CD4016 [pdf] pour permettre de permuter entre les signaux RGB et le signal en niveaux de gris.

J’ai ensuite appliqué mes recherches et mes résultats sur le circuit prototype :

Version PDF : lien

Note : Lors de la réalisation de mon prototype, j’avais pris seulement 1,2 kOhms pour Rdiv. Ça fonctionnait mais on perdait 15 % de luminosité en mode noir et blanc. Je me suis rendu compte de mon erreur au moment de relire mes notes et d’écrire ces dernières lignes ! :D


3) Sortie RGB couleur et noir et blanc :

Afin d'avoir exactement la même chose que sur l'écran du Minitel sur un écran de télé non-PAL ayant une entrée RGB, cas typique des anciens téléviseurs SECAM, ou sur une carte d'acquisition RGB tout en ayant une image plus fine qu'en PAL, j’ai ajouté une sortie RGB à mon montage.

L’ajout de cette sortie consista à avoir une sortie compatible avec les entrées RGB d’un téléviseur ayant une impédance d’entrée à 75 Ohms.

Cette valeur d’impédance étant une faire valeur, il faut donc une intensité suffisante qui soit fournie.
A l’intérieur de mon circuit, je n’ai pas besoin de travailler avec de grosses intensités.
Pour pouvoir avoir ces sorties, j’ai donc fait un simple circuit amplificateur de courant à base d’un transistor BC338 par canal de couleur.


4) Sortie audio :

Parce que oui, le Minitel génère du son ! Enfin ... un bruit assez unique et bizarre. Et ce son, lorsqu’il est généré, fait partit de l’interaction avec l’utilisateur. Il fallait donc que je trouve un moyen d’avoir une sortie sonore sur mon Minitel pour le capturer en même temps que la vidéo lorsque je fais des enregistrements.

Pour trouver comment est généré le son du Minitel, il faut d’abord regarder la carte mère.


Le son qu’on entend vient d’un simple buzzer piézo-électrique (en rouge) qui est activé par un petit transistor (en orange) contrôlé par ... l’EF9345 ! Oui, le son est contrôlé par la puce graphique !


Le signal de contrôle du buzzer provient de la sortie « Insert » utilisée en tant une sortie à usage général (« general purpose attribute »).


Quand on allume le Minitel, on un petit « bip » continu mais quand il est en utilisation, le « bip » est plus long et avec une sonorité étrange. Pourquoi ?
Et bien parce qu’à ce moment là, lorsque l’affichage du Minitel est activité, la puce graphique n’envoie pas un signal continu pour activité le buzzer mais un signal à 15 kHz ! Pas étonnant comme fréquence de signal pour une puce graphique n’est-ce pas ? ;)


Il faudrait se plonger un peu dans le fonctionnement interne de l’EF9345 et analyser de code de la ROM du Minitel pour savoir ça.

Pourquoi les ingénieurs du Minitel ont utilisé la puce graphique pour gérer le son au lieu d’ajouter une puce sonore ? Probablement pour raison économique et que ça devait suffire pour juste faire « bip ».

On connaît maintenant l’origine du contrôle du déclenchement du buzzer mais ce n’est pas ça qui génère la note plus ou moins aiguë du son du buzzer.
La note du buzzer est définie par l’électronique à l’intérieur du buzzer.
Après quelques recherches sur le net, celle-ci commence aux alentours de 2 kHz.
Ne pouvant pas extraire cette note sans modifier le composant en l’ouvrant, j’ai décidé de la récréer avec un oscillateur.
Vu que le son d’un buzzer est très basique, j’ai donc utilisé un oscillateur très basique, un simple NE555 [pdf] qui me génère un simple signal carré à environ 2 kHz.



D’expérience personnelle, utiliser une faible valeur pour Ra, tel que 1 kOhms, avec une valeur plus élevée pour Rb permet d’avoir un signal avec des temps à 5V et des temps à 0V à peu près égaux.
Donc je vais utiliser une résistance de 1 kOhms pour Ra.

Pour le condensateur C, j’ai essayé de voir ce qu’allait me donner le résultat du calcul avec un condensateur de 10 nF.
Pourquoi cette valeur ? Je testé avec cette valeur pour commencer et voilà ! ;)

f = 1,44 / ( Ra + 2Rb ) * C
( Ra + 2Rb ) * C = 1,44 / f
(1000 + 2Rb ) * 0,00000001 = 1,44 / 2000
1000 + 2Rb = 1,44 / (2000 *  0,00000001)
2Rb = (1,44 / (2000 *  0,00000001)) - 1000
Rb = ((1,44 / (2000 *  0,00000001)) – 1000) / 2
Rb = 35500

La valeur de Rb doit donc être de 35,5 kOhms.
Cette valeur n’existant pas dans la série E12, on peut utiliser une résistance de 33 kOhms et une autre de 2,7 kOhms ce qui donne une valeur de résistance de 35,7 kOhms avec une erreur de 6 % par rapport à la véritable valeur.

Donc pour avoir un signal à 2 kHz, il faut les valeurs suivants :
Ra = 1 kOhms
Rb = 35,7 Ohms (33 + 2,7)
C = 10 nF

J’ai testé les valeurs trouvés et j’ai mesuré le résultat sur mon oscilloscope ayant un fréquence-mètre. J’obtiens un signal à 1,94 kOhms. Ce qui fait une erreur de 3 % ce qui est tout à fait correct sachant que j’ai adapté la valeur de Rb et que j’utilise des résistances à couche carbone avec une précision de 5 %.



Vu que la puce TTL 74LS08 génère un signal en sortie entre 0 et 5V, ce qui est un peu trop fort, j’ai mis un petit potentiomètre pour pouvoir définir le volume du son suivant ma préférence.

Et voilà, j’ai une sortie sonore sur mon Minitel !



Version PDF : lien


5) Découpage de la plaque arrière pour les connecteurs :

A l’arrière du Minitel se trouve deux plaques amovibles, celle de gauche avec le fil d’alimentation et téléphonique attachés et celle de droite ayant juste un petit cache servant à dissimuler la prise DIN Péri-informatique.
C’est cette dernière que j’ai utilisé pour y mettre les connecteurs RCA pour le composite et l’audio, la prise péritel pour la sortie RGB et un bouton switch de sélection de mode couleur ou noir & blanc.


Au moment où je commençais à réfléchir pour la découpe de la plaque pour y mettre une prise péritel, j’ai remarqué un détail visuel.
J’ai l’impression qu'un emplacement pour prise péritel avait déjà été pensé pour les Minitel 1B de chez Télic-Alcatel.


Donc, ben ... Le tracé de découpage pour une prise Péritel a été grandement facilité ! :D


Les croix représentent les futurs emplacement des prises RCA et du switch.

C’est partit pour le découpage !


C’est nickel !

Voici le résultat avec les connecteurs et le bouton switch :


La connectique est prête. Il ne manque plus que le circuit où la relier !


6) Réalisation finale sur plaque d’essai et montage dans le Minitel :

J’ai pris de la plaque d’essai à pastilles que j’ai bien utiliser pour mes circuits finaux et voici ce que ça a donné :


Il faut récupérer les différents signaux sur la carte-mère sur les emplacements suivants :


Montage sur le boîtier plastique et liaison des connexions :


Avec quelques améliorations après mes tests, voici le schéma final de l’ensemble :