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No.25, Mayo 2000

Ciencia y novedades tecnológicas ................ 5 Perfil tecnológico Cómo se fabrica un microprocesador ...... 9 Leopoldo Parra Reynada

Leyes, dispositivos y circuitos Los sistemas PLL y sus aplicacines en audio y video ............................................... 17 Alvaro Vázquez Almazán

Qué es y cómo funciona Los sistemas Home-Theater ...................... 25 Armando Mata Domínguez

Qué es y cómo funciona El reproductor de formato MP3 de Samsung ................................................. 34 Miguel Angel Sosa García

Servicio técnico Más sobre la teoría del DVD y revisión de circuitos de un reproductor Samsung ........ 34 Leopoldo Parra Reynada y Rafael Gómez Castillo

El modo de servicio en sistemas de componentes de audio Aiwa ..................... 44 Colaboración de Aiwa Corporation

Reparación de autoestéreos modernos ... 53 Alvaro Vázquez Almazán

Principios de operación del teléfono inalámbrico Aiwa TN-C507 ......................... 62 Armando Mata Domínguez

Elevtrónica y computación Un laboratorio virtual con Electronics Workbench ............................... 69 Alberto H. Picerno Colaboración de la revista «Saber Electrónica»

Proyectos y laboratorio Amplificador de potencia estéreo para reproductor de casete ................................ 75 Oscar Montoya Figueroa

Diagrama

Del televisor Sony KV-20TS50

CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS

La evolución de las mascotas electrónicas Aunque afortunadamente en México aún no tenemos los problemas de espacio que aquejan a los habitantes de Japón (donde un departamento de unos cuantos metros cuadrados puede costar varios cientos de miles de dólares), hasta acá han llegado algunas muestras de las soluciones a las que han recurrido para seguir gozando de las comodidades más usuales sin tener que pagar los costos. Un buen ejemplo de esta tendencia es la aparición, desde hace algunos años, de las “mascotas electrónicas”, que si bien llegaron a cubrir una necesidad humana (la de tener alguien que dependa completamente de nosotros), al mismo tiempo presentan la ventaja de no consumir tantos recursos como una mascota real. De esta manera, encontramos que una mascota electrónica no necesita un lugar especial para descansar, no necesita que se le prepare comida diariamente, no ensucia la casa ni destruye nuestras propiedades, etc., y a pesar de que seguramente no faltará quien exprese que nunca será lo mismo que tener un perro o un gato vivo en casa, lo cierto es que hay personas que bajo ciertas circunstancias, prefieren “adoptar” uno de estos ingeniosos equipos electrónicos. Si descartamos los muñecos de peluche que podían producir algunos sonidos casi sin con-

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trol (y que ya llevan muchos años en el mercado), la primera “mascota electrónica” que tuvo la suficiente popularidad como para trascender las fronteras de Japón fueron los tradicionales y prácticamente obsoletos Tamagotchis (figura 1). Como recordará, se trataba de una pequeña pantalla LCD donde aparecía la imagen de una criatura a la cual había que alimentar constantemente, cuidar que no se enfermara, jugar con ella, etc. Al cabo de cierto tiempo esta “criatura” crecía hasta alcanzar su tamaño “adulto” y entonces regresaba a su planeta; y había que comenzar de nuevo todo el proceso. Después del “boom” de los Tamagotchi, aparecieron los Furbys, unos pequeños muñecos de peluche capaces de interactuar hasta cierto punto con el usuario. Estos muñecos llevaron el conFigura 1 “Tamagotchi“ de bandai (izquierda) y monstruo digital

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cepto de la mascota electrónica fuera de una pantalla LCD, lo que permitía al usuario acariciar a su mascota, platicar con ella, que ésta le contestara, etc. Los Furbys son capaces de abrir y cerrar los ojos, hablar moviendo una especie de pico, mostrar rudimentos de emociones, reaccionar según el estado de ánimo de su dueño (o al menos eso es lo que dice el fabricante), etc. Al llegar a este punto, muchos nos preguntábamos cuánto faltaría para que apareciera una verdadera mascota electrónica, capaz de moverse por sí misma, de seguirnos, de compartir nuestros juegos, de reaccionar ante nuestras caricias y de obedecer nuestras órdenes. Pues bien, Sony lanzó hace varios meses el primer “perro electrónico”; y al parecer su acogida ha sido muy entusiasta. El perro electrónico tiene el aspecto de un robot con forma canina: un cuerpo, cuatro patas y una cabeza que incluye ¡hasta orejas colgantes! (figura 2). El funcionamiento de todos estos elementos está controlado por varios microprocesadores capaces de dar movimiento al perro; puede caminar a nuestro lado y “ver” su trayectoria gracias a una cámara de video montada en la “nariz”; puede responder al llamado del dueño (posee micrófonos que le permiten oír, reconocer la voz de su amo y reaccionar a ciertas pala-

Figura 2

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bras clave); puede expresar su alegría o enojo (además de hacerlo con su movimiento, posee una bocina para dar “ladridos” de felicidad o gemir de tristeza); y otras múltiples características adicionales que harán que el propietario de un “animalito” de estos se sienta realmente acompañado. Esperemos que este tipo de mascotas nunca llegue a reemplazar a un perro o un gato de verdad; sin embargo, no podemos negar que gracias a los avances la electrónica es posible obtener al menos un paliativo para quien tenga problemas de espacio o de tiempo, que le impidan cuidar a una mascota viva.

Nuevas tecnologías en discos duros Cuando escuchamos el nombre IBM, de inmediato nos viene a la mente una empresa gigantesca cuyo principal negocio es la venta de computadoras a grandes empresas, y que recientemente estuvo en boca del público no especializado al construir la primera máquina capaz de derrotar a un “gran maestro” de ajedrez, como Gary Kasparov. Sin embargo, IBM se dedica a muchas otras cosas además de la fabricación de equipos de cómputo; de hecho, de sus laboratorios repartidos por todo el mundo han salido infinidad de desarrollos que han modificado completamente la vida moderna. Citemos algunos de ellos: IBM fue la primera firma que desarrolló un sistema de acceso de datos digitales casi inmediato; fue la primera compañía que vendió computadoras al público en general; fabricó el primer disco duro; desarrolló todo el concepto de la plataforma PC; inventó un revolucionario método de colocación de terminales que permite desarrollar circuitos integrados más compactos; elaboró un método para que los circuitos integrados usen cobre en vez de aluminio como material base; etc. En realidad, IBM es la compañía que año con año solicita más patentes en el mundo, casi todas ellas enfocadas al mundo de las altas tecnologías. Fruto de estas investigaciones de punta, ahora IBM nos vuelve a sorprender con una de sus creaciones: un disco duro miniatura capaz de al-

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Figura 3

macenar hasta 340 MB de información. Por supuesto que en la actualidad, cuando son comunes los discos de alrededor de 10 GB, esta capacidad no impresiona a nadie; pero si decimos que este disco duro es apenas del tamaño de una cajetilla de cerillos (4.3 x 3.6 x 0.5 cm), el dato se vuelve realmente impresionante (figura 3). Este disco se ha diseñado como un medio de respaldo o de intercambio de información entre diversos elementos portátiles, como cámaras digitales, notebooks, PDAs, etc., y considerando que la mayoría de estos elementos poseen en realidad muy poca memoria, el tener un medio para intercambiar archivos de hasta 340 MB resulta sensacional (figura 4). Otro producto que ha salido al mercado de los laboratorios de IBM, son las nuevas unidades de almacenamiento de muy alta capacidad, que alcanzan los 70 GB en un disco de 3.5 pul-

Figura 4

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gadas. Esta impresionante capacidad se consiguió gracias al desarrollo de unos nuevos platos de vidrio (en contraste con los platos de aluminio utilizados tradicionalmente), que permiten superficies más pulidas, caras más planas, depósitos más uniformes de material magnético, cabezas que “vuelan” más cerca de la superficie, mayores densidades de información, etc. A pesar de que en este momento realmente pocos usuarios necesitan tal capacidad de almacenamiento (las computadoras personales modernas normalmente traen discos de entre 6 y 12 GB), para las empresas y las estaciones de trabajo tener la posibilidad de contar con esta capacidad, sin necesidad de colocar decenas de unidades independientes, se refleja en un considerable ahorro, tanto monetario, como en esfuerzo de instalación y configuración. Ahora bien, la buena noticia es que IBM ya está vendiendo estos elementos al público en general, por lo que si usted tiene la necesidad urgente de un mayor espacio de almacenamiento y no desea gastar demasiado, puede contar con este desarrollo para implementar la solución.

La consola de juegos del siglo XXI Para nadie es un secreto que existe una cerrada competencia entre los diversos fabricantes de consolas para juegos de video. Los principales contendientes son Nintendo, Sega y, por último, Sony con su consola PlayStation, que ha acaparado algo así como el 60% del mercado de juegos en todo el mundo (figura 5). Sin embargo, este equipo ya comienza a tener indicios de ser obsoleto, ya que al estar basado en un microprocesador de 32 bits, tener el soporte de sus juegos en un CD-ROM de doble velocidad y tener algunas otras limitaciones, muchos entusiastas de los juegos se decidieron por otras opciones como el Nintendo-64 (que ya posee un procesador de 64 bits) o el nuevo Sega DreamCast, que a pesar de sus ventajas tecnológicas al parecer no ha tenido la recepción esperada por los directivos de esta empresa. Pero Sony no podía dejar de renovarse, así que acaba de presentar al mercado japonés la

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Figura 5

nueva consola PlayStation-2, impulsada por un microprocesador desarrollado en forma conjunta con Toshiba. Este dispositivo puede manejar palabras de 128 bits, lo que lo hace considerablemente más poderoso que el usado por las compañías rivales (figura 6). Si a esta característica le añadimos la posibilidad de conectarse a la red Internet para poder participar en juegos grupales, poder navegar y consultar la red en su televisor, tener como soporte de sus juegos al nuevo formato DVD (lo que permite disponer de una capacidad muy superior que la que proporciona un CD-ROM), se justifica fácilmente el entusiasmo que despertó su lanzamiento; y para muestra basta un botón: oficialmente, se puso a la venta a través de Internet el primero de marzo, y durante el primer minuto de venta llegaron pedidos por 100,000 unidades, lo que saturó rápidamente el servidor de Sony.

Tan exitoso y flexible parece ser este nuevo equipo que ya ha alertado a empresas tan grandes y poderosas como Microsoft, quienes lo ven como una amenaza a sus planes de expansión hacia la Internet. El PlayStation-2 utiliza un sistema operativo y un navegador propietario para el acceso a la red mundial, lo que forzó a dicha empresa a adelantar en varios meses el anuncio de su próxima consola de juegos, que estará basada en un procesador Intel y que tendrá igualmente acceso a Internet. Sin embargo, este equipo de Microsoft se comenzará a comercializar hasta el año 2001, y mientras tanto el PlayStation-2 amenaza con acaparar completamente el mercado de los juegos de video. Esperemos que estos equipos pronto estén disponibles en nuestro país para poder apreciar realmente todas sus ventajas, entre las se cuenta su compatibilidad casi total con los juegos diseñados para el PlayStation tradicional.

Figura 6

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COMO SE FABRICA UN MICROPROCESADOR Leopoldo Parra Reynada

Aunque los circuitos integrados llevan con nosotros cerca de 40 años, y nos rodean a tal grado que la vida moderna sería inimaginable sin ellos, en realidad en rara ocasión nos detenemos a pensar cómo se fabrican estos elementos. Precisamente en este artículo mostraremos brevemente el proceso de diseño y construcción de un circuito integrado.

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“Detrás de aquel panel, los electrones y los quantum danzaban, las cargas y ausencias de cargas se desplazaban a través de celosías cristalinas; la máquina soñaba” Poul Anderson; “El mundo de Satán”

Primer antecedente: el transistor Debido a que seguramente nuestro público lector ya conoce la historia básica de la electrónica (en caso de dudas, consulte el artículo Los Orígenes de la Electrónica, publicado en los números 21, 22 y 23 de esta publicación), obviaremos el tema referente a las válvulas de vacío. Sin embargo, debido a la estrecha relación que guarda con los circuitos integrados, retomaremos el tema relacionado con el transistor: su descubrimiento, la forma en que está construido, los métodos que se tenían para su fabricación inicialmente, y cómo fueron evolucionando, hasta llegar a los primeros circuitos integrados.

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Figura 1 Científicos de los laboratorios Bell; al frente Shockley, atrás izquierda, Bardeen y atrás derecha Brattain.

El primer transistor. Los cristales de germanio son la pequeña pieza en forma de cilindro conectado al triángulo y a la plancha inferior (todos los demás elementos son de soporte).

Recordemos que el transistor fue desarrollado en los laboratorios Bell por los investigadores Shockley, Bardeen y Brattain (figura 1), empleando como material base el germanio, un elemento poco conocido y del cual no se esperaban grandes aplicaciones. Sin embargo, este elemento posee una característica fundamental que lo hace ideal para la tarea requerida: su estructura atómica implica que en su órbita electrónica más externa posee sólo cuatro electrones. Esto no parece tener nada

Figura 2 Cuando los átomos de germanio se combinan para formar un sólido, se acomodan siguiendo una configuración ordenada llamada “cristal“.

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de especial, excepto cuando se acomoda un grupo de átomos de germanio en una estructura cristalina, en la cual cada átomo individual está rodeado de otros cuatro similares. Cuando los átomos de germanio se acomodan de esta forma, ocurre un fenómeno muy interesante: cada grupo de cinco átomos (un central y cuatro que le rodean) “comparte” sus electrones y, en un momento dado, cada átomo posee ocho electrones en su órbita de valencia (figura 2). Repasando las nociones de química, seguramente vendrá a su memoria que una estructura cuyos átomos poseen ocho electrones en su órbita externa resulta extremadamente estable; es decir, difícilmente reacciona con otros elementos, no conduce electricidad, su conducción de calor es deficiente, etc. (precisamente la principal característica de los llamados “gases raros o inertes” es que sus órbitas externas se encuentran saturadas y por esa razón resulta prácticamente imposible hacer compuestos que involucren a estos elementos). Pero, en el caso del germanio (y como se descubrió posteriormente, también en el silicio), en realidad esta característica de los ocho electrones en su órbita de valencia es falsa, ya que se debe únicamente a su estructura cristalina; cualquiera que sea el motivo de este comportamiento, el detalle está en que cuando se tiene un bloque de germanio o silicio puro en forma cristalina, a pesar de ser un elemento metálico, resulta un mal conductor de electricidad, debido a su ausencia de electrones libres (de hecho, en condiciones ideales sería un perfecto aislante); pero el factor que resalta de esta afirmación es la palabra “puro”, puesto que resulta extremadamente complicado producir elementos completamente puros, ya que por lo general traen consigo cierto grado de impurezas. Ahora bien, el descubrimiento de Shockley, Bardeen y Brattain fue precisamente que un bloque de germanio cristalino, al momento que se le añaden ciertas impurezas cuidadosamente controladas, se puede comportar como conductor bajo ciertas circunstancias. Este comportamiento del material en que a veces conduce y en otras no, determinó que fue-

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Figura 3 Comportamiento eléctrico de una molécula de germanio

A

B Ge

Ge

Ge

Ge

Ge

Ge

Ge

Ge

C Ge

Ge

Ge

Electrón libre (material tipo N)

Ge

ran nombrados “semiconductores” y lo que los convirtió en la base sobre la que se construye toda la electrónica moderna. Por la importancia que representa su principio de funcionamiento en la fabricación de los circuitos integrados, veamos esto más en detalle.

Los semiconductores Cuando a una estructura cristalina de germanio o silicio se añaden impurezas cuidadosamente controladas (dopado), se puede modificar la cantidad de electrones libres que quedan para la conducción eléctrica. Por ejemplo, si añadimos un átomo de fósforo (el cual posee cinco electrones en su órbita externa), cuando entra en la estructura cristalina, cuatro de sus electrones se combinan con los de germanio o silicio y tratan de colocarse en una estructura compartida que semeje la presencia de ocho electrones en la última órbita de cada átomo; de esta manera, su electrón adicional queda libre para desplazarse y conducir un poco de electricidad (figura 3B). Una situación similar, pero a la inversa, sucede si en vez de fósforo colocamos boro (que posee tres electrones en su órbita final); cuando este átomo se acomoda en la estructura cristalina, queda lo que se conoce como un “hueco”, esto es, un espacio que fácilmente puede aceptar a un electrón viajero (figura 3C). Por este motivo, dado que al primer tipo de material dopado con fósforo le “sobran” electrones (y queda con una carga negativa), se le nombra “semiconductor tipo N”. Y el material dopado con boro, por su falta de electrones recibe el nombre de “semiconductor tipo P”.

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Ge

Ge

F

Ge

Ge

B

Ge

Hueco libre (material tipo P)

Ge

Ge

Ge

Ge

Ge

Si

Ge

Ge

Lo interesante de todo esto, ocurre cuando comenzamos a mezclar diversas capas de semiconductores; por ejemplo, el transistor típico se forma alternando una capa de material N, otra de P y finalmente una más de N o viceversa PNP. Si a este conjunto se le aplica un voltaje de cierta polaridad, encontramos que la corriente que circula entre sus terminales extremas es un múltiplo de la que se aplica en su capa central (figura 4); por lo que este dispositivo tan sencillo realiza la misma labor de amplificación que hizo famosas a las válvulas de vacío, pero evitando al mismo tiempo muchos inconvenientes

Figura 4 Transistor tipo NPN polarizado

B

Vc Ic=0 -

A

-

-

-

Colector

N Base

P

++++++ + - - - - - - -

VB (muy pequeña)

Campo eléctrico

I =0 B

N

Emisor

C

Vc Ic = Hfe x IB -

-

+

VB

IB=0

-

+ -

Campo eléctrico

-

> 0.7 V (Si) > 0.3 V (Ge)

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Figura 5

Luz Mascarilla Perforación

Capa de material fotosensible

Base de silicio

de los bulbos. Por esta razón, a partir de la invención del transistor, prácticamente toda la electrónica se ha enfocado hacia la tecnología de los semiconductores.

Fabricación de los transistores Infortunadamente, la construcción de transistores no resultaba tan sencilla, ya que para producirlos en masa se tenía que recurrir a métodos lentos y costosos, como el crecimiento de cristales en medios dopados con distintas combinaciones de elementos. Esto traía como consecuencia que conforme crecía el cristal semiconductor, se tenían que ir formando las capas P y N necesarias para que el dispositivo trabajara convenientemente. Debido a las dificultades implícitas en este procedimiento, los primeros transistores comerciales alcanzaban precios de alrededor de 50 dólares; pero aún con este inconveniente, los diseñadores de circuitos electrónicos pronto se percataron de las enormes ventajas que proporcionaban estos elementos. Ahora bien, no tardó mucho en que se desarrollaran nuevos métodos de fabricación de dispositivos semiconductores, y uno de los mayores impulsos vino con el desarrollo de la tecnología planar, descubierta casi simultáneamente por los investigadores de Fairchild y los de Texas Instruments. Está técnica de fabricación consiste en que todos los pasos necesarios para producir un dispositivo semiconductor se lleven a cabo en una sola cara de la superficie del material semicon-

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ductor, lo cual permite reducir dramáticamente los costos de fabricación. Veamos un ejemplo de cómo se produce un transistor con esta tecnología. En primer lugar, se obtiene por cualquier medio una delgada oblea de material de germanio o silicio (más adelante veremos cómo es que se obtiene esta oblea); se cubre su cara superior con un material fotosensible, con el propósito de que las porciones que se expongan a la luz se vuelvan fácilmente solubles en una solución ácida; y luego se coloca encima de la oblea una mascarilla donde están grabadas diversas perforaciones (figura 5). Si apreciamos un acercamiento a la porción de la oblea al momento de que se expone a la luz, podemos observar que al “revelar” el material, queda un rectángulo donde está expuesto el material base. Entonces, dicha “ventana” es atacada por un dopado de fósforo, con lo que se crea una zona de material tipo N (figura 6).

Figura 6 Dopado de fósforo Silicio desnudo Zona protegida

N

El procedimiento se repite nuevamente: se coloca una capa fotosensible y se le aplica una segunda mascarilla, ahora con perforaciones un poco más pequeñas que coincidan con las anteriores (figura 7). Cuando se expone a la luz y pasa por el proceso de revelado, queda expuesta una porción de la capa N anteriormente formada, y a

Figura 7 Dopado de boro

N

P

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ésta se le aplica un dopado de boro, logrando así que dentro de la porción N se forme una zona P. Si repetimos este procedimiento por tercera ocasión, ahora con ventanas más pequeñas y aplicando un nuevo dopado con fósforo, encontraremos que finalmente se forma una pequeña zona N dentro de la P anteriormente formada (figura 8).

Figura 10

N

C

B

P

N

E

Figura 8 Dopado de fósforo

Nace el circuito integrado N

P

N

En la figura 9 se puede apreciar una vista en corte del bloque completo. Observe que con este sencillo procedimiento se logró crear un dispositivo NPN. Ahora sólo basta llevar hasta estas capas sendos conectores metálicos (figura 10), y tendremos un transistor bipolar NPN. Figura 9

N

P

N

Seguramente parecerá que este método de colocar material fotosensible, exponerlo a la luz a través de mascarillas y repetir varias veces el procedimiento es más complicado que hacer crecer directamente un cristal con capas alternadas NP-N; sin embargo, la tecnología planar tiene algo que la hace especial. Si hacemos una mascarilla lo suficientemente pequeña, de una sola oblea de silicio podemos obtener una enorme cantidad de transistores (figura 11), con lo que sólo restaría cortarlos

Otra ventaja que tiene la tecnología planar es que con ella se pueden construir transistores, diodos y algunos otros elementos electrónicos en la superficie de la oblea de silicio usando sólo mascarillas, luz y dopados cuidadosamente calculados ¿Qué impide grabar en una oblea varios elementos e interconectarlos de modo que funcionen como un bloque? Esta es la idea detrás de los circuitos integrados: grabar desde un principio en la superficie del silicio todos (o casi todos) los elementos necesarios para que se lleve a cabo cierta labor, y conectarlos entre sí de modo que se comporten como un bloque funcional, contenido en un encapsulado sencillo, que se utilice en el diseño de algún circuito más grande, como si fuera un módulo. Esta idea tan evidente se le ocurrió a Jack S. Kilby, quien trabajaba para Texas Instruments cuando la puso en práctica y desarrolló el primer circuito integrado (figura 12), en la década de 1960. Figura 11 Usando la tecnología planar se pueden obtener miles de transistores de una sola oblea de silicio.

y colocarlos en su encapsulado individual. Esta característica de la tecnología planar permitió que, en poco tiempo, un transistor que antes se vendía en 50 dólares alcanzara pronto un precio de alrededor de 2 dólares.

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Figura 12 Primer circuito integrado, fabricado por Jack S. Kilby en Texas Instruments.

La tecnología de construcción de circuitos integrados ha evolucionado considerablemente desde entonces, ya que el primer circuito apenas incorporaba unos cuantos componentes en su superficie, y ahora se construyen dispositivos que tienen una superficie de apenas el tamaño de la uña de nuestro dedo pulgar, pero que pueden contener docenas de millones de transistores (figura 13). Veamos cómo se logró esta nueva miniaturización, así como la tecnología que rodea a las modernas fábricas de circuitos integrados.

Y en el principio era la arena El inicio del procedimiento para producir circuitos integrados es aún un punto insospechado: minas de arena distribuidas en todo el mundo. Aunque el silicio en los últimos años se ha asociado con la más alta tecnología, en realidad es uno de los materiales más antiguos del planeta;

Figura 13 La evolución en la tecnología de construcción de circuitos integrados ha permitido lograr una miniaturización impresionante. Observe que el acercamiento en la foto es tanto, que se aprecia claramente la huella digital.

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se trata del segundo componente más común en la corteza terrestre. Desde hace siglos se ha empleado, por ejemplo, para la fabricación de vidrio, en la industria de la construcción; como filtro; para medir el tiempo, etc; y no fue sino hasta mediados del siglo XX que se descubrieron sus propiedades semiconductoras. Sin embargo, existe un punto que distingue al silicio empleado en la industria electrónica: para la fabricación de transistores y circuitos integrados se necesita silicio de un altísimo grado de pureza (se calcula que para obtener las obleas base para la fabricación de los modernos microprocesadores, apenas se tolera la presencia de un átomo de impurezas por billón). Además, el silicio no se puede utilizar en su estado “bruto”, sino que forzosamente debe estar en su forma cristalina para poder aprovechar, como ya mencionamos, todas sus características. Para poder obtener estos cristales de alta pureza, el silicio metálico se funde a altas temperaturas; y cuando se encuentra en estado líquido, en el centro del crisol se introduce un pequeño bloque de silicio cristalino al que se llama “semilla”. Este bloque comienza a elevarse, y a su alrededor se comienza a solidificar el silicio fundido, pero con la característica de que sigue un Figura 14 patrón cristalino idéntico al del bloque semilla. Poco a poco esta semilla va jalando el material, hasta que por fin, al cabo de varias horas, se obtiene una especie de “salchicha” de tamaño descomunal, formada enteramente por silicio en estado cristalino (figura 14). Una vez que se han cortado las puntas de esta “salchicha” y se ha rectificado su forma externa, quedamos con un cilindro de silicio de alta pureza, mismo que es cortado en delgadas obleas (de un grueso de apenas 0.8 de milímetro aproximadamente).

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Estos discos son pulidos bajo especificaciones extremadamente estrictas, porque se requiere una superficie completamente plana para que el proceso de grabado de componentes se pueda llevar a cabo sin contratiempos (figura 15). Para darnos una mejor idea de qué tan planas son las superficies de estas obleas, si hiciéramos crecer una de ellas hasta que midiera poco más de tres kilómetros de diámetro, encontraríamos que la diferencia entre su punto más alto y el más bajo no excede los dos centímetros. Ahora bien, una vez que se ha concluido este proceso, las obleas están listas para ser enviadas al proceso de grabado.

Grabado de los circuitos integrados Como ya se mencionó, este proceso es muy similar al proceso litográfico: se recubre la superficie con material fotosensible, y se expone a una luz que previamente ha atravesado una plantilla donde están grabados todos los componentes que deseamos colocar en la oblea; se repite el proceso tantas veces como sea necesario (los modernos circuitos impresos suelen requerir alrededor de cinco capas semiconductoras), con lo que finalmente se tiene un disco con circuitos impresos (figura 16).

Figura 16

1

Figura 15

Ahora sólo resta cortar los diversos circuitos y colocarlos en sus encapsulados individuales, soldar las terminales que se usarán para entradas y salidas tanto de señales como de alimentación ¡y listo! Habrá concluido el proceso de construcción de un circuito integrado.

Una simplicidad relativa Es importante que no se deje engañar por la aparente simplicidad de este proceso. Veamos el caso de los microprocesadores que impulsan las computadoras personales más poderosas. Para construir estos circuitos se requiere de dispositivos que contengan varios millones de transis-

Fotoresistencia

Oblea de silicio preparada

Capa de dióxido de silicio Capa de nitruro de silicio

Proyección de luz

Sustrato de silicio Retícula (o mascarilla)

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Un ciclo similar es repetido para cubrir las uniones de metal entre los transistores

2

La nueva fotoresistencia es girada en la oblea y los pasos 2 al 4 se repiten

Conector de metal

Los patrones son proyectados sobre la oblea repetidamente

5 Región con impurezas

4

Lente

3

Los iones bañan las áreas grabadas con impurezas

La fotoresistencia expuesta es removida

Las áreas no protegidas por la fotoresistencia son grabadas con gases

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tores trabajando conjuntamente. Para poder reunir esta impresionante cantidad de dispositivos en una pastilla de tamaño reducido, se han tenido que desarrollar tecnologías cada vez más precisas para el grabado de las obleas, al grado que hoy día los microprocesadores más avanzados se fabrican utilizando un ancho de pista de apenas 0.18 micras. Para que tenga una idea, se necesitarían casi 600 pistas de este ancho puestas una al lado de otra, para igualar el grueso de un cabello humano. Fabricar pistas cada vez más pequeñas, implica algunos problemas; por ejemplo, ya no se puede utilizar luz convencional para el grabado de los componentes, sino que se requiere de fuentes de luz ultravioleta; las mascarillas que se utilizan, resultan extremadamente complejas de producir. Se ha hecho una analogía muy interesante para imaginar la complejidad de un microprocesador moderno: imagine el plano de una ciudad grande (digamos la Ciudad de México y su zona metropolitana), con todas sus calles, avenidas, bloques de casas, etc. Ahora redúzcalo mentalmente hasta que alcance un tamaño de aproximadamente 1 cm cuadrado; sólo entonces estará acercándose al grado de complejidad de la estructura de un microprocesador actual. Por todas estas razones, construir una fábrica que pueda producir circuitos modernos resulta extremadamente costoso (su precio ya ronda los mil millones de dólares); así que sólo las grandes empresas pueden construirlas.

¡Limpieza por favor! Hay otro aspecto muy importante que se requiere cuidar durante el proceso de fabricación; seguramente ya habrá visto algún comercial de la fabrica Intel, en el cual se muestra a algunos de sus trabajadores, en trajes que parecen de astronauta, fabricando los microprocesadores Pentium que han hecho famosa a esta compañía (figura 17). Pues bien, esta imagen no es una exageración; las salas donde se fabrican los microprocesadores están más limpias que la sala de operaciones del mejor hospital del mundo; su aire

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Figura 17 La fabricación de los semiconductores es una de las industrias más versátiles y modernas de la actualidad.

se purifica y se reemplaza varias veces por minuto; los trabajadores tienen que portar ropas especiales y filtrar su respiración para impedir que sus impurezas vayan a contaminar el proceso de fabricación; la presión del aire en las salas es ligeramente superior a la del ambiente, para que sea extremadamente difícil que alguna partícula de polvo pudiera colarse y dañar un valioso dispositivo; en fin, las precauciones necesarias para la producción en masa de estos componentes asombrarían incluso a la persona más fanática de la limpieza. Pero si nuestras aspiraciones son más modestas y nos conformamos con producir integrados más sencillos (amplificadores operacionales, circuitos TTL, lógica CMOS, reguladores de voltaje, etc.), en realidad no se necesita una enorme infraestructura para poder llevarlo a cabo (de ahí la enorme proliferación de marcas de circuitos integrados que hay ahora en el mercado). Como ha podido apreciar, los circuitos integrados han llegado para quedarse por mucho tiempo, ya que hasta la fecha no se vislumbra ninguna tecnología que pueda llegar a reemplazarlos en el mediano o largo plazo; pero no nos confiemos. Recuerde que lo mismo dijeron de las válvulas de vacío en su momento.

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LOS SISTEMAS PLL Y SUS APLICACIONES EN AUDIO Y VIDEO Alvaro Vázquez Almazán

Operación básica del sistema PLL

Los equipos electrónicos modernos utilizan sistemas basados en PLL para realizar muchas de sus funciones, tales como la sintonía electrónica, el control de servo de drum y capstan en videograbadoras, la demodulación estéreo, etc. Justamente por esta importancia, es conveniente revisar cómo ejecutan sus funciones de acoplamiento para regular la operación de ciertas secciones de equipos de audio y video, lo que haremos en este artículo.

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El sistema PLL (Phase Locked Loop) es un método para “enganchar” la señal (frecuencia) de entrada con una señal de referencia interna. Dicho sistema trabaja mediante un circuito de control automático que se configura como un “lazo” realimentado, en el que intervienen un comparador de fase, un filtro pasa-bajos (LPF) y un oscilador controlado por voltaje (VCO). Generalmente, un PLL también contiene un amplificador entre el filtro pasa-bajos y el oscilador controlado por voltaje o entre el comparador de fase y el filtro pasa-bajos, con la finalidad de lograr un “enganche” de mayor ganancia para usos prácticos (figura 1). Veamos cómo funciona.

Descripción Cuando no existe una señal de entrada, el voltaje de error –también llamado voltaje de control– es igual a cero y en el oscilador VCO se presenta

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Figura 1 Diagrama a bloques de un circuito PLL típico Entrada de señal

Comparador de frecuencia y fase

Filtro pasa bajos

Salida

Amplificador

Oscilador controlado por voltaje (VCO)

una frecuencia de salida llamada frecuencia libre de operación (figura 2A). Pero cuando existe una frecuencia de entrada con respecto al oscilador, se genera un voltaje de error que es proporcional a la diferencia entre la fase y la frecuencia de las dos señales. Luego el voltaje de error es conducido a través del filtro pasa-bajos y del amplificador, hasta lograr el voltaje de control; éste se envía entonces hacia el oscilador VCO, para de esta manera lograr que la señal de salida del oscilador se iguale con la señal de entrada. A tal estado se le llama PLL locked (encadenado o enganchado), y al tiempo requerido por las señales para lograr el “enganche” se le conoce como Lock-up (tiempo de respuesta, figura 2B).

Figura 2

El comparador de fase También conocido como detector de fase, este circuito se encarga de comparar las fases de las señales de entrada y de las señales de salida con el oscilador controlado por voltaje. Además, genera un voltaje de error correspondiente a la diferencia detectada entre las señales. Los comparadores de fase se pueden clasificar en analógicos y digitales, dependiendo de la operación del circuito y del aparato en que son aplicados; además, generalmente están constituidos por dos circuitos convertidores de frecuencia en voltaje y por un circuito comparador.

El filtro pasa-bajos (LPF) El filtro pasa-bajos se localiza entre el comparador de fase y el oscilador controlado por voltaje.

Voltaje de error igual a cero

A Entrada de señal

Comparador de frecuencia y fase

Filtro pasa bajos

Salida Amplificador

Frecuencia libre de operación

0V

Oscilador controlado por voltaje (VCO)

B Entrada de señal

Voltaje de error proporcional al desfase Comparador de frecuencia y fase

Filtro pasa bajos

Amplificador

Salida

Oscilador controlado por voltaje (VCO)

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Figura 3

Figura 4

Filtro pasa-bajos

Oscilador RC en red con multivibrador

Entrada de señal

Salida de señal

Vcc

Salida

R3

R4

C2

Este circuito se utiliza para eliminar la frecuencia alta y el ruido que se producen en la salida del comparador de fase, así como para mantener la señal externa después del “enganche”. Recuerde que un filtro pasa-bajos está constituido básicamente por una bobina y dos capacitores (figura 3), en donde aquélla permite el paso de frecuencias bajas (de allí el nombre de filtro pasa-bajos), mientras que los capacitores envían las frecuencias altas hacia el nivel de tierra.

C3

Q4

Q3

C1

Q2

Q1 Entrada de voltaje de control

R2

R1

Oscilador controlado por voltaje El oscilador controlado por voltaje o VCO, es un circuito oscilador en el que la frecuencia de operación cambia linealmente de acuerdo con el voltaje de control de entrada. Por otra parte, debe mantener esta linealidad en un amplio rango de frecuencia y una frecuencia de oscilación libre y estable. Generalmente encontramos tres tipos de osciladores VCO:

multivibrador estable. Los emisores de Q1 y Q2 (que determinan la frecuencia de oscilación) generalmente contienen resistencias y son acoplados por capacitores (figura 4).

2. Oscilador LC sintonizado 1. Oscilador RC en red con multivibrador Normalmente, este circuito se utiliza integrado en un solo circuito (chip) y configurado como un

Este oscilador proporciona una frecuencia de oscilación muy alta (hasta algunos GHz). En este caso, el oscilador emplea un varicap (figura 5)

Figura 5

Vcc

Oscilador LC sintonizado

C5

R5

R4 Salida

C2 Q1 C3 C1 Voltaje de control

R1

Diodo varicap

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R2 L1

C4 R3

DV1

19

Frecuencia libre de oscilación

Figura 6 Oscilador a cristal de cuarzo

X1

R2

IC1

Salida

C0 Entrada de voltaje de control

R1

C1

C2

Este parámetro es el más importante de todos, pues solamente las señales que se encuentren cercanas a esta frecuencia podrán ser captadas por la malla. Esta frecuencia está dada por el oscilador VCO y los componentes relacionados (resistencias, capacitores, bobinas, transistores, etc.), así como por el voltaje del amplificador en estado de reposo.

Rango de captura como dispositivo variable por voltaje. Este varicap se aplica después de seleccionar cuidadosamente la banda de operación, ya que su capacitancia absoluta, su capacitancia variable y el parámetro Q (parámetro que determina la eficiencia de un circuito LC) se regulan dependiendo de la frecuencia; por lo tanto, la selección del dispositivo está estrechamente ligada a la banda de frecuencias que se utiliza. Por lo general, mientras mayor sea el voltaje aplicado al varicap, el parámetro Q se incrementa; y conforme se aplique un voltaje bajo, el parámetro Q baja considerablemente.

3. Oscilador a cristal de cuarzo Este circuito también es llamado VCXO o VCX por su nombre en inglés Voltage Controlled X’tal Oscillator (oscilador de cristal controlado por voltaje). Cuando la corriente de retroalimentación sufre cambios, la frecuencia de oscilación varía ligeramente. En la figura 6 se muestra un oscilador VCO a cristal, donde C0 es un capacitor de bloqueo para el voltaje de control del varicap que sirve para prevenir la oscilación causada por una caída anormal del parámetro Q; la resistencia mantiene el voltaje de control para que éste no caiga por debajo del rango de variación del varicap DV1.

A la gama de frecuencias cercanas al rango de operación de la frecuencia libre de oscilación del VCO, se le llama rango de captura. En este rango, la malla es capaz de encadenar la fase del oscilador con la señal de entrada (en cuyo caso se dice que “se ha capturado la señal de entrada”). El rango de captura está dado por el ancho de banda del filtro pasa-bajos que forma parte de la malla.

Rango de encadenamiento Así se llama al rango de frecuencias dentro de las cuales una señal previamente capturada es capaz de encadenar la fase del VCO. Este rango es mayor que el de captura, porque resulta más sencillo para la malla mantener en fase dos señales que capturar la fase entre ambas.

Sensitividad Es la amplitud de respuesta del circuito ante una variación de frecuencia; esto indica qué tanto

Figura 7 Gráfica voltaje/frecuencia del comportamiento de un circuito PLL Sensitividad Amplitud (voltaje)

Frecuencia libre de operación

Parámetros para el diseño y operación de los circuitos PLL Existen ciertos parámetros importantes para el diseño y operación de los circuitos PLL, entre los cuales encontramos los siguientes (figura 7):

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Frecuencia (Hz)

Rango de captura

Rango de encadenamiento

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Figura 8 +5V

Circuito RF-PLL

VCO + -

VCO

Señal RF PB

Amplificador de entrada

Señal de detección de la envolvente RF PB

+ -

Comparador de fase

+ -

Filtro 1/2

VCO

-5V PLCK

variará el voltaje del amplificador ante un cambio determinado en la frecuencia de entrada.

donde interviene el circuito PLL, para garantizar que la señal se mantenga estable.

Aplicaciones de los circuitos PLL

Demodulador estéreo MPX FM

Entre los circuitos electrónicos basados en el sistema de PLL tenemos, entre otros, al sintonizador, al demodulador estéreo múltiplex de FM, al control de velocidad y fase del servo de drum y capstan en videograbadoras, etc. A continuación describiremos el funcionamiento del sistema PLL en algunos de ellos.

Para poder demodular la señal de FM estéreo y extraer las señales de audio del canal izquierdo y derecho por separado, existen dos métodos: el método de switcheo y el método de matriz. Independientemente del método utilizado, cualquier corrimiento en la fase de la señal subportadora (que es de 38 KHz) afecta la separación estéreo de la señal; esto se traduce en un sonido distorsionado o débil. El sistema PLL que vemos en la figura 9, hace posible que se genere una frecuencia exacta de 38 KHz. Si a la entrada del PLL aplicamos una señal de 19 KHz (señal piloto) y la comparamos con

Sintonizador El sintonizador es un circuito constituido por una antena receptora, un amplificador de radio-frecuencia, un oscilador local (integrado por el VCO del PLL) y un mezclador (figura 8). Una vez que la antena capta la señal, ésta pasa por un proceso de amplificación (donde se le da ganancia en voltaje y corriente) y se mezcla con la señal del oscilador local (para obtener una frecuencia intermedia de 10.7 MHz para FM y de 455 KHz para AM). El sintonizador debe ser capaz de sintonizar todas y cada una de las estaciones transmisoras, sin variar la frecuencia intermedia; es ahí

Figura 9 Demodulador MPX estéreo

19 KHz Entrada de señal de piloto

Filtro pasa bajos

Comparador de fase

VCO

76KHz

1/2

1/2 38 KHz

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una señal de 19 KHz derivada de la frecuencia de salida del VCO de 76 KHz, el comparador de fase detectará cualquier diferencia de fase y el sistema PLL generará un voltaje de CD de error a través del filtro pasa-bajos; por consiguiente, será controlada la frecuencia de salida del VCO hasta reducir a 0 Hz la diferencia de frecuencia.

Servomecanismos en videograbadoras En videograbadoras, los servomecanismos se emplean para controlar la velocidad y fase de las cabezas de video con respecto a la cinta de video. El sistema servomecánico de una videograbadora puede dividirse en dos secciones: servomecanismo de drum (tambor) y servomecanismo de capstan o cabrestante (figura 10). La función del primero es controlar el movimiento de rotación de las cabezas, mientras que el segundo controla el desplazamiento de la cinta. Pero no basta que el giro de las cabezas y el desplazamiento de la cinta se mantengan en una velocidad constante, sino que también es necesario que tanto unas como otras conserven una determinada posición, de manera sincronizada,

Figura 10

en cierto momento. De tal suerte, puede establecerse una segunda división para estos dos servomecanismos: velocidad y fase.

Control de velocidad de las cabezas Con objeto de controlar la posición de las cabezas de video, se utiliza un circuito PLL para comparar una señal que indique en qué punto se encuentran ellas en determinado momento, con otra señal estable que sirva de referencia. Normalmente se emplea como señal de comparación a la sincronía vertical, dado que es estable y puede indicar el inicio de un campo de video. Para realizar una videograbación, las cabezas de video se deben mantener en cierta posición al momento de presentarse la sincronía vertical. La información con que se indica la posición de las cabezas de video, es una señal denominada PG (Pulse Generator o pulso generado); ésta se obtiene a partir de la rotación de las propias cabezas, puesto que en ellas se encuentra un imán denominado PG y en la parte interna del ensamble del tambor se ubica una bobina de PG. Al girar las cabezas, el imán pasa por encima de dicha bobina y, por lo tanto, se genera la señal de PG (figura 11); por último, esta misma señal se compara con la señal de referencia (es decir, la señal de sincronía vertical).

Servomecanismo de cinta Este servomecanismo se encarga de controlar el movimiento de la cinta, debiendo mantenerla en una velocidad constante.

Figura 11 Señal PG en un tambor de dos imanes 1V

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Para controlar apropiadamente la velocidad de la cinta, es necesario mantener constante la velocidad de rotación del motor de capstan; y para indicar esto último, se requiere de una señal específica (figura 12).

Figura 12 Servomecanismo de cinta de una videograbadora SLVX37

ésta puede adelantarse o atrasarse ligeramente debido a que está en blanco. A decir verdad, esto no es muy grave; pero cuando se reproduce la cinta, sí es importante que las cabezas de video lean su respectivo track y que lo hagan por la parte central del mismo. Cuando la cinta se encuentre ligeramente adelantada o atrasada, la cabeza de video no lee correctamente su track; y para eliminar el problema, es necesario adelantarla o atrasarla. Precisamente, lo que hace este servomecanismo es acomodar la cinta previamente grabada; la adelanta o la atrasa, a fin de colocar los tracks en su correspondiente cabeza de video; y para lograr esto, una señal proveniente del servo de cabezas (la cual indica que en ese momento las cabezas están en la posición donde fue grabado el pulso de sincronía vertical) se compara con el pulso de CTL (figura 13), mismo que fue almacenado durante la grabación. De modo que al recibir la señal correspondiente a la posición de las cabezas de video (pul-

Figura 13 Pulso CTL tomado de la terminal 1 del IC703 de una videograbadora Toshiba M454L

Al rotar el capstan, el imán que lo rodea presenta diferentes campos magnéticos frente al dispositivo DME (elemento divisor magnético); la resistencia de éste se ve modificada con las variaciones del campo magnético, generando así una señal llamada FG (Frecuency Generator o generador de frecuencia). La frecuencia de la señal FG cambia ante cada variación en la velocidad de rotación del capstan; mas para mantener la velocidad constante, esta señal deberá mantenerse invariable.

Control de fase del servo de capstan Una situación que suele darse en videograbaciones, es que cuando se va a grabar la cinta

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so de sincronía vertical) y no el pulso de CTL, el servomecanismo de capstan acelera ligeramente al motor de capstan. Y cuando este servomecanismo lee la señal de CTL antes que el pulso de sincronía vertical, lo frena para controlar la posición de la cinta con objeto de que ésta se coloque en fase. Por otra parte, con el propósito de mejorar la estabilidad en la velocidad de rotación del motor de capstan, se utiliza como referencia una señal muy estable; normalmente es la señal de sincronía vertical, la cual controla a la señal de FG (figura 14), que a su vez indica de forma directa la rotación del propio motor de capstan. El resultado de la comparación de ambas señales, sirve como señal de control de dicho motor.

Figura 14

Conclusiones

Y por último, le recordamos que para que un circuito PLL funcione adecuadamente es necesario que tenga sus voltajes de alimentación (B+ y GND) y que haya una señal de referencia (por lo general proveniente de un circuito oscilador), así como una señal a controlar (proveniente del sistema que se esté controlando).

Como se podrá advertir, la utilización de los sistemas PLL en la electrónica moderna es bastante extensa; conocer su funcionamiento, nos ayudará a detectar y solucionar casi cualquier problema en estos circuitos.

Señal FG tomada de la terminal 23 del IC703 de una videograbadora Toshiba M454L.

SISTEMAS DE HOME THEATER Armando Mata Domínguez

El sistema de Home Theater es un concepto de ambientación auditiva a partir de señales de video convencionales, para permitir al espectador disfrutar de películas y programas de televisión en un ambiente de local cinematográfico, con alta calidad sonora. Al respecto, las compañías han diseñado diversos estándares, tanto analógicos como digitales; en la actualidad, los que predominan son los sistemas Dolby Pro-Logic y Dolby Digital. En este artículo explicaremos las generalidades de las diferentes alternativas de Home Theater, enfatizando los aspectos de su configuración. ELECTRONICA y servicio No.26

Qué es un sistema de Home Theater En términos generales, podemos decir que un Home Theater (“teatro casero”, como se conoce en el medio comercial) es un sistema o arreglo de equipos de audio y video diseñado para permitir al espectador disfrutar de películas y programas de televisión en un ambiente de local cinematográfico con alta calidad sonora (figura 1). Pero si bien es la combinación de un conjunto de aparatos –generalmente de alta tecnología– que trabajan de manera integrada, no siempre se recurre a eqazuipos especializados para dicha función; por ejemplo, un sistema sencillo puede constar de un televisor grande (unas 27 pulgadas), de una videograbadora estéreo, de un receptor de sonido (de preferencia con efectos de surround A/V) y de varios altavoces orientados para conseguir los efectos sonoros propios de las salas cinematográficas.

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2. El recinto donde va a ser alojado el sistema.

Figura 1

Por lo dicho anteriormente, queda claro que lo fundamental de los sistemas Home Theater es que explotan las sensaciones auditivas, como sucede en las salas cinematográficas. Evidentemente, para lograr efectos sonoros como los que se obtienen en el cine, hay que combinar diferentes bocinas colocadas en toda la periferia de la sala y al frente de la pantalla (figura 2). Sin embargo, dado que el equipo debe estar ubicado en una sala casera, cuyas magnitudes a menudo son reducidas, se minimizó la cantidad de altavoces una vez que se realizaron estudios sobre las características de la calidad de sonido en las salas de cine y teatro. Considerando los factores anteriores, han surgido diferentes versiones de sistemas Home Theater, como explicaremos en el apartado siguiente. Un sistema mas sofisticado o actual, consiste en la combinación de un televisor de pantalla plana (32 pulgadas), un reproductor DVD y un amplificador de audio del tipo Dolby Digital. De hecho, no existe un estándar que pueda considerarse de aplicación general, pues la integración de estos equipos depende principalmente de dos factores:

Clasificación de los sistemas Home Theater Sistema Home Theater “small” Se trata de la versión precursora, económica y sencilla, integrada tan sólo por una videocasetera estéreo, un televisor de 25 pulgadas, un receptor de audio estéreo y dos altavoces.

Sistema Home Theater análogo “medium” 1. El presupuesto destinado por el usuario, así como las preferencias de éste.

Figura 2 Distribución de las bocinas de sonido en una sala de cine convencional con sistema surround.

Sistema Home Theater digital “medium”

L S

Versión que pretende ser más similar a la sala de cine. Está integrada por una videocasetera estéreo; un televisor de 27 ó 29 pulgadas; un receptor de audio del tipo DSP, del tipo Dolby Surround o del tipo Dolby Pro-logic; y varios altavoces distribuidos estratégicamente.

C R

Versión digital compuesta por un televisor de pantalla plana (hasta de 32 pulgadas), un reproductor de DVD, un componente de audio con reproductor del tipo Dolby Digital versión 5.1 y varios altavoces ubicados estratégicamente.

Sistema de Home Theater “high” S

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Versión digital de mayor costo y que requiere de un espacio más grande. Está compuesto por un televisor de proyección de hasta 52 pulgadas; un reproductor DVD y un receptor de audio con

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Figura 3

procesador de audio y video, el cual dispone de amplificador de gran potencia del tipo Dolby digital y de varios altavoces distribuidos estratégicamente. Se advierte entonces que un sistema de Home Theater es, principalmente, un concepto de ambientación auditiva a partir de señales de video convencionales (figura 3). Cierto que lo más conveniente para obtener el máximo provecho de un Home Theater, es utilizar los mejores equipos de audio disponibles en el mercado para tal efecto. Esta alternativa de experiencia auditiva que se obtiene en un teatro casero puede ser impresionante, que definitivamente no es posible obtener con los mismos equipos trabajando independientemente. Es importante considerar que, para efectos del servicio técnico, no hay gran dificultad, pues no interesa si la videograbadora, el televisor, el DVD o el amplificador de audio al que damos servicio se utiliza en un Home Theater.

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Generalidades de los conceptos asociados a un Home Theater La primera tecnología de Home Theater “medium”, consta de un mínimo de cuatro fuentes de sonido que permiten una amplia distribución acústica sin necesidad de una arquitectónica igual a la de un cine o un teatro. Dicho sistema corresponde al denominado DSP convencional (procesador de sonido digital), diseñado y manufacturado por Yamaha. Así, este equipo de interconexión de audio (figura 4) ofrece una reproducción y sensación de audio muy similar a las de las salas cinematográficas, pasando por alto las limitaciones de espacio propias de una habitación en el hogar; esto se debe al empleo de dos bocinas posteriores –izquierda y derecha– de reproducción frecuente, combinadas con otras dos bocinas frontales. Basándose en la tecnología DSP, se diseñó el sistema Dolby Surround, el cual hace uso de cua-

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Figura 4

C

Sistema DSP con simulador de variedad posterior. Con las dos bocinas posteriores se logra un sonido de tipo envolvente.

L R

L R

C

Sisitema DSP con simulador de cambios posteriores. Con las dos bocinas laterales se obtiene un sonido localizado.

L R

L

R

tro bocinas distribuidas estratégicamente con una organización complementada por sistemas tridimensionales, con simuladores de variedad posterior o con simuladores de cambios posteriores, cada uno con la finalidad de crear un ambiente Surround. Cada sistema ofrece características diferentes para determinadas situaciones, y cada uno emplea para su funcionamiento la señal de audio en versión estereofónica, misma que se procesa para lograr el efecto de Surround. Los actuales Home Theater “medium” utilizan procesadores de audio del tipo Dolby Pro-logic o Dolby Digital, que mínimamente cuentan con cinco bocinas distribuidas de manera estratégica en la sala (figura 5). Cada bocina reproduce diferente gama de frecuencias de audio y cada

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sistema opera con un lenguaje distinto: el sistema Dolby Pro-logic trabaja con señales análogas, en tanto que el sistema Dolby Digital trabaja con señales codificadas numéricamente. Otra diferencia entre ambos sistemas, radica en el modo o proceso de reproducción, puesto que el sistema Dolby Pro-logic utiliza las señales de audio estereofónicas (sonido correspondiente a los canales izquierdo y derecho) que se encuentran grabadas en la misma cinta de video. El resultado del proceso, es la reproducción del audio en cinco bocinas; la que va colocada arriba o abajo del televisor (central) se encarga de reproducir exclusivamente voces de la película en modo monofónico, mientras que las dos frontales izquierda y derecha reproducen en estéreo el acompañamiento o resto de los soni-

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C

Figura 5 L

Sistema Dobly Pro-logic

R

L R

C

SW

L

Sistema Dobly Digital

R

SW

LS LS

dos; por su parte, las bocinas posteriores izquierda y derecha son las responsables de reproducir en forma monofónica los efectos especiales. Es común que tal asignación de funciones se logre con el equipo de interconexión, mismo que a la fecha forma parte de la mayoría de los componentes de audio dotados con las cinco bocinas; y la conexión de éstas se facilita, gracias a las indicaciones que vienen en la parte posterior del componente de audio (donde también se encuentran las líneas de entrada de la señal de audio estereofónica, para habilitar el modo de operación del equipo con sólo presionar la tecla que por lo general se localiza en la parte frontal del equipo). El sistema “medium” Dolby Digital es el más reciente de los Home Theater; dicho sistema es una creación de los laboratorios Dolby, los mismos que diseñan los sistemas de sonido para

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salas de cine. Este ofrece grandes avances en el tratamiento o procesamiento del sonido, si se compara con los sistemas análogos; básicamente, éstos utilizaban cuatro canales de audio: izquierda, derecha y surround, que son el resultado de combinar en un módulo dos canales de audio originales (audio estereofónico). En cambio, Dolby Digital tiene 5.1 codificados en lenguaje digital, que se graban en forma totalmente independiente: izquierda, derecha, central, Surround izquierdo y Surround derecho; además, dispone de un canal de efectos de baja frecuencia el cual, por no reproducir toda la gama de audio, se le denomina punto uno (sólo reproduce de 7 Hz a 120 Hz), el cual habilita a un subwoofer. La finalidad de cada canal es reproducir y distribuir el sonido de manera diferente, de modo que sólo se obtengan voces de la película en la

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Figura 6

Entrada de audio-video

Bocinas frontales

Bocinas sourround

Entrada de DVD

Salidas de audio y video

bocina central (grabación monofónica de audio con frecuencia de hasta 7000 Hz); a su vez, en las bocinas izquierda y derecha frontales se reproduce el complemento del sonido (grabación estereofónica de audio de rango con frecuencias de 20 a 20,000 Hz), y en las bocinas de surround izquierda y derecha ubicadas en la parte posterior (grabación estereofónica de audio de rango con frecuencias de 20 a 20,000Hz) se escuchan los efectos especiales; por último, la bocina subwoofer reproduce exclusivamente frecuencias bajas (grabación monofónica de rango de frecuencias de 7 a 120 Hz, que aunque no se oyen, se perciben en el cuerpo como una sensación de vibraciones, y así confieren mayor realismo a las imágenes). El sistema Dolby Digital se graba en DVD (disco versátil digital), medio de almacenamiento que puede utilizarse como parte del Home Theater; para el efecto, hay que disponer del aparato reproductor correspondiente conectado

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a un televisor (cuya pantalla debe tener al menos 27 pulgadas); además, debe combinarse con el componente de audio que disponga de entradas y salidas para procesamiento del sistema Dolby Digital y –sobre todo– hay que cuidar que la interconexión de estos equipos sea correcta (figura 6). El DVD es ideal para disfrutar aún más las características de un Home Theater digital, pues las películas que contiene a veces son grabadas hasta en ocho idiomas o subtituladas con 32 lenguajes diferentes. Y a través del control remoto, también permite seleccionar la función multiángulo, con la que se pueden observar las imágenes desde diferentes ángulos, y así aprovechar que éstas hayan sido grabadas hasta con nueve cámaras de video. Pero lo más importante de este aparato reproductor de imágenes digitales, es que ofrece 500 líneas de resolución (favoreciendo así la nitidez de las mismas) y una gran calidad de audio (gra-

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cias a las características de la tecnología Dolby Digital comentadas anteriormente). Entonces, sobra decir que su presencia en los sistemas Home Theater reporta grandes beneficios a los usuarios.

ciéndose llegar a la sección de transferencia de señal, que consiste en un arreglo de flip-flops encargados de convertir la línea de datos en serie se convierte en datos en paralelo (figura 7).

Orientación de los altavoces

Figura 7

Un aspecto de suma importancia, es la ubicación de las bocinas, debido a que la combinación de una excelente imagen con un sonido espectacular son el sello característico de estos sistemas. La bocina central debe colocarse arriba o abajo del televisor (lo más cerca posible del mismo), las dos frontales al frente (con una separación de 45° con respecto al usuario y a una misma altura) y las posteriores no precisamente atrás del espectador, sino a una altura ligeramente superior a la que alcanza su cabeza, frente a frente y a la misma distancia del centro. La bocina del subwoofer, que permite reforzar los sonidos graves, puede colocarse donde se desee (incluso sobre el piso).

Circuito procesador Digital

FR Control CH2 CH3

FL CH1

RL RR SW CH4 CH5 CH6

Convertidor D/A

Corrector electrónico con fuente de referencia y fuente constante

Control de volumen digital

Generalidades del proceso electrónico del sistema Dolby Digital El Dolby Digital es un sistema surround que ofrece sonido de cine de alto realismo, lo que se logra mediante un proceso digital que se basa en una decodificación exacta lograda a través de un circuito procesador de señales digital de alta precisión; dicho circuito se ubica dentro del reproductor de DVD (en caso de Home Theater Medium) o dentro del amplificador y procesador de audio A/V (en caso de un Home Theater High). El circuito procesador de señales digital recibe grupos de señales de 24 bits, los cuales se mueven a una velocidad de hasta 88 MHz. Ello garantiza la reproducción real de sonido, además de un nivel suficientemente elevado para excitar las secciones finales de amplificación. También, dentro del circuito procesador de señales digital se realiza la conversión de señal digital a señal análoga; previamente a esta conversión, la señal de 24 bits proveniente del circuito de lectura, se inyecta al procesador, ha-

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Data

Enable

Circuito de tranferencia

Clock 24 Bits

Enseguida, el grupo de señales se inyecta a la sección controladora de volumen, también interna al circuito procesador de señales digital, la cual gobierna el nivel de la señal de audio a través de las líneas de control DATA, CLOCK y ENABLE, provenientes del microprocesador. Debido a que el sistema es muy sensible a salto de pistas o salto de información por inestabilidad de valores lógicos, se incluye un circuito de referencia de voltaje, el cual actúa en combinación con el circuito regulador, encargándose así de garantizar el nivel de voltaje de las señales digitales para impedir el salto u omisiones de información.

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Algunos consejos en la instalación de un sistema de Home Theater La interconexión de equipos para la integración de un sistema Home Theater, es una actividad no muy compleja, debido a que simplemente hay que unir las líneas de salida de video de la fuente respectiva (videograbadora o reproductor de DVD) con entradas de video del televisor o del proyector; igualmente, hay que unir las líneas de salida de audio de la fuente respectiva (videograbadora o reproductor de DVD), con las líneas de entrada del equipo procesador o componente de audio. No obstante la simplicidad, hay que considerar estas recomendaciones: 1. Hay que interconectar los equipos a través de cables del tipo RCA no muy largos. 2. Habrá mejor calidad de imagen en el televisor, siempre y cuando se haga uso de las ter-

minales de entrada por componente de video (bornes rojo, azul y verde), o del borne especial de S-video y, en el último de los casos, del borne de entrada de video por línea (borne RCA de color amarillo). 3. En caso de utilizar un DVD, no necesariamente se requiere de un equipo de audio con líneas de 5.1 un canales; se podrá utilizar el equipo, haciendo uso de la sección de audio del televisor, utilizando la línea central de las líneas de salida de audio; evidentemente, no habrá el sonido espectacular que se pretende por la falta de los demás canales. 4. Las líneas de conexión se recomienda que no sean con uniones entre sí, debido a que causan interferencia. 5. Hay que cuidar la ubicación correcta de los altavoces.

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MAS SOBRE LA TEORIA DEL DVD Y REVISION DE CIRCUITOS DE UN REPRODUCTOR SAMSUNG Leopoldo Parra Reynada y Rafael Gómez Castillo* Antecedentes

La tecnología del DVD ha entrado con tanta fuerza en el mundo que, por ejemplo, en los Estados Unidos se vendieron el año pasado más unidades lectoras de DVD que videograbadoras (y de hecho los equipos de DVD están destinados a reemplazar a tales máquinas). En esta publicación ya hemos explicado en qué consiste dicha tecnología, pero no queremos dejar de ahondar en la teoría y en el análisis de circuitos específicos, pues pronto llegarán los primeros equipos a nuestro banco de servicio. 34

A pesar de su creciente popularidad, el DVD sigue siendo una tecnología relativamente desconocida para el técnico en electrónica (ya no digamos para el público en general). El hecho no se debe tanto a la falta de información, sino a que ésta se ha presentado de una manera muy científica; y ello, naturalmente, dificulta su lectura al lector no especializado. Aunque la publicidad que rodeó el lanzamiento del DVD mencionaba frecuentemente términos como “nueva tecnología”, “mayor densidad de información”, “grabación por las dos caras”, * Este artículo está producido con el apoyo de Samsung Electronics México, S.A. de C.V. (www.samsung.com.mx); agradecemos especialmente el apoyo del Ing. Guillermo Ramírez Barbosa, Gerente de Servicio. Cabe señalar que este tema forma parte del material didáctico que se ha preparado para el seminario de actualización Servicio a Reproductores de DVD y Presentación de los Nuevos Equipos Digitales Samsung, a impartirse en 20 ciudades de la República Mexicana (vea informes en el interior de esta revista).

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Figura 1 Estructura interna de un recuperador óptico típico El diodo láser genera el haz que da lectura a la información grabada en la superficie del CD. Pasa a través de diversos elementos ópticos, rebota contra los datos (pista de "pits") reflejándose; la intensidad del reflejo es captada por una serie de fotodetectores que convierten la luz en una señal eléctrica, donde va contenida la información de audio.

Lente de enfoque Lente cilíndrica

Espejo semitransparente

Lente colimadora

Fotodetectores

Rejilla de difracción

mitado (aunque no por ello deja de ser sorprendente). Veamos.

Audio En primer lugar, ambos aparatos funcionan exactamente bajo el mismo principio: un emisor láser que envía su luz a un conjunto óptico que se encarga de dirigirla hacia la superficie grabada del disco (figura 1). Minúsculas muescas llamadas también pits, que se encuentran en dicha superficie, bloquean parcialmente la reflexión de la luz en ella (figura 2) ; esto provoca que cuando la luz láser pase sobre la superficie de espejo (lugares donde no hay ningún pit) se obtenga la máxima reflexión y el máximo nivel de salida en los receptores ópticos; y cuando la luz cae sobre una muesca, por diversos fenómenos ópticos se inhibe parcialmente la reflexión (lo que ocasiona que la salida de los detectores ópticos tenga un nivel bajo, figura 3).

Diodo láser

Figura 3 “posibilidad de usar múltiples capas”, etc., en realidad todo esto no nos dice mucho acerca de qué es lo que verdaderamente distingue al DVD de los tradicionales CD de audio o datos. De hecho, podemos decir que el DVD no es más que una evolución de este primer formato digital, y que lo que aporta de “nuevo” al estándar es muy li-

Figura 2

Imagen ampliada de una capa de aluminio de un CD con sus lands y pits, una vez levantado el revestimiento.

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Patrón de pits

Señal Eléctrica recuperada

En ambos casos tenemos entonces un método que además de permitir almacenar en formato digital la información, ofrece la posibilidad de recuperarla sin necesidad de que haya contacto físico entre el dispositivo recuperador de datos y el dispositivo de almacenamiento (lo que se traduce en cero desgaste y una duración prácticamente ilimitada). Hasta aquí, parece no haber gran diferencia entre ambos formatos. Pero el CD, diseñado en 1980, poseía una capacidad de almacenamiento que en aquella época causó asombro: ¡hasta 80 minutos de música almacenada en una sola cara de un disco de apenas 12 cm de diámetro!

35

ondas electromagnéticas, y su porción correspondiente al espectro visible). El hecho de usar una luz infrarroja para la recuperación de datos, limitó el tamaño del pit a un mínimo de aproximadamente 0.8 micras; si la muesca fuese más pequeña, el láser difícilmente podría detectar su presencia. Al mismo tiempo, y para eliminar la posibilidad de interferencia entre tracks adyacentes, se decidió que la separación mínima entre ellos fuera de 1.6 micras (figura 6). Todo esto condujo a lograr una capacidad de almacenamiento de 80 minutos de música en un CD de audio (considerando que este audio está muestreado 44,100 veces por segundo, con una resolución de 16 bits y en dos canales para conservar el efecto estereofónico).

Figura 4

Evolución del rayo láser Empieza la incursión del CD

En esos años, la investigación en el campo de los rayos láser estaba realmente en una etapa muy temprana; un dato poco conocido, es que los primeros reproductores de CD traían como generador de luz láser una ampolla de helioneón, excitada eléctricamente. No obstante, pocos años después se desarrollaron los primeros sistemas láser semiconductores (figura 4). Toda la concepción y diseño de estos aparatos, fueron influenciados por las limitantes de los tubos láser de helio-neón. Una de esas limitantes era la frecuencia de operación de estos tubos, ya que podían producir luz en el rango de los 780 nm (780 milmillonésimas de metro). Esto cae en el rango de los infrarrojos (vea en la figura 5 el espectro de las

Ondas radio siderales

Ondas radio

Televisión

Ondas cortas de radio

Radar

Espect. de chispas

Infrarrojo

Rayos ultravioleta

Rayos X

Rayos gamma

Rayos cósmicos

Desconocido

Ondas calóricas

Región de luz visible para el hombre

Figura 5 Espectro electromagnético

Indudablemente, tal hecho fue un enorme avance en la tecnología (sobre todo si tomamos en cuenta que en esos años los medios de almacenamiento tradicionales eran el disco de acetato y los casetes de audio). Y hasta la fecha, el CD de audio sigue siendo el estándar y la meta a seguir para cualquier otro medio de almacenamiento o distribución de audio. Tan efectivo demostró ser el CD de audio, que pronto fue adaptado para múltiples usos: desde CD-ROM para computadoras, hasta medio de almacenamiento de juegos como el PlayStation de Sony; incluso se producen ahora discos grabables y regrabables. Sin embargo, para nadie es un secreto que después de casi 20 años

Longitud en centímetros (expresadas en potencias del número 10)

2 3 4 5 6 7 8 9 10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-310-2 10-110 1 10 10 10 10 10 10 10 10

36

Rojo

Naranja

Amarillo

Verde

Azul

Violeta

Región en que se produce la luz del láser 700nm

ELECTRONICA y servicio No.26

dan con una velocidad de aproximadamente 4.3Mbps (figura 7), que es irrisoria si la comparamos con los modernos microprocesadores que trabajan a mil millones de ciclos por segundo.

Figura 6

Video Veamos ahora el caso del video, considerando tan sólo el estándar NTSC (que es el que rige en nuestro país y en casi toda América). Aquí tenemos que la señal de luminancia (blanco y negro) abarca un rango que va de 0 a 4.25 MHz, mientras que la crominancia (color) abarca alrededor de 1.5MHz (figura 8). de estar en el mercado, este formato comienza a mostrar limitaciones (sobre todo si se trata de aplicar en otras áreas). Uno de los campos en que la tecnología óptica enfrentaba diversos problemas, es el almacenamiento de imágenes en movimiento; el motivo, es que la cantidad de datos que se maneja en esta aplicación resulta extraordinariamente más alta que en el caso del sonido. Simplemente póngase a pensar por un momento en esto: el oído humano promedio sólo puede escuchar sonidos en la banda de 20 a 20,000 Hz, lo que significa que basta una frecuencia de muestreo de poco más de 40,000 Hz para representar fielmente a la señal de audio (por eso se eligió la frecuencia de 44.1 KHz para el CD de audio). Incluso utilizando 16 bits por muestra y grabando dos canales sonoros independientes, la cantidad de bits que se necesita almacenar no rebasa los 2 millones por segundo (cantidad perfectamente manejable por los circuitos digitales de hace 20 años); si a eso añadimos protecciones, datos adicionales, modulación, etc., encontraremos que en el CD de audio los datos se guarFigura 7 No. de canales

2

M uestras por segundo

44100

Bits por muestra

16

RESULTADO PARCIAL

1.4112 M bps

Factor modulación EFM

2.125

Factor protecciones + datos

1.44

RESULTADO TOTAL

4.3218 M bps

ELECTRONICA y servicio No.26

Figura 8 Amp.

Audio

Y C

0

3.58 4.25

Frec. (MHz) 4.5

Suponiendo que cada una de estas bandas fuese muestreada a poco más del doble de su frecuencia máxima, la luminancia tendría que muestrearse a unos 9 MHz y el color a unos 3.5 MHz; y si quisiéramos una buena calidad de imagen, cada muestra tendría que ser de al menos 10 bits de extensión. Si sumáramos ambas bandas, tendríamos algo así como 130 millones de bits por segundo (casi 30 veces lo necesario para almacenar audio con calidad CD, y eso sin contar la modulación, protecciones, etc.) Así que en caso de utilizar el mismo método de almacenamiento de imágenes en CD, en un CD completo apenas cabrían unos cuantos minutos de información (lo cual obviamente lo hace incosteable). La solución podría ser muy simple: producir discos más grandes y con varias caras. De hecho, este método se utilizó en el disco láser de video (figura 9), que fue un método de distribu-

37

Esta situación no podía durar por tiempo indefinido, y terminó cuando se lograron avances en el proceso digital de señales y en la producción de nuevos medios de almacenamiento. A mediados de los años 90, el trabajo conjunto de diversas compañías en todo el mundo dio como resultado el lanzamiento de un nuevo y revolucionario método de almacenamiento digital de imágenes: el DVD. Figura 9

ción de películas sumamente popular en la pasada década de los 80 (aunque hay que aclarar que el videodisco en realidad no era digital, sino que la información se guardaba de forma análoga; pero la idea básica es la misma). En este formato los discos tenían 30 cm de diámetro (igual que los LP tradicionales), y podían reproducirse por ambas caras; por lo general, se requería de tres o cuatro caras para guardar una película de menos de dos horas. Esto implicaba la necesidad de voltear o cambiar el disco, cuando por ejemplo veíamos lo más emocionante del filme; obviamente que se restaba continuidad al placer de observar una buena cinta, por las incomodidades que pasaba el usuario. Pese a todo, la calidad de imagen que se obtenía era tan alta que muchas personas estuvieron dispuestas a no darle tanta importancia a estos detalles; entonces el disco láser de video tuvo un nicho de mercado entre las personas exigentes (mientras el resto de la población nos conformábamos con las cintas Beta o VHS). Figura 10

38

¿Qué es el DVD? Cuando observamos por primera vez un DVD, cabe la posibilidad de tener una decepción porque es idéntico a un CD de audio normal (figura 10). El DVD es un disco óptico cuyo tamaño es exactamente igual al de un CD; también es plateado y produce la misma sensación cuando se tiene entre las manos. Entonces ¿dónde están las diferencias que hacen del DVD un método de almacenamiento más avanzado? En realidad, todo el concepto del DVD está basado en la operación del CD de audio (mismo que a su vez tomó sus principios de operación del disco láser de video). Sin embargo, el salto impresionante que se obtuvo en este nuevo formato provino de dos tecnologías distintas: por un lado el desarrollo de diodos láser de mayor frecuencia de operación (ya entrando en el campo del color rojo, no en el infrarrojo como en el CD), y por otro los enormes avances en el procesamiento de información digital. Veamos cómo influye cada uno de ellos.

Principio de operación del formato El hecho de poder fabricar de forma masiva y a un precio relativamente bajo diodos emisores láser que produzcan su luz en el rango de las señales rojas, implica que la longitud de onda de dicha emisión cae en el rango de los 370 nm (menos de la mitad de la empleada en el CD tradicional, figura 5). En otras palabras, es posible reducir aún más el tamaño de la muesca y el espacio que hay entre pistas adyacentes, para que quepa un mayor número de pits en la misma superficie. Pero ¿por qué ocurre esto? Seguramente recordará que en la radiodifusión existe un fenómeno muy interesante. Nos

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referimos a que las ondas de radio AM parecen ser capaces de “saltar” obstáculos; de modo que si, por ejemplo, una montaña se interpone entre la estación transmisora y el receptor, todavía es posible que este último reciba la señal lo suficientemente clara para obtener un programa coherente. Por el contrario, las señales de FM son altamente direccionales; así que prácticamente debe existir “línea de visión” entre el emisor y el receptor, para que la recepción no sea débil o confusa (incluso inexistente, figura 11). Esto podría hacernos pensar que las señales de AM son mejores que las de FM; pero si nuestro objetivo fuese descubrir los obstáculos en el camino y para ello utilizáramos una onda radial, es obvio que las señales de AM resultarían inadecuadas pues los saltarían.

Figura 11 Antena receptora

AM

FM

Exactamente sucede lo mismo con las señales luminosas; una señal en el rango de los rojos, puede detectar obstáculos de cierto tamaño; si la ubicamos en el rango de la luz verde, puede detectar obstáculos más pequeños; y conforme pasa al azul, al violeta e incluso al ultravioleta, cada vez se va incrementando más su capacidad de detectar objetos de menor tamaño. Esto implica que mientras que la luz infrarroja utilizada en los CD de audio convencionales sirve para detectar un pit de 0.83 micras de largo, la luz roja del DVD puede detectar un pit de apenas 0.4 micras; y por si fuera poco, la separación entre tracks adyacentes se ha reducido de 1.6 micras a tan sólo 0.74 micras (figura 12). Todo esto da como resultado que la capacidad de almacenamiento de un DVD sea más de siete veces superior a la de un CD normal. El aumento de la frecuencia de la luz láser producida, dio lugar a pensar en la conveniencia de acercar un poco la superficie de datos a la lente de enfoque; y cuando esto fuese realidad, dejaría de ser necesario que los datos estuvieran cubiertos por 1.2 mm de policarbonato; entonces podría reducirse este espesor a la mitad. Mas en vista de que el producto resultante bien

Figura 12 1.6µm separación CD

Ahora bien, ¿en dónde se origina la direccionalidad de las señales de FM y la capacidad de saltar obstáculos de las señales de AM? Precisamente en su frecuencia. Como recordará, las señales de AM caen en el rango de entre 0.5 y 1.5 MHz y las de FM van de los 88 hasta los 108 MHz; además, se ha demostrado que entre mayor es la frecuencia que utiliza una señal para transmitir información, más es necesaria una línea directa entre el emisor y el receptor. De acuerdo con lo que acabamos de señalar, puede deducirse que las señales de baja frecuencia no son muy aptas para detectar obstáculos pequeños y que conforme aumentamos este parámetro la detección se vuelve más precisa.

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0.80µm mínimo

0.74µm separación DVD

0.4µm mínimo

39

podría ser un disco demasiado delgado, los diseñadores decidieron que los DVD tuvieran prácticamente el mismo grosor que los CD; a su vez, esto dio origen a una posibilidad interesante: si la superficie de datos está a sólo 0.6 mm de la superficie del disco y éste en su totalidad tiene 1.2 mm de grueso, ¿cómo se podría impedir la colocación de una segunda capa “espalda con espalda”, y que ahora el disco pueda reproducirse por los dos lados? Esta fue precisamente una de las novedades del DVD: la posibilidad de tener discos de dos caras; si por principio de cuentas una sola cara tenía una capacidad de almacenamiento siete veces superior a la de un CD, un disco de doble cara haría que esta relación quedara en 14 a 1 (midiendo este parámetro en megabytes, un CD tradicional puede guardar hasta 640 MB de información, mientras que un DVD de una cara 4.7 GB y uno de doble cara hasta 9.4 GB).

Evolución en el procesamiento de información digital Ahora bien, con el desarrollo de las técnicas de procesamiento de información y un seguimiento de señales más depuradas, pronto fue posible colocar una capa “intermedia” entre la capa principal y la superficie del disco; así se incrementó aún más la capacidad de almacenamiento de este nuevo formato (figura 13). Esta cara intermedia se elabora con un material parcialmente

reflejante, y por eso no puede guardar tanta información como la capa principal; no obstante, un disco con doble cara y doble capa puede almacenar hasta 17 GB de datos. Y si bien dicho aumento podría hacernos pensar que ha quedado resuelto el problema de almacenar el enorme flujo de datos de las secuencias de video, hay que ver (haciendo un poco de números y recordando que en un CD normal se pueden guardar cuatro o cinco minutos de video en forma digital directa) que sigue siendo necesario utilizar un disco de doble cara y doble capa para guardar una película de aproximadamente dos horas de duración (esto, insistimos, sin contar el aspecto de la modulación, los datos adicionales, las protecciones y demás elementos que normalmente se añaden a una señal digital cuando es grabada). Dado que la situación recién planteada no era conveniente, se recurrió a sofisticadas técnicas de procesamiento de información para que la señal digital resultante de la conversión del video ocupara el menor espacio posible; y para ello, se utilizó el estándar MPEG. Entonces, la combinación de una mayor capacidad de almacenamiento con el desarrollo de técnicas más avanzadas de compresión digital de información, fue lo que permitió producir finalmente el DVD e iniciar un ataque masivo a los mercados electrónicos en todo el mundo.

Estructura interna de un lector de DVD Figura 13

En un disco con dos capas, el rayo láser lee primero la más cercana y después cambia su enfoque para leer la segunda.

40

Veamos ahora cómo es por dentro un reproductor de DVD típico; para el efecto, nos basaremos

Figura 14

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DIC2 KM48C512

4M DRAM

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DIC1

VIC3 DIC6

TC90A19F

TC6804AF VIC2

DVD Processor

KM416C254

Figura 15

4M DRAM AM27C4096

Copy Protector

VIC4

4M EPROM

4M DRAM VIC5

VIC1 VIC8.9

Pick Up

Feed Motor

SIC5

RF Amp.

VIC7

4M DRAM

COMP 1

DPD SIC7

Actuator & Motor Driver

Driver

4M DRAM

A/V Decoder

RIC2 TA1253FN

SIC4

Disc Motor

VIC6

CD/DVD Selector RIC1

Disc Motor

4M DRAM

DVD-1

74HC157

Laser Diode

COMP 2

TC9420F

CD Processor

SYNC R

G

B

MIC2

SUB-W

MIC1 TMP93CS411

AM27C020

VIC31

Main Controller

KM681000

AT24C01

2K EEPROM

KIC3

Amp.

LPF

Amp.

Y

AIC3

LPF

Amp.

LPF

Amp.

RGB/YC Selector

IEC958

RCA

PCM1710

D/A Conv.

VCN11

LPF

C NTSC/PAL Encoder

1M SRAM MIC5

Sync. Separator

STV0119

2M EPROM MIC3

BA7046

+

Mux.

PCM1720

D/A Conv.

STEREO

Post Filter

Post Filter

5.1CH

CONN AIC9 FIC1

LC86P6232

Front Separator

F-L/R

PCM1720

D/A Conv. AIC1

2CH 2CH-L/R

AMP.

41

Post Filter

HPF

AMP.

R-L/R

Post Filter

HPF

AMP.

CENTER

AMP.

SUB-W

PCM1723

D/A Conv.

+4.5dB

LPF

-4.5dB

Mux.

Figura 16

en el modelo DVD-905 de Samsung (figura 14). En la figura 15 podemos ver el diagrama a bloques, mostrando las secciones principales de este tipo de aparatos. En primer lugar, localice en la esquina superior izquierda el DVD y note que debajo de él aparece el recuperador (pick-up). Aunque no se aprecian bien en la imagen, este recuperador también incluye en su interior las bobinas para el control de enfoque y seguimiento (focus & tracking figura 16). En estos aparatos también encontramos un motor de deslizamiento (sled) y un motor de giro de disco (spindle). Por supuesto, el hecho nos hace sospechar que toda la etapa de servomecanismos de los reproductores de DVD es muy similar a la de un CD convencional ( figura 17). La señal que viene del recuperador llega a un amplificador de RF, donde se obtiene una señal muy parecida a la que obtendríamos de un CD

Figura 17

42

convencional, aunque con una frecuencia considerablemente mayor. Esta señal pasa a dos bloques: el procesador DVD y el procesador CD; y dependiendo del tipo de disco que se esté reproduciendo, alguno de los dos entra en operación. Supongamos que se está reproduciendo un disco de audio. En tal caso, la señal sale del procesador de CD, llega al selector CD/DVD y se envía al decodificador A/V –donde se recupera el audio original, pero todavía en forma digital. Desde aquí es enviada a una serie de convertidores D/A, donde finalmente se obtiene el audio análogo que enseguida se amplifica y sale por sus conectores correspondientes. Si se inserta un DVD, la situación cambia radicalmente. En primer lugar, el bloque que se activa es el procesador DVD; éste envía su señal al selector CD/DVD, y de ahí al decodificador A/ V. De este bloque salen dos señales: una corresponde al audio que se dirige hacia la misma serie de convertidores D/A que se usó en el proceso de CD de audio (aunque para el audio de DVD se tienen disponibles más canales, dada la posibilidad de conectar un sistema de sonido ambiental con cinco bocinas), y la otra va hacia el bloque de proceso NTSC/PAL (dependiendo de la zona en que estemos utilizando el aparato). De este bloque se obtendrán finalmente las señales fundamentales del video, el cual se expide en distintas formas; por ejemplo, se puede expedir como video compuesto tradicional, como señal RGB, como luminancia y crominancia separadas (señal S-Video) o como cualquier combinación de éstas. Ahora vuelva a ver con atención el diagrama (vea figura 15). Observe que junto al decodificador A/V también existe un bloque de protección contra copias, mismo que tuvo que incluirse a petición de las compañías productoras de películas y de programas (recuerde, por ejemplo, que cuando se copia repetidamente una cinta de video, las sucesivas copias se ven cada vez peor). Y es que con la tecnología digital se corre el riesgo de que se produzca “n” número de copias, cada una exactamente igual a la original (situación que, por supuesto, no conviene a los poseedores de los derechos de explotación de las distintas obras). Todo este proceso es cuidado-

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Figura 18

samente manejado por una etapa de control, y alimentado por una fuente de poder (figura 18).

Comentarios finales Puede darse cuenta que la estructura en bloques de un reproductor de DVD no es realmente tan compleja. Esto se debe, principalmente, al alto grado de integración que se ha obtenido en los circuitos de proceso digital, de modo que ahora toda la decodificación necesaria para obtener la

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señal de video con su audio correspondiente se lleva a cabo en un par de integrados. Una vez señaladas las diferencias y las semejanzas entre los distintos formatos, es posible comenzar a identificar los puntos en que coinciden y los puntos en que difieren. Y un último consejo: esté pendiente de la publicación de más artículos sobre el tema, para que cuando “se estrene” en el servicio a equipos reproductores de DVD pueda cumplir su trabajo de la mejor manera posible.

43

EL MODO DE SERVICIO EN SISTEMAS DE COMPONENTES DE AUDIO AIWA Colaboración de Aiwa Corporation

Qué es el modo de servicio A medida que los equipos van abandonando las técnicas analógicas y cada vez se incluyen en ellos más etapas digitales, los criterios y métodos de reparación se van modificando también. Ejemplo claro de esta situación son los servos digitales en los sistemas de audio, porque no pueden ser ajustados de forma manual; por lo tanto, no hay manera de modificar sus parámetros y observar las variaciones en el comportamiento de dichos aparatos. Para suplir esta carencia, los modernos equipos cuentan con el llamado “modo de servicio”. En el presente artículo presentamos un modo de servicio que se aplica en un número considerable de componentes de la marca Aiwa. 44

El modo de servicio es una prestación que puede ser llamada de diferentes maneras, dependiendo del modelo del equipo, y sirve para realizar ajustes en los parámetros del funcionamiento de los equipos. La forma más común de acceder al modo de servicio, es a través del control remoto; al oprimir una tecla determinada, aparece una indicación en el display que confirma que hemos ingresado en el modo de servicio (figura 1). En este caso, cada tecla del control remoto regula una función que permite realizar diversas pruebas; para el efecto, éstas se van activando en una secuencia determinada. A veces es necesario utilizar un control remoto especial (generalmente un control remoto común, al que se ha agregado un puente). Otra opción para entrar en el modo de servicio, consiste en oprimir una o dos teclas del panel frontal e inmediatamente encender el equipo.

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Figura 1

Modos de servicio en componentes de audio Aiwa Si en algo se distingue la marca Aiwa, es en la gran variedad de modelos de componentes de audio que produce; por lo general, estos equipos sólo se diferencian en el sector de potencia o en el de radio (figura 2). En la tabla 1 se muestra una lista de los aparatos que tienen el mismo modo de servicio; todos tienen el mismo tipo de pick-up y la misma plaqueta de CD. Aunque el fabricante elabora un manual para cada modelo, lo único que cambia entre ellos es el código del bloque de CD; por ejemplo, todos los modelos especificados utilizan una sección CI con código 4ZG-1; 4Zg-A, 4ZG-1B ó 4ZG-1Z. Así que cuando usted solicite el manual de su equipo, deberá observar qué plaqueta de CD utiliza y pedir por separado la información sobre ésta.

entrado en el modo de servicio. Este modo inicial es sumamente útil para comprobar fallas en el display o en sus propios circuitos de excitación. Si no se activa todo un sector del display, lo más probable es que el problema se encuentra en la excitación de una de las grillas; si sólo falta un segmento de cada sector, la falla está en la excitación de segmentos.

Figura 2

Modo de servicio Todos los modelos presentados en la tabla 1 tienen una rutina única de servicio técnico. Para invocar al modo de servicio, proceda de la siguiente manera: 1. Desconecte el equipo de la red de energía. 2. Oprima la tecla de función CD, y vuelva a conectar el cable de alimentación en la toma de corriente. 3. Verifique que encienden todos los segmentos del display, pues esto indica que el equipo ha

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45

Tabla 1 CX-NAV70 (NSX-AV70) CX-NV720 (NSXV720) CX-NAV700 (NSX-AV700) CXNV770 (NSX-V770) CX-NAV71 (NSX-AV71) CX-NV800 (NSX-V800) CX-NAV80 (NSX-AV80) CX-NV8000 (NSXV8000) CX-NAV800 (NSX-A800) CX-NAV90 (NSX-AV90) CX-NV820 (NSX-V820) CX-NAV900 (NSX-AV900) CX-NV900 (NSX-V900) CX-NK300 (NSX-K300) CX-NV9000 (NSX-V9000) CXNK700 (NSX-K700) CX-NV9090 (NSXV9090) CX-NK77 (NSX-K77) CX-NV915 (NSX915) CX-NK80 (NSX-K80) CX-NV929 (NSX-V929)

CX-NK90 (NSX-K90) CX-NV300 (NSX300) CX-NV3000 (NSX-V3000) CX-NV3001 (NSX-V3001) CX-NV390 (NSX-V390) CX-NV500 (NSXV500) CX-NV700 (NSXV700) CX-NV705 (NSXV705) CX-NV710 (NSX-V710) CX-NV715 (NSX-V715) FD-NAKH8 (NSX-AK08) FD-NH8 (NSX-AVH8) FD-NH8 (NSX-AVH8) FD-NH8 (NSX-AVH8) FD-NH80 (NSXAVH80) FD-NH9 (NSXAVH9) FD-NH9 (NSX-AVH9) FD-NH90 (NSX-AVH90) FD-SNAKH8 (N5X-AKH8) FD-SNH9 (NSX-AVH9)

Modo de búsqueda Oprima la tecla STOP, y verá en el display la indicación “CD”; así sabremos que se ha iniciado la segunda etapa del modo de servicio (modo de búsqueda o búsqueda de foco). Es importante señalar que esta condición no debe mantenerse por más de 10 minutos, ya que se producirá un sobrecalentamiento del driver de la bobina del foco. Si necesita más tiempo para hacer la reparación, tendrá que desconectar el equipo de la red de energía por más de 10 minutos y luego recomenzar todo el procedimiento. El modo de búsqueda es ideal para comprobar los circuitos de excitación del láser, medir la emisión infrarroja con el fotómetro y medir la

Figura 3 Señal FE durante la búsqueda de foco. (Terminal 6 del CXA1782BQ) P6 CXA1782B9 +2.5V 1V aprox

t

46

corriente del láser conectando un probador digital sobre el resistor de emisor del transistor excitador del láser. También es útil para verificar la forma de onda de salida de búsqueda de foco FEO (Focus Error Output) y la señal FE (si tiene un disco colocado) durante la búsqueda, lo cual indirectamente le garantiza el funcionamiento de los fotodiodos A, B, C y D de los conversores I/V de la matriz de foco (figura 3). En contraste, en el modo de búsqueda no es posible verificar el funcionamiento de las señales FOK (foco correcto) y FZC (focus zero cross, cruce por cero de foco).

Modo de reproducción (play) Oprima la tecla PLAY, y en el display aparecerá la indicación “CD”; así sabremos que se ha accedido al modo de reproducción. En esta condición se produce la lectura normal del disco, siempre y cuando el equipo esté funcionando correctamente. Si el equipo logra leer la TOC (tabla de contenidos), continuará realizando una búsqueda permanente de foco; pero, a diferencia del modo anterior, ahora las señales de FOK y FZC están activadas en las terminales 25 y 24 del CXA1782, respectivamente. La terminal 24 se señala como SENSE en los circuitos, pero es una terminal multiusos; durante la búsqueda de foco, por ella se envía la señal FZC hacia el microprocesador; y durante otras acciones, transporta otras señales (por ejemplo, la señal TZC). En la figura 4 puede cerciorarse de las condiciones normales de las señales FZC y FOK, para que las tome como referencia en caso de que el equipo no llegue a leer la TOC; si es así, recurra al modo de búsqueda permanente. El modo de reproducción permite completar la verificación del funcionamiento del servo de foco, en caso de que la máquina tenga un problema que le impida leer la TOC. También permite verificar los servos de TRACKING y CLV, en caso de que encuentre el foco (aunque esta verificación es exactamente igual a la que se hace cuando el equipo se encuentra en reproducción normal). En el siguiente apartado tendremos la posibilidad de probar individualmente al servo de tracking.

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Figura 4 Señales FOK y FZC relacionadas con FE P6 CXA1782BQ

1V aprox t FOK 5V t FZC

5V

1

Modo transversal El modo transversal consiste en cortar, después de la matriz de TE, el lazo cerrado de tracking; es decir, en la entrada del amplificador de error de tracking (que se localiza después del resistor), para no afectar el funcionamiento de la matriz. El corte del lazo se produce cuando se oprime la tecla PAUSA; al hacerlo, se entra automáticamente en el modo transversal sin que se produzcan cambios en el display. Si vuelve a accionar dicha tecla, el cierre del lazo se producirá (o sea, regresará al modo PLAY). Esta operación permite verificar el funcionamiento de los fotodiodos E y F y de la matriz relacionada con ellos. Siempre que el equipo tenga preset de bias de tracking, hará posible el ajuste grueso del mismo.

Cuando cortamos el lazo de tracking, el lector óptico se queda detenido; en otras palabras, la lente no tiene movimiento en sentido horizontal. La lente sólo se mueve en sentido vertical para conservar el foco. Si, hipotéticamente, estuviéramos parados sobre la lente mirando directamente hacia arriba, veríamos que un brazo de la espira que forma el surco se mueve suavemente por encima de nosotros. Cuando ese brazo sale de nuestro campo visual, entra otro (y así sucesivamente; sería como si nos desplazáramos horizontalmente sobre el disco estático (figura 5). Lo importante es que las señales TE y TZC se produzcan en la forma indicada en la figura 6, porque así podremos controlar el funcionamiento de la matriz de tracking y el del detector de pasaje por cero.

Figura 6 Señales TE y TZC en el modo transversal TE P42 DEL CXA1782BQ

t

TZC P48 DEL CXA1702BQ

5V

t

Si el equipo posee ajuste de bias de tracking, éste deberá ajustarse para que la señal TE sea simétrica con respecto a los 2.5 V.

Figura 5

Haz de láser

Pit

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El modo sled Todos los modos anteriormente descritos, se ejecutaron en forma sucesiva a partir del modo de arranque; luego se pasó al modo de búsqueda, al modo de play y, finalmente, al modo transversal. Pero para ejecutar el modo sled, sólo se re-

47

Figura 7 Modo

Pulsar

Indicación display

Arranque

CD+voltaje de línea

Todos los segmentos encendidos

Activación del modo prueba Se enciende el láser. Se mueve la lente repetidamente

Búsqueda de foco

Reproducción normal (búsqueda continua de foco si el equipo no puede leer la TOC)

Play

Corte del lazo cerrado de tracking durante una reproducción

Transversal

Sled

Operación

Todos los segmentos encendidos

Movimientos Pick-up hacia adentro/afuera

quiere –como paso previo único– regresar al modo de arranque y ejecutar éste con la tecla de retroceso y avance rápido; desde ahí, oprima cualquiera de las dos teclas de búsqueda que mueven al carro del pick-up en un sentido u otro. Es importante mencionar que como estos movimientos se producen en forma libre, no existe un control por parte del sensor de fin de carrete, ni puede detectarse la señal END tomada del dis-

Figura 8

co; por eso debemos tener mucho cuidado al accionar las teclas, para no llegar a los topes mecánicos del sistema (de lo contrario, se puede ocasionar la rotura de alguno de los engranes). El modo sled se utiliza para comprobar el sistema mecánico de traslación del pick-up, el motor de sled y el driver del motor sled. Las teclas de búsqueda no deben oprimirse cuando el centro musical se encuentra en el modo transversal; en caso de ser oprimidas, después no será posible volver al modo play sin pasar primero por el modo de búsqueda.

Resumen de pruebas y controles En la figura 7 presentamos un resumen del procedimiento para ejecutar este modo de ajuste. En la figura 8 se muestran algunas de las posibilidades de una secuencia de pruebas, indicando con líneas punteadas la secuencia normal correlativa. Las teclas DDP (disc direct play, reproducción directa de un disco) y OPEN/CLOSE, se pueden probar de forma indirecta. Si usted oprime DD, la máquina realizará la misma operación que cuando se acciona el pulsador de PLAY . Si presiona OPEN/CLOSE para abrir la bandeja de carga de discos durante el modo play o el modo transversal, el aparato retornará automáticamente al modo de arranque.

N=3

N=2 Modo busqueda

Modo reproducción

N=1 Modo de arranque

N=4

N=5 Modo Sled

48

Modo transversal

ELECTRONICA y servicio No.26

REPARACION DE AUTOESTEREOS MODERNOS Alvaro Vázquez Almazán

Estructura de un autoestéreo típico

Hablar de autoestéreos modernos implica pensar, además de la estructura básica de un autoestéreo típico, en un microcontrolador como centro de control de todo el sistema electrónico. En el presente artículo hablaremos del funcionamiento de estas secciones electrónicas, tomando como base el modelo KEH-7850 de la marca Pioneer, y de esta manera haremos un recuento de las nuevas tecnologías que se están utilizando. Por ahora no nos ocuparemos de un diseño con reproductor de CD, pues en un artículo próximo nos referiremos exclusivamente a dicho módulo. ELECTRONICA y servicio No.26

La estructura general de los autoestéreos es muy similar en casi todos los modelos (figura 1). Siempre encontraremos una antena receptora, encargada de captar las ondas electromagnéticas que las estaciones de radio transmiten; un bloque sintonizador que procesa las señales y las convierte en una frecuencia intermedia (455 KHz para AM y 10.7 MH para FM); un bloque de frecuencia intermedia donde la señal es amplificada y filtrada; un bloque detector, en el cual se recupera la señal de audio; un bloque selector de funciones encargado de seleccionar las diferentes fuentes de audio de que dispone (sintonizador AM/FM, tocacintas, fuente externa, reproductor de CD, etc.), y un amplificador de potencia.

Los autoestéreos modernos Hablar de autoestéreos modernos implica pensar, además de la misma estructura básica de un autoestéreo típico, en un microcontrolador como centro de control de todo el sistema electrónico; esto significa que todos y cada uno de

53

Estructura general de un autoestéreo Tocacintas

Sintonizador

F.I.

Detector

Selector de funciones

Control de volumen

Ecualizador

Amplificador de potencia

Figura 1

los bloques básico utilizan tecnología digital en su diseño. Veamos con más detalle su funcionamiento.

El modelo KEH-P7850 de la marca Pioneer En la figura 2 se muestra el diagrama general del autoestéreo KEP-P7859 de la marca Pioneer, el cual tomaremos como base para nuestras explicaciones por ser un modelo representativo de las tecnologías que actualmente se están introduciendo en este tipo de equipos.

El bloque sintonizador En la figura 3 se muestra el diagrama a bloques de la sección del sintonizador para AM y FM. Observe que inmediatamente después de la antena se localiza el amplificador de RF (Radio Frecuencia), el cual se encarga de amplificar la señal que es captada por la antena para posteriormente enviarla hacia el circuito mezclador. Una vez en el circuito mezclador, la señal de RF se combina con la señal generada por el oscilador local (que es un oscilador controlado por voltaje, VCO). El resultado de esta mezcla se envía primero hacia los amplificadores de FI (frecuencia intermedia), con el propósito de impedir el paso a todas aquellas frecuencias que no estén dentro del rango de FI (455 KHz para AM y 10.7 MHz para FM); de esta manera, se envía hacia el demodulador la señal ya filtrada y amplifi-

54

cada para que éste se encargue de recuperar el mensaje musical o hablado. Cabe hacer la aclaración de que el VCO forma parte de un circuito PLL (Phase Locked Loop), encargado de mantener constante la frecuencia del oscilador. Recuerde que para esto, el circuito PLL requiere de una señal de referencia (proveniente de un cristal de cuarzo) y de una señal a comparar; si se detecta que existe alguna diferencia entre la señal de referencia y la señal de comparación, se expide un voltaje de error o voltaje de sintonía hacia el VCO para que éste aumente o disminuya la frecuencia de oscilación y la sintonía se mantenga estable. También, el circuito PLL recibe señales de control provenientes del sistema de control, las cuales llevan información sobre el sintonizador especifico que debe trabajar (AM o FM), la estación que se desea sintonizar, etc. Cuando se guarda en la memoria alguna estación, el sistema de control utiliza estas líneas de comunicación para indicar al circuito PLL la magnitud que deberá tener el voltaje de error. Esto sirve para modificar la frecuencia de oscilación del VCO, a fin de sintonizar rápidamente la estación previamente almacenada. Si usted necesita realizar lecturas de voltaje o de señal en esta sección, remítase a la figura 4. Ahí se indica la función de cada una de las terminales, aunque las de mayor importancia son: – Terminal 13: alimentación de 9 voltios. – Terminales 1, 11, 24: nivel de tierra. – Terminal 14: alimentación al sintonizador de AM. – Terminal 21: alimentación al sintonizador de FM. – Terminal 19: voltaje de error al VCO de FM. – Terminal 20: voltaje de error al VCO de AM. – Terminal 17: referencia del oscilador hacia el circuito PLL. – Terminal 7: salida de audio canal izquierdo. – Terminal 8: salida de audio canal derecho.

El amplificador de potencia de audio En la figura 5 se muestra el diagrama a bloques del amplificador de potencia. Observe que la señal de audio tiene que pasar a través de un cir-

ELECTRONICA y servicio No.26

Figura 2 A

TUNER AMP UNIT

B

FM/AM TUNER UNIT CF 32 FM I F

Q31 CF31 FM/AM RF

CF 33 FM I F

T31 TUNER-L

14

34 4 30 32 36

28

40

43

7

AM IFC

AM OSC

19 20

CF232 AM IF AM+B

FM+B

22

74

9 10

AMSL

16

TUN+B

15 17

21

X601 13 14

SYSTEM CONTROLLER

15 X2 38

LDET SD

IC 601 (1/2) PE5002A

AMVCO

FMTV

36

FM

ASENB-O

PPW

RX

FIX+1

5

TX

Q956

4

PLL IC FMVCO

AM

AMTV

FM

29

2

11

9 Q955

35

83

X1

6 2 SD

IC 401 PM2005A

SL

SL

IC 604 3-80734ANDY1

1

7

FMSL

AM RF/ACC

FMTV

31 30

25

VDO

RESET

Q603

19

FM PROCESSOR IC 2 PA4024A

18 23

16

TUNER-L VDD

2

1

FM/AM PROCESOR IC 1 PA4023B

Q201 Q202

AMTV

47

18

FMSD COMP

FM OSC

17

15

AVREF1

9 10

ADPW

41

TUN-L

T 31 FM/AM MIX

29 28

VCO

ANT

RESET

C3 FM RF

CN402

AM 85 86 24 25

31 32 Q958 Q957 TUNPDI/TUNPCK/TUPDO/TUNPCE

37 X401

TUN-L

TUN-L

TUN-L

TUN-L CN751 7 BUSE+ BUS DRIVE 5

1

TX

5 4

CN251 4

4

3

3

MECHANISM DRIVER 18 5 2 IC 351 P A2020A 1 10

9

8

LOAD

7

5 3

2

1

7

5 3

2

1

S2 70µS

REEL PCB

F

L

C

FL SPEAKER RL SPEAKER

SYSPW DOOR SWITCH

1

Q604

Q601

FIX+B

BSENS

Q951

14

BATTERY

BLU Q602 Q659

ASENS

Q954

20 19

8 11

MTL 8 11 LOADSW

EVOL DATA 100

61 67 55 68

CN602

72

ILL

ISENS

IC 601 (2/2) PE5002A

STBY MTL LOADSW

1 95 96 24 29

LOAD Q952

4

Q606

SYSTEM CONTROLLER

R MUTE

S1

4 6

ACC

93 92 4

BSENS A SENS

PEE

ISENS

49 48

DRSYS DR SENS

MUTE

B.U STBY

5

Q610

28

20

B.U

Q605

PMUTE

19

EGN 3 REV END SENSE EGN 2 FWD END SENSE

4 B.U

DALMON EGN 1 MODE SENSE

4 6

OPT IN

STBY

METAL

PCB UNIT

E

17

22

CN951 FL+ 9 FL8 RL+ 10 RL11

2

3

Q962

VDD

B.U DALMON VDD

KEYBOARD UNIT

Q609

REMOTE CONTROL SENSOR 4 IC 902 1 RS-140

Q 961 LM POWER SWITCH

SW5V SW5V

23 10

VCC

78 V3

REMIN KEY/LCD DRIVE KEY MATRIX

5 4

5 4

7

7

6

6

B S0 S1

9 2

B.U

DSENS KYDT

ILMPW

DPDT

0960

X1 IC 901 PD6294A XO

DC-AC INVERTER

3 10

X901 L+B 3

9

16

IC 801 PML005A

EL1

D904

EL2

DIM

6

B.U

VCC STBY

3 13

11

15

QB11

3

2

DOOR SWITCH

LCD D903 L+B

2 EL901 LCD BACK LIGHT

1 CN901

ELECTRONICA y servicio No.26

2 1

EL1 2 EL2 1 CN601

1

Q801

2 Q810

CN604

M1 MAIN MOTOR

BLU 19

9

STBY

Q301

SYS PW 9

MUTE MUTE

Q302

18 17 MUTE

RL

VCC

Lch

VR301

CN255

M

3

IC 301 PAL005A

CSENS

1 2

M M2 SUB MOTOR

15

FL

9 FL+ 7 FL17 RL+ RL- 19

CSENS

CN254

11

DSENS

IC 251 CXA2560Q 4

11

Q953

7

2

FL RL

IC 201 PML003AM

VCC

4 REV LHC

10

EVCK/EVDT/EVST

EQ AMP/DOLBY NR B 5

Q205

POWER AMP

2

FIX+B

CN252

39

FRONT-L PRE OUT

Q201

DESCK INIT

5

2 1

Q203

ELECTRONIC VOLUME TUN-L BUSL+ TAP-L

Q752

37 36

RL

ASENBO Q613

1

RL

CN302

REAR-L PRE OUT

BZ601 ALARM BUZZER

D

FL

PPW

8 B.U

PB HEAD FWD LCH

FL

DSENS

Q751

RX

DPDT

8

6

2

DIM

1 BUS+

IC 751 HA12187FP

ILMPW

BUS-

XYDT

5

SWVDO

I P-BUS IN

55

Diagrama a bloques del sintonizador Amp. RF AM

FI AM 7 Mezclador AM/FM

Audio L

FI AM/FM

Demodulador

Audio R 8

Amp. RF FM

FI FM Osc. AM

Osc. FM

13 19

20

17

B+ 21

14

PLL

Reset

Figura 3

Sistema de control

FM

cuito selector de entradas, el cual determina de dónde se debe tomar la señal de audio: del sintonizador, del tocacintas o bien del conector auxiliar que controla la caja de discos compactos. En los autoestéreos modernos, el selector de entradas es un circuito integrado que se comporta como un interruptor, mientras que en aparatos fabricados hace cinco años o más, se utilizaba un interruptor mecánico. Entre las ventajas de sustituir los interruptores mecánicos por circuitos integrados que actúen como interruptores, podemos señalar que éstos son inmunes al ruido, que no necesitan mantenimiento y que registran un menor índice de fallas. Naturalmente, todo esto significa una mayor calidad en el audio reproducido. Inmediatamente después del circuito selector de entradas encontramos un circuito integrado que hace las veces de control de volumen electrónico (resistencia variable electrónica), y que además actúa como ecualizador; tanto el circui-

to selector de entradas, como el circuito de control de volumen reciben un bus de datos (dos o más líneas de comunicación) provenientes del sistema de control. El sistema de control indicará, mediante un código digital, hacia dónde debe conmutar el selector de entrada para recibir la señal, y “le pregunta“ al circuito de control de volumen si necesita aumentar o disminuir el nivel, modificar el balance, o controlar los agudos o los graves. A través de este mismo bus de datos se permite almacenar en memoria ciertas preferencias musicales (ecualizador).

Comprobaciones en la sección de potencia de audio Existen algunas pruebas que deben realizar en esta sección para descartar cualquier posible falla, y son las siguientes:

Sintonizador AM/FM 1 GND 2 Comp 3 ST 4 Mono/Req 5 (GD) FM IFC 6 FM SD 7 L out 8 R out 9 FM SL 10 AMST 11 GND 12 Seek 13 Tun B+ 14 AM B+ 15 AM IFC 16 VC DGND 17 VCO 18 AMSL 19 FM TV 20 AM TV 21FM B+ 22 Loch 23 Locl 24 GND 25 ANT 1 26 ANT 2

Figura 4

B+

AM

56

ELECTRONICA y servicio No.26

Figura 5 Diagrama a bloques del amplificador de potencia

Sintonizador Tocacintas Bus IP

Control de volumen electrónico

Selector de entradas

Amplificador de potencia

Bocinas delanteras izquierda y derecha Bocinas traseras izquierda y derecha

Silenciador Sistema de control

En el circuito integrado selector y control de volumen IC 701 PML003AM 1. Verificar que el circuito integrado tenga su voltaje de alimentación correcto (8.5 voltios en la terminal 28). 2. Comprobar que las señales CLK, DATA y STB (terminales 14, 15 y 16 respectivamente) lleguen al circuito integrado, para que éste seleccione la fuente de audio correcta y controle el nivel de volumen, además de todas las funciones relacionadas con la ecualización. 3. Comprobar que la señal de audio llegue hasta el circuito integrado dependiendo de la función seleccionada: sintonizador, terminales 2 y 27; tocacintas, 4 y 25; CD, 5, 6, 23 y 24. 4. Comprobar que la señal de audio salga por las terminales 10 y 11 canal izquierdo (frontal y trasero respectivamente) y por las terminales 18 y 19 canal derecho (trasero y frontal respectivamente). 5. Si hay señal de audio en la entrada pero después no aparece en la salida, quiere decir que las señales de volumen, la selección de funciones y la alimentación son correctas; en consecuencia, es el circuito integrado el que se encuentra dañado y será necesario reemplazarlo.

En el circuito integrado amplificador de potencia IC 301 PAL005A 1. Verificar que el voltaje de alimentación sea de 14.3 voltios y esté presente en las terminales 6 y 20.

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2. Comprobar que la señal de audio llegue sin distorsiones a las terminales de entrada (terminales 11 y 12 para las bocinas delanteras y terminales 14 y 15 para las bocinas traseras). 3. Comprobar que exista señal de audio en la salida del circuito integrado amplificador de potencia (en las terminales 3 y 5 para la bocina frontal derecha; 7 y 9 para la bocina frontal izquierda; 17 y 19 para la bocina izquierda trasera; y las terminales 21 y 23 para la bocina derecha trasera). 4. Comprobar que en la terminal 22, correspondiente al silenciamiento (MUTE), exista un voltaje de 5.6 voltios. 5. Si existe un voltaje de alimentación y una señal de audio en las terminales de entrada y, a pesar de que no se encuentra habilitado el sistema MUTE, no existe salida de señal de audio, reemplace el circuito integrado amplificador de potencia.

El reproductor de cinta En la figura 6 se muestra el diagrama a bloques del circuito electrónico de la sección del tocacintas. Este circuito está formado por un amplificador y por un circuito excitador de los motores del mecanismo del reproductor de cinta. Nuevamente podemos apreciar que el sistema de control juega un papel importante en el desempeño de este circuito, ya que mediante un bus de datos informa al circuito integrado IC251 si es necesario activar o no al ecualizador de tipo de cinta (70µ ó 120µ, dependiendo del tipo de

57

Figura 6 Circuito electrónico de la sección del tocacintas B+

Comprobaciones en el reproductor de cinta

Amplificador,ecualizador y reductor de ruido Dolby

M

posición en la que se encuentra el sistema mecánico (FFW, PLAY, REW, etc.)

Hacia el selector de entradas

Para comprobar el funcionamiento correcto de esta sección, podemos verificar la presencia o ausencia de las siguientes señales:

En el circuito integrado 251 CXA2560

Driver

M

Sensores Sistema de control

cinta que se esté reproduciendo). Otras de las funciones del sistema de control en esta sección, son las de bloquear la señal de audio y hacer que el amplificador de cabezas interno amplifique la señal adecuadamente (dependiendo del modo en que se encuentre: normal o reversible). Observe otra vez el diagrama de la figura 5 y encontrará que el circuito excitador de los motores (IC351) recibe las señales de control que provienen del sistema de control para indicar si deben girar hacia delante o hacia atrás. Y es a través de los sensores que el circuito integrado indica al sistema de control si se presenta el inicio o fin de la cinta para que se detenga el giro del motor. De esta misma manera se indica la

1. Comprobar que el voltaje de alimentación en la terminal 5 tenga un valor correcto (5 voltios). 2. Verificar la presencia de las señales de control que provienen del sistema de control (terminales 14, 16, 17, 18, 19 y 20). 3. Comprobar que la señal de audio aparezca en las terminales 7 y 24 (correspondientes a los canales izquierdo y derecho).

En el circuito integrado 351 PA2020A 1. Comprobar que esté presente el voltaje de alimentación en la terminal 19 (14.3 voltios). 2. Verificar que lleguen las señales de control a las terminales 11, 12, 13, 14, 15, 16 y 17. 3. Comprobar que exista voltaje de salida de las terminales 2 y 5 hacia el submotor principal. 4. Comprobar que exista voltaje de salida por la terminal 1 hacia el motor principal. 5. Comprobar que los sensores de inicio y fin de cinta envíen su señal hacia las terminales 8 y 9.

Sistema de control Sensor remoto Sintonizador Controlador de teclado

Sistema de control

Controlador de display

Figura 7

58

Bus IP

Amplificador

Bocinas

Tocacintas

Sensores

ELECTRONICA y servicio No.26

El sistema de control En la figura 7 se muestra el diagrama a bloques del sistema de control y las funciones que desempeña con los demás circuitos. Observe que este circuito se encarga de coordinar el correcto funcionamiento de todos los circuitos que conforman al equipo; para lograrlo requiere de ciertas señales: – – – –

MANUALES DE SERVICIO SAMSUNG EN CD-ROM

Alimentación (VDD). Nivel de 0 Voltios (VSS). Señal de restablecimiento (RST). Señal de reloj (CLK).

Si alguna de éstas llegara a faltar, el sistema de control no podría operar adecuadamente; de hecho, el equipo ni siquiera encendería. En la tabla 1 se indica la función que realiza cada terminal del circuito integrado IC601 PE5002A.

Tabla 1 94

TUNPDI

I

Entrada de datos del PLL

95

KEYDT

I

Entrada de datos del exhibidor

96

DPDT

0

Salida de datos del exhibidor

97

TUNPCK

0

Reloj del PLL

98

TUNPDO

0

Salida de datos del PLL

99

TUNPCE

0

Habilitación del chip PLL

100

PEE

0

Salida del tono de beep

Consideraciones finales Esperamos que la información proporcionada en este artículo, contribuya de alguna manera a facilitarle la tarea de reparación de estos equipos. Recuerde que como el procedimiento de servicio que hemos explicado es aplicable a casi cualquier equipo de autoestéreo, sólo debe considerar que las terminales y los circuitos integrados varían de un aparato a otro; por lo demás, los voltajes y señales mencionados siempre serán los mismos.

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Tres CDROM con  manuales de servicio de equipos Samsung (audio televisión videograbadoras videocámaras DVD monitores de PC fax e impresoras láser)' El usuario puede consultar e imprimir diagramas electrónicos listados y números de partes secciones de ajustes etc' de una manera muy ágil pues el formato utilizado cuenta con mecanismos de búsqueda en modo texto' Producidos por:

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PRIMER MAGNO CONGRESO SAMSUNG ELECTRONICS

Los días 30 y 31 de marzo se llevó a cabo el Primer Magno Congreso Samsung, evento patrocinado por Samsung Electronics México, la Cámara Nacional de la Industria de Transformación y Centro Japonés de Información Electrónica. Dicho evento fue organizado con dos propósitos: • Impartir temas de actualización técnica sobre los nuevos equipos Samsung: sistemas de componentes de audio con DVD, televisores de proyección con pantallas de cristal líquido, videograbadoras Hi-Fi y hornos de microondas. • Permitir el acercamiento entre el especialista técnico y conocidas firmas del sector electrónico: Steren, Master, Dicopel, MicroSolder y Lasertec. El sitio en que tuvo lugar dicho evento fue el auditorio principal de Canacintra, y asistieron alrededor de 400 invitados. Además, las firmas participantes obsequiaron a los asistentes multímetros, cautines, soldadura, catálogos, etc. De hecho, como parte del material de entrenamiento, Samsung obsequió manuales de servicio; e igualmente, entregó diplomas de participación a los asistentes. Enhorabuena por tan digno evento, de gran utilidad para quienes de una u otra forma estamos en el sector electrónico.

PRINCIPIOS DE OPERACION DEL TELEFONO INALAMBRICO AIWA TN-C507 Leopoldo Parra Reynada Basado en información suministrada por Aiwa Corporation

Se calcula que por cada diez líneas telefónicas conectadas, hay dos o tres teléfonos inalámbricos, ya sea en el hogar o en los centros de trabajo; por ello, conviene adentrarse en los principios de operación de estos aparatos, pues en algún momento pueden ser objeto de servicio. En este artículo, revisaremos brevemente dichos principios y describiremos los circuitos de un teléfono inalámbrico Aiwa, modelo TN-C507.

62

Antecedentes Sería casi imposible comprender cabalmente cómo funcionan los teléfonos inalámbricos, si antes no conocemos cómo lo hacen los teléfonos convencionales. Por lo tanto, primeramente haremos una breve explicación sobre el proceso que se sigue en estos últimos (incluso en aquellos que poseen disco para marcar los números).

Análisis de las señales Comencemos analizando las señales que llegan a través de la línea telefónica. Si midiéramos con multímetro el voltaje entre los dos cables que llegan hasta nuestro hogar, encontraríamos que normalmente existen alrededor de 50VDC. Este

ELECTRONICA y servicio No.26

Figura 1 Pulsos reales Pulsos teóricos V

160 Vpp 50V

voltaje puede o no tener un rizo montado; si lo hubiera, no tendría que exceder de 1-1.5V de amplitud . Cuando llega una llamada, la señal de timbrar aparece como una onda senoidal montada sobre dicha tensión de 50V y con una amplitud de aproximadamente 160 Vp-p (figura 1). En el momento de descolgar la bocina, el voltaje entre los cables telefónicos baja hasta –digamos– unos 10VDC; precisamente, sobre esta tensión se monta la señal análoga que corresponde a la conversación telefónica (figura 2). Y cuando vamos a hacer una llamada, la tensión de Standby de 50V se reduce también a 10VDC en el momento que descolgamos el teléfono; entonces sobre esta tensión aparece el “tono de marcar”, en forma de onda senoidal de aproximadamente 700-800mV de amplitud y con una frecuencia de 440Hz. Esta señal indica al

usuario que puede comenzar a marcar el número deseado.

Teléfono de disco y teléfono electrónico Si su teléfono es de disco o es electrónico y está configurado para un marcaje en modo de pulsos, cada vez que se marca un número en la línea aparecen unos pulsos como los que se muestran en la figura 3. Observe que son pulsos que van de los 10V hasta los 50V. El número de pulsos que se produce coincide siempre con el número marcado; si marcó el número 5, aparecerán 5 pulsos; si marcó 8, tendremos un tren de 8 pulsos; y si marcó 0, aparecerán 10 pulsos. Esta serie de pulsos es recogida por la central telefónica y, luego de interpretarse hacia dónde se desea hacer la llamada, se realiza el enlace.

Figura 2 Pulsos reales Pulsos teóricos 23 mS

Amp

700-800 mV

10V

ELECTRONICA y servicio No.26

63

Figura 3 Pulsos reales

Pulsos teóricos Amp

65 mS 35 mS

50V

10V

t

Teléfono de marcaje por tonos Si su teléfono es un moderno aparato de marcaje por tonos, cada vez que presiona una tecla se producen dos frecuencias (vea en la figura 4 la disposición de frecuencias dependiendo de las columnas y renglones del botón presionado). Esta mezcla de dos frecuencias llega a la central, y enseguida se interpreta y se identifica el punto de destino para finalmente establecer el enlace entre los dos aparatos.

Otras consideraciones técnicas Para transformar en sonido las señales eléctricas que se intercambian a través de los cables (y que de este modo, a su vez, la voz del usuario se convierta en señal eléctrica), se necesitaba de algunos elementos muy ingeniosos: micrófono

Figura 4 Distribución de frecuencias de marcaje por tonos, según la posición en el teclado Columna 1 1209Hz

Columna 2 1336Hz

Columna 3 1477Hz

Renglón 1 697 Hz

1

2

3

697+1209

697+1336

697+1477

Renglón 2 770 Hz

770+1209

Renglón 3 852 Hz

7

8

852+1209

852+1336

Renglón 4 941Hz

941+1209

*

941+1336

4

5

6

770+1336

770+1477

0

9

852+1477

#

de carbón, bocina convencional, transformador híbrido, campanilla, etc. En realidad, queda fuera del objetivo de este artículo la explicación detallada de la operación de un teléfono convencional. Pero si desea más información sobre el tema, le recomendamos consultar el fascículo Reparación de Teléfonos Inalámbricos y Contestadoras”, publicada por esta editorial. Con lo que hemos visto hasta este punto, podemos dar inicio al análisis del principio de operación de un teléfono inalámbrico, específicamente, del modelo TN-C507 de Aiwa.

Diagrama a bloques del TN-C507 En la figura 5 tenemos el diagrama a bloques de las dos etapas que forman este teléfono inalámbrico: en la parte superior encontramos la unidad remota (también conocida como handset); mientras que abajo encontramos la unidad base. Para verlas al mismo tiempo, supongamos que se está siguiendo la trayectoria de una llamada que llega a nuestro teléfono. Cuando en la línea telefónica aparece el tono de timbrar, éste llega hasta la unidad base a través del cable telefónico. Aunque en el diagrama a bloques no se muestre de manera evidente, existe un circuito especializado para la detección de esta llamada (figura 6); consta de una serie de condensadores, resistencias, diodos y un opto-acoplador, que es el que finalmente se encarga de transformar la señal senoidal de

941+1477

ELECTRONICA y servicio No.26

Figura 5 DIAGRAMAS DEL TELEFONO TN-C507 DE AIWA KA8525

Q1

RSSI

Ant VCO RX

Q10,11

Expansor

RX Data

Sistema RX

Amp SP

VR3

BUFF Amp. RF Q9

SP

X2 4MHZ Matriz de teclado Talk

Led 1

Low batt

Led 2

Sistema de control

PLL Selector de canales

DF1

PLL Data

MC68HSCO5P Q8

TX Data

Timbre

Repicar

VCO TX

VC+

AL1

Batt + Amp. TX Q4

Batt 3.6 V

MIC

Compresor

Sistema TX VR-1

Diagrama esquemático de la unidad remota

KA8525

Ant Amp. RF

Amp

VR1 Q1

Sistema RX

VCO RX

X2 4MHZ PLL

RSSI

VCO TX Sistema TX

Transformador híbrido

RX Data

DF1

Q5

SP

Expansor

Q2

Línea telefónica RLY-1

Compresor

MIC VR2

TX Data

PLL Data

Amp. TX Interruptor de voz MC33218

X2 4MHZ

Q14

Manejador de relay

Matriz de teclado +5V +5V

Colgar Hablar

Led 4

Sistema de control

Led 3

MC68HCO5C4

+12V

Back up Batt +5V

Carga Led 1

REG 7805

J1 DC 12V

+5V Diagrama esquemático de la unidad base

+12V Led 2 Power

R3

Figura 6 Circuito detector de llamadas Sistema TX/RX

T5 C76

+5V D16 Detector de llamada TRQ

RL Y1 R87

L6 4

42

Línea telefónica

D14 R85 2

3

C78 CPU MC68HC05C4

U5

521

160Vpp en una serie de pulsos que se introducirán en el circuito de control de la unidad base. Cuando el microcontrolador “se percata” de la presencia de estos pulsos, de inmediato pone a funcionar diversos bloques; por ejemplo, envía una serie de instrucciones a la etapa de transmisión, para que la unidad remota reciba la orden de sonar la campanilla y así el usuario sepa que está llegando una llamada. Para el efecto, existe una línea especial de comunicación entre el microcontrolador y el sistema de transmisión: la denominada TX DATA (localícela en el diagrama a bloques). Este circuito es alimentado por un bloque PLL (mismo que también es controlado por el CPU y excita a un bloque VCO) para generar una señal de alta frecuencia sobre la que se “monta” la información que se desea enviar a la unidad remota. Después de ser amplificada, dicha señal se aplica a una antena de transmisión –donde sale en forma de ondas electromagnéticas (señales de radio). En el extremo receptor, una antena recibe estas señales y las envía al amplificador de RF (el cual traspasa esta señal, ya amplificada, hacia el circuito de recepción RX System). Dado que en nuestro ejemplo se está recibiendo una instrucción digital sólo para que suene la campanilla, la misma se dirige hacia el microcontrolador de la unidad remota (note la presencia de una línea RX DATA). Entonces este integrado la recibe, la interpreta y la obedece, y se logra así que en una de sus terminales aparezca una señal pulsante (la cual es amplificada

66

F1

1

R64

ZD1

C77

L7

D13

por un transistor y luego se aplica a un zumbador o buzzer, que es el encargado final de avisar al usuario que está entrando una llamada). Cuando el usuario presiona el botón de TALK (hablar), se activa una serie de procedimientos que garantiza la correcta comunicación entre la unidad base y la unidad remoto; si, por ejemplo, esta última envía a aquélla una señal de reconocimiento, ambas comenzarán a explorar sus distintos canales de comunicación para descu-

Tabla 1 Hand set

Base set

Chanel

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

TX FREQ

RX VCO

TX FREQ

RX VCO

48.760 48.840 48.860 48.920 49.020 49.080 49.100 49.160 49.200 49.240 49.280 49.360 49.400 49.460 49.500 49.670 49.845 49.865 49.770 49.875 49.830 49.890 49.930 49.990 49.970

33.025 33.045 33.125 33.145 33.225 33.265 33.425 33.465 33.485 33.505 33.625 33.665 33.705 33.765 33.785 35.915 35.935 35.975 36.015 36.035 36.075 36.135 36.175 36.235 36.275

43.720 43.740 43.820 43.840 43.920 43.960 44.120 44.160 44.180 44.200 44.320 44.360 44.400 44.460 44.480 46.610 46.630 46.670 46.710 46.730 46.770 46.830 46.870 46.930 46.970

38.065 38.145 38.165 38.225 38.325 38.385 38.405 38.465 38.505 38.545 38.585 38.665 38.705 38.765 38.805 38.975 39.150 39.165 39.075 39.180 39.135 39.195 39.235 39.295 39.275

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brir cuál de ellos está más libre de interferencias. El modelo de teléfono objeto de nuestro estudio, posee 25 canales independientes para establecer el enlace, lo que prácticamente garantiza una comunicación sin ruidos ni interferencias externas (tabla 1). Dichos canales se encuentran en la banda de 46-49 MHz, que es la más empleada y popular entre los fabricantes de teléfonos (aunque hace poco han comenzado a aparecer aparatos que utilizan frecuencias de aproximadamente 900 MHz para su comunicación). Una vez que se han reconocido mutuamente ambas unidades, la base “descuelga” el teléfono; para ello, simplemente acciona un relevador que se localiza en la entrada de línea. De tal manera –como vimos antes–, el voltaje de esta línea cae hasta 10V y entonces aparece, “montada” en esta tensión, la señal análoga de conversación. Esta señal atraviesa un transformador híbrido, y luego llega a un bloque compresor, donde el audio se “comprime” de tal forma que las señales débiles se vuelvan fuertes para minimizar la pérdida de información. Enseguida es enviada al sistema transmisor, donde se “monta” en una señal de alta frecuencia y, finalmente, como señal FM, al amplificador de transmisión,

el cual inyecta esta oscilación a la antena, para que sea transmitida en forma de ondas radiales. Por medio de la antena, esta misma señal se recibe en la unidad remota y luego llega hasta el amplificador de RF. Este, tras incrementar el nivel de la señal, la envía al sistema de recepción TX (figura 8). Dentro de este sistema, la señal tiene que pasar por un doble proceso de reducción de frecuencia; una señal local de 10.7 MHz se mezcla con una señal de 10.24 MHz generada por el oscilador X1 para obtener una señal de frecuencia intermedia de 455 KHz. Si observa bien, se dará cuenta que se trata de las mismas frecuencias empleadas respectivamente en radio FM y AM (vea la figura 7). La salida de FI-455 entra entonces en un circuito limitador y en un detector de cuadratura (donde se demodula), hasta que finalmente se obtiene una señal de audio. Esta misma es amplificada, luego pasa por un buffer, se envía a un circuito expansor, (donde se invierte la transformación dada a la señal en el circuito compresor) y, por último, llega a una bocina donde el usuario recibe el mensaje. Cuando la persona contesta, su voz es captada por un micrófono, convertida en señal de audio y alimentada a un circuito compresor (vea

10.24 MHz X1

Figura 7

10.7 MHz VC1 CF2

RX +

455 KHz CF1

R12 T5

Buf Amp

R18 R19

50

VI

49 48

47 46 45 44 43 42 41

39

38 37

Terminal 10 TD Ant

51

2nd MIX

VCO RX

52

Limit Amp

x tal osc

Quad detector Amp

36

RX Data U2 25 pin

34

RSSI U2 18 pin

Comp

VD1 53

Duplexer

1st MIX

54

IF Amp 10.7M

IF Amp 455k

Meter Driver

PLL

Carrier detector

RX 31

Detector de fase

Expansor 29

Salida SP

VI IC KA8525Q

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67

Figura 8 Ant RX Duprexer

UI KA8525Q

DF1 Compresor Q4 R16 TX VCC

MIC

1 st Amp

62

T2

24

63

PLL TX

18

RF OSC

64

FM Modulator

1

19

4

2

Detector de fase

VCO TX

6

5

7

17

PLL Data U2 (CPU)

16

8

C44 C42 C47

C18

C46

VR2 R21

C45

R35

C42 C27

T6

R17 R36

C46

+ TX Data C41

figura 5). En la salida de este circuito encontramos un potenciómetro VR-1, que sirve para controlar la amplitud con que se recibe la señal; y así ésta llega hasta el sistema de transmisión de la unidad remota, misma que la modula en frecuencia, la envía al amplificador de transmisión y finalmente la expide por la antena en forma de ondas radiales. Cabe aclarar que mientras la unidad base transmite con una frecuencia de aproximadamente 49 MHz, la unidad remota lo hace en la banda de 46MHz. Las ondas que emite el remoto son recibidas por la unidad base, y se aplican a un amplificador de RF (mismo que canaliza esta señal hacia el sistema de recepción). La señal de audio recuperada se envía al transistor buffer Q2, a un control de potencia de recepción y a un circuito expansor que hace la misma función que su homólogo en la unidad remota; por último, el audio resultante se aplica a un amplificador y al transformador híbrido, y de ahí a la línea telefónica

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(con lo que se consigue la comunicación bidireccional deseada).

Comentarios finales Como ha podido apreciar, el principio de operación de un teléfono inalámbrico realmente es muy simple. Por lo tanto, su diagnóstico y reparación no deben ser demasiado complicados. No obstante, existen algunos circuitos auxiliares que rodean las etapas de transmisión y recepción; por ejemplo, se necesita de una fuente de poder, un circuito matriz para la detección de las teclas presionadas y un circuito para recargar la batería de la unidad remota. El modelo de aparato que elegimos para esta análisis, puede emplearse como intercom; o sea, en él puede comunicarse directamente la base con el remoto, etc. Mas el funcionamiento básico de este equipo depende de la correcta comprensión de su método de transmisión y recepción de señales.

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UN LABORATORIO VIRTUAL CON ELECTRONICS WORKBENCH Alberto H. Picerno Colaboración de la revista “Saber Electrónica”

Los laboratorios virtuales que existen en la actualidad son una gran ayuda para el trabajo de diseño, mantenimiento y reparación de equipos electrónicos, que prestan los diseñadores, técnicos, estudiantes e ingenieros. En este artículo veremos qué es un laboratorio virtual y, para ejemplificar, explicaremos cómo funciona el Workbench, uno de los laboratorios de electrónica más conocidos. Usted puede descargar gratuitamente este programa (en su versión demo), del sitio www.electronicsworbench.com; y si desea más informes, puede dirigirse a MultiON, la compañía que distribuye en México este software ([email protected]) ELECTRONICA y servicio No.26

¿Qué es un laboratorio virtual? Un laboratorio virtual es, básicamente, un programa para computadora que simula el entorno de un laboratorio de electrónica. Al ejecutarlo, se genera una pantalla en donde pueden apreciarse las diferentes zonas de un laboratorio real; así, en la zona destinada a los materiales, encontramos un compartimento en donde se guardan componentes pasivos (capacitores, resistores, inductores, transformadores, etc.), un compartimento para elementos semiconductores (diodos, transistores bipolares, MOSFET, etc.), un compartimento para circuitos integrados del tipo compuertas lógicas, un compartimento para circuitos conversores D/A y A/D, etc. En la zona destinada a los instrumentos de medición, encontramos un osciloscopio, un analizador de Bode (medidor de respuesta en fre-

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cuencia), un generador de funciones, un analizador lógico y otros aparatos. En la tercera y última zona específica, se dispone de un espacio libre para armar los circuitos que se desee. Esto se hace de la siguiente manera: 1. Primeramente se llevan a la mesa de trabajo los componentes y los instrumentos de medición que se requieran, y luego se realizan entre ellos las conexiones correspondientes. 2. Una vez armado el circuito, se procede a darle el valor adecuado a cada componente y a ajustar los parámetros aproximados de los generadores y medidores. 3. Por último, se acciona la “llave de encendido” de la mesa de trabajo para observar la respuesta del circuito tal como si se hubiera armado en verdad. 4. Mientras el circuito esté en funcionamiento, se podrán variar los valores de los componentes para analizar el resultado directo del cambio. Gracias a esto, el programa tiene amplias perspectivas de aplicación en la enseñanza, en la reparación y en el diseño; el diseñador, por ejemplo, puede elaborar un circuito aproximado y luego optimizarlo en el laboratorio virtual; el estudiante y el técnico de servicio pueden observar cómo afectan a cierto circuito los cambios de valores de los componentes, e incluso resolver circuitos con datos faltantes como tensiones continuas o niveles de señal. 5. Tras la optimización del circuito eléctrico, es posible realizar un circuito impreso en forma automática. El dibujo resultante no sólo puede apreciarse en pantalla; con una impresora láser, es posible generar un “transfer” que puede ser grabado en una plaqueta virgen de circuito impreso.

El WorkBench Este programa de la empresa canadiense INTERACTIVE es muy fácil de usar. Sólo se requiere que usted tenga conocimientos básicos de electrónica y una experiencia mínima como usuario de aplicaciones Windows para PC; pero justamente por esta razón, no obtendrá en principio todo el

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provecho que el programa ofrece (eso vendrá con el tiempo, luego de estudiarlo constantemente). El WorkBench se presenta en versión profesional, versión estudiantil y versión de demostración. Como en las tres versiones aparece la misma pantalla, basta conocer el funcionamiento de una para trabajar con las otras dos. Cualquier estudiante que haya practicado con la versión estudiantil, posteriormente –cuando, por ejemplo, ingrese a una empresa– no deberá tener problemas para utilizar la versión profesional; lo único que cambia entre ambas, es el tamaño total que puede tener un circuito y las librerías (la versión profesional cuenta con más transistores, diodos y circuitos integrados). Por su parte, la versión demo está limitada en la cantidad de componentes por circuito y no permite guardar o abrir circuitos realizados con otras versiones (salvo algunos circuitos de demostración que acompañan al programa). El armado de circuitos se hace del mismo modo que en las otras versiones; así que usted puede “armar”, “probar” y “medir” mientras aprende; y cuando desee trabajar con circuitos más complejos, tendrá que recurrir a la versión estudiantil o profesional. Como indicamos en la introducción, usted puede obtener gratuitamente la versión demo de este laboratorio virtual en el sitio del fabricante. Una vez que lo haya hecho, instálela en su sistema y active el icono de Setup; automáticamente se asignarán iconos de acceso en su barra de inicio.

La pantalla del Workbench Una vez instalado el software, despliegue la barra de inicio y seleccione el icono “WB demo”; aparece primero una pantalla en la que se especifica la versión cargada y la advertencia de que, por ser una versión demo, el tiempo para explorarlo se limita a 30 minutos. Finalmente, aparece la pantalla del puesto de trabajo, que simula una mesa de trabajo real (figura 1). Si usted está acostumbrado a trabajar en el entorno de Windows, dicha pantalla le resultará familiar pues es parecida a cualquiera de los programas de Windows que se utilizan para dibujar

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Figura 1 Pantalla principal del Workbench

o retocar fotografías escaneadas. Si bien en este punto podríamos explicar para qué sirve cada botón de la pantalla, no lo haremos por considerar que es poco didáctico; es preferible que usted comience de inmediato a utilizar el programa, para que aprenda sobre la marcha. Por lo tanto, vamos a explicarle cómo, utilizando pocos botones, se puede armar y probar un circuito de demostración muy sencillo.

Armando un circuito 1. En la parte superior aparece una serie de ventanas que nos indican los dispositivos que tenemos disponibles para armar nuestro circuito. Como ya se mencionó, por ser ésta una versión demo, el número y especificaciones de estos elementos están limitados. Los dispositivos se encuentran clasificados como activos, pasivos, FET, de control, de compuerta, circuitos integrados, etc. 2. Seleccione con el ratón el tipo de dispositivos que desea usar y en la parte lateral izquierda se despliegan los símbolos de cada uno de ellos (figura 2). 3. Elija primero una fuente (se encuentra en la sección de pasivos) y trasládela a la mesa de trabajo, arrastrándola con el ratón. 4. En este mismo compartimento podrá obtener las resistencias y capacitores; selecciónelos y llévelos a la mesa de trabajo. Si con el botón izquierdo del ratón usted hace clic sobre un componente, aparecerá una ventana que con-

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Figura 2 Preparación del puesto de trabajo

tiene un texto explicativo con sus características principales. 5. En el compartimento de elementos activos, seleccione un transistor tipo NPN y arrástrelo a la mesa. Proceda de esta misma manera con los demás componentes y distribúyalos en la posición que se indica en la figura 3. 6. Para girar los componentes mientras están activados (en rojo), oprima la tecla CTRL + R y podrá lograr un giro hasta de 360 grados. 7. Ahora, para interconectar los componentes, haga clic sobre el colector del transistor y arrástrelo hasta la pata inferior del resistor; ahora suéltelo, y verá que el conductor queda fijo. Conecte el resistor superior del divisor de base con el colector, y luego conecte la fuente. 8. Al conectar un cable sobre otro, lo normal es que el círculo que momentáneamente se geFigura 3 Ubicación de los componentes

71

Figura 4

Figura 6 Unión entre cables

Circuito termAinado

Bien

Mal

nera quede junto a la salida de la conexión; si no es así, la conexión puede quedar con un rodeo antiestético (figura 4). Si se presenta el caso de que se equivoque al conectar un punto con otro, para revertir la acción, seleccione nuevamente cualquiera de los puntos conectados erróneamente y regréselo a su lugar inicial; con ello la línea de conexión desaparecerá. 9. Si las conexiones se cruzan, queda el recurso de hacer clic sobre una de ellas para (cuando aparezcan dos flechas divergentes) arrastrarla hacia un lugar más adecuado. También se puede cambiar el color de las conexiones, con sólo hacer doble clic sobre ellas; aparecerá entonces un cuadro de diálogo, con una paleta de colores (figura 5). 10. Realizadas todas las conexiones, se obtiene un dibujo como el que se muestra en la figura 6.

Figura 5

Asignando valores Para asignar un valor adecuado a cada componente, usted podrá observar que el programa asigna un valor de forma automática (resistores de 1kW, capacitores de 1uF, etc.); haga doble clic sobre alguno de ellos, y se abrirá un cuadro de diálogo con una ventana en donde puede escribirse un nuevo valor (figura 7). Luego seleccione las unidades.

Figura 7 Tabla de valores

Al dar doble clic en el dibujo de la resistencia aparece la tabla de valores

Paleta de colores

En el caso de los transistores, al hacer clic sobre el icono respectivo, aparece una ventana en la que se despliegan varias librerías para elegir transistores de diferentes modelos. Elija primero la librería y después un transistor específico de ella. A pesar de que en el WB Demo sólo se pueden utilizar transistores, diodos y circuitos

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Figura 8 Libreria de transistores

genéricos o ideales, es posible ver las librerías completas de la versión estudiantil (figura 8).

Prueba del circuito Una vez asignados los valores y realizadas las conexiones, nuestro circuito ya está armado y listo para probarse. Tal como sucede en la realidad, comenzaremos a verificar las tensiones continuas con un probador digital. En la barra superior de la pantalla se muestran los diferentes tipos de instrumentos con que contamos (figura 9). Los instrumentos disponibles son: un multímetro, un generador de funciones, un osciloscopio, un graficador de Bode, un generador de palabras, un analizador lógico y un conversor lógico. Para probar el circuito seleccione el multímetro y arrástrelo hasta él. Conecte la termi-

Figura 9 Estante de instrumentos

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nal negativa en la masa (para ello es necesario que incluya una terminal a tierra) y la positiva en el colector. Vuelva a hacer clic sobre el multímetro, para aumentar su tamaño y así elegir alguna de sus funciones: como óhmetro, voltímetro o amperímetro. En la esquina superior derecha de la pantalla encontramos una tecla que representa el interruptor que energiza a la mesa de trabajo. Oprima esta tecla y la mesa se energizará y (unos instantes después) el probador indicará la tensión del colector. Posteriormente y sin necesidad de cortar la alimentación, podemos desconectar el probador del colector para conectarlo entonces en el emisor y la base. Para ello, con el botón derecho del ratón haga clic sobre la conexión del colector para quitarla de ahí y llevarla a otro sitio; arrástrela hasta el emisor o la base, y suelte enseguida el botón. Finalizada la prueba, para retirar el instrumento de la mesa de trabajo, sólo selecciónelo y arrástrelo hasta su lugar de origen.

Mediciones dinámicas Con la finalidad de verificar más exhaustivamente nuestro circuito, utilizaremos un osciloscopio como medidor y un generador de funciones como excitación de base. Ahora proceda de la siguiente la manera: 1. Con el puntero del ratón, arrastre el osciloscopio y el generador de funciones hasta el circuito. En la figura 10, vea cómo debe conectarlos. 2. Haga doble clic sobre el generador de funciones, para que aumente de tamaño; predispóngalo como generador sinusoidal. 3. Haga clic sobre la ventana selectora de la frecuencia, y elija 1 KHz. La ventana de tiempo de actividad debe quedar en su valor por defecto de 50%, lo que ajustará la amplitud de la señal en 100 mV (valor de pico). 4. Para que el generador de funciones recupere su tamaño normal, haga clic sobre la tecla X en el extremo superior derecho. 5. Ahora, haga doble clic sobre el osciloscopio, y éste aumentará de tamaño.

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Figura 10 Conexión de instrumentos

tren en la parte superior o inferior de la pantalla (saturación por una posición o sensibilidad vertical inadecuada). En la situación que nos ocupa, el osciloscopio se presenta conforme a lo que se indica en la figura 11 9. Dependiendo de la computadora que se utilice, puede ocurrir que la pantalla del osciloscopio aparezca “parpadeando” en forma molesta para la vista. Si es así, despliegue las opciones de la ventana CIRCUITO y seleccione ANALYSYS OPTION; predisponga el cuadro de diálogo según lo indicado en la figura 12.

Figura 12 Cuadro ANALYSIS OPTION INSTRUMENTS

6. Alimente la mesa de trabajo (oprima la tecla del interruptor), y enseguida verá que aparecen dos oscilogramas. El color de los oscilogramas está determinado por el color que se haya elegido en las conexiones. 7. Es probable que los oscilogramas no sean apropiados para un análisis, debido a que seguramente el osciloscopio no está predispuesto de forma correcta. Si desea trabajar con mayor comodidad, puede oprimir la tecla EXPAND o ZOOM del osciloscopio para que éste aparezca de tamaño normal en un monitor de 14 pulgadas. 8. En caso de no aparecer ningún oscilograma, verifique que la llave selectora de disparo esté en automático y que los haces no se encuen-

Conclusiones Figura 11 Imagen del osciloscopio

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Pues bien, ha llegado el momento de experimentar. Modifique valores, y observe de inmediato el resultado que muestra la pantalla. Ahora aumente la señal de entrada, hasta que se recorte la salida; cambie la frecuencia y la forma de onda de la señal de entrada, etc., etc. En una palabra, experimente (es la mejor manera de aprender). Naturalmente, no pretendemos haber agotado el tema de los laboratorios virtuales; y aunque la explicación sobre el funcionamiento del WorkBench fue muy breve, creemos ha cumplido su objetivo: hacer de su conocimiento una accesible opción en la materia.

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AMPLIFICADOR DE POTENCIA ESTEREO PARA REPRODUCTOR DE CASETE Oscar Montoya Figueroa

En el presente artículo presentamos un circuito amplificador que puede utilizarse para procesar las señales extraídas de la cabeza magnética de un aparato estéreo. La ventaja de este circuito, es que basa su funcionamiento en un circuito integrado, que no es sino una etapa de amplificación de audio que sustituye a los amplificadores tradicionales basados en circuitos transistorizados.

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Una alternativa Cuando se repara un equipo de audio, es común detectar que la falla en alguna de sus etapas obedece a un chip dañado. Y aunque en la mayoría de los casos esta pieza –en original o sustituto– puede conseguirse en el mercado, cabe prevenir este hecho con la opción que aquí presentamos para sustituir un circuito procesador de señales de cabezas magnéticas de audio (figura 1). El caso específico que sobre fallas en reproductores de cintas magnéticas abordaremos, es el de una etapa que no funciona y para la cual no se encuentra sustituto; por lo tanto, además de los materiales que se citan en la tabla 1, ne-

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cesitaremos el mecanismo o el soporte para acomodar el casete alineado con la cabeza magnética.

Figura 1

Descripción del circuito Este amplificador de audio estéreo de alta fidelidad y potencia, hace uso de una sección de control de tonos bajos y procesa las señales extraídas de las cabezas magnéticas de un aparato estéreo. En la figura 2 se presenta el diagrama general de este diseño.

R8 3.3K 0.5W

Figura 2

+ C9 47µ 63V

11 10

13 Entrada de audio LS-1

14

IC1 STK459

LS1 8Ω Salida LS 1

C10 47µ 63V

R10 33K

R9 180Ω 0.5W

R18 47Ω 0.5W 5 12

Entrada de audio LS-2

R19 1K 0.5W

R22 3.3K 0.5W

4

R20 1K 0.5W

R21 47Ω 0.5W +

C11 0.1µ

C12 0.1µ

C39 47µ 63V

2 3

C13 47µ 63V

6 8

9

+

R23 R24 180Ω 0.5V

LS2 8Ω

7

R30 100Ω 1W

Salida LS 2

D1 C35 0.01µ 127V AC +

C33 4700µ 63V

+

C34 4700µ 63V

C36 0.01µ

D2

Transformador 127 a 18-0-18 volts

D1=D2=MR7520 P600BO 2 X 1N 5408

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Figura 3

Figura 4 Amplificador de potencia STK 459 Asignación de terminales

Etapa de salida del amplificador de potencia

1: Entrada del canal 1 2: Retroalimentación canal 1 3: GND 4: Bias canal 1 5: -Vcc 6: Retroalimentación canal 1 7: Salida canal 1 8: +Vcc 9: 10:Salida canal 2 11: Retroalimentación canal 2 12: -Vcc 13: Bias canal 2 14: GND 15: Retroalimentación canal 2 16: Entrada canal 2

}

STK 459 R19 R8 C9 13

11 10

1..................

16

14 C10

R9

R10 C11

STK 459

R18 5 R21

12

R20 R22

Los pines 1 y 16 de este mismo circuito son las terminales de entrada para los dos canales (izquierdo y derecho). La entrada se conecta por medio de un capacitor de acoplamiento y una etapa de filtrado (figura 5).

C12

4 C19

Figura 5

2 R24

R23

3 C13 7

6

Etapa de entrada para el amplificador STK 459 Del control de volumen

R7 16 C8

R17

STK 459

La sección del amplificador de potencia de audio utiliza un circuito integrado STK459 (o su sustituto, el ECG1330), que es un amplificador de potencia doble para audiofrecuencia. El circuito integrado STK459 tiene dos canales, y cada uno ofrece más de 150 W pico de potencia de salida y utiliza bocinas de 4 u 8 ohms para su máximo desempeño. En la figura 3 se muestra el diagrama del circuito de esta sección, y la asignación de pines para el circuito integrado STK459 se muestra en la figura 4; ahí vemos que los pines 6 y 10 del STK459 son las dos salidas que se conectan directamente a las bocinas.

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Del control de volumen

R16

C14

1 R25

La fuente de alimentación se construye básicamente con un transformador con secundario 18-0-18 a 5 ampers (36V con derivación o tap, central); también utiliza un regulador de voltaje a 12 volts (figura 6). La salida del transformador pasa por un rectificador de onda completa, la cual se filtra

77

Figura 6 Fuente de alimentación para el circuito completo C35 Al IC1 STK 459

127V C36

1 + C34 - C33

con ayuda de dos capacitores de 4700uF a 63volts, después de ser rectificada. Los diodos son del tipo 1N5408 o equivalente. La salida de DC (aproximadamente 24 volts) se conecta directamente al pin 9 y al pin 8 por medio de la resistencia de 100 ohms 1W; ambos pines son entradas de alimentación para el STK459.

Tabla 1 Materiales requeridos Todas las resistencias a 1/2 W, a menos que se indique lo contrario. 1 Transformador de 36V con derivación central (18-0-18) 2 Resistencias de 3.3K (R8, R22) 2 Resistencias de 1K (R19, R20) 2 Resistencias de 180 (R9, R24) 1 Resistor 33K (R10) 2 Resistor 4.7

(R18,R21)

1 Resistor de 33 K (R22) 2 Capacitor de 47 µfd a 68 volts (C9, C10, C13, C39) 1 Capacitor de 0.1 µfd a 50 volts (C12, C11) 2 Capacitores de 0.01µ (C36, C35) 2 Capacitores de 4700 µfd a 68 volts (C35, C36) 2 Diodos 1N5408 (D1, D2)

+ -

R38 C32

7812 3 2

+12V + -

C31

Observaciones Queremos recordarle que, para rendir al máximo y hasta para ser protegidos, todos los dispositivos que manejan altas potencias requieren de algún sistema de enfriamiento. El sobrecalentamiento que en ellos se genera, se debe a los cambios que experimentan los materiales con que están fabricados, por lo que su ganancia se modifica con la temperatura (generalmente en sentido ascendente) y el dispositivo empieza a trabaja cada vez con más y más corriente. Este fenómeno es llamado "avalancha térmica", y se presenta con mucha frecuencia en transistores o en circuitos integrados que manejan una cierta potencia; y su efecto, por supuesto, es la destrucción del dispositivo. De acuerdo con su tipo, estos dispositivos quedan protegidos si se les instala un disipador de calor apropiado; esta acción preventiva se vuelve más necesaria cuando se va a utilizar el circuito STK459 a su máxima potencia. Las diversas etapas que hemos analizado nos conducen, en su conjunto, al circuito final que se propuso desde el principio de este artículo: un circuito amplificador para casete estéreo.

2 Bocinas de 8

ELECTRONICA y servicio No.26

SOFTWARE E INSTRUMENTACION VIRTUAL

La firma española Beta Instruments, ha desarrollado una modalidad de instrumentación basada en la PC, mediante tarjetas y software especializado que expande las posibilidades del hardware dedicado. El software maestro es el Beta Instruments Manager, mediante el cual se controlan los instrumentos susceptibles de ejecutarse con las diferentes tarjetas producidas por Beta Instruments: Osciloscopio de 40 MHz • Frecuencia de muestreo de 40 MHz • Ancho de banda de 40 MHz • Disparo por canal de entrada/software/externo • Amplificación de 20mV/div a 50V/div (± 4 div) • Base de tiempos del osciloscopio de 100ms/div a 50 ns/div • Ventana temporal del registrador de 1 seg. a 999 horas • Buffer de 8 Kmuestras • Resolución frecuencial del analizador de hasta 2 Hz. • Modelos disponibles: SCP 201-ISA (1 canal de entrada, bus ISA) y SCP 202 ISA (2 canales de entrada, bus ISA). • Instrumentos activados por el Beta Instruments Manager: osciloscopios, voltímetros, analizadores de espectros, registradores de señal, drivers. Generador de Señal Arbitraria • Frecuencia de síntesis de 40 MHz • Ancho de banda de 1 MHz • 1 canal de salida + canal de sincronismo

• Amplitud máxima de 10V • Modelos disponibles: FGN 11-ISA (generador de funciones: senoidal, triangular, cuadrada; bus ISA) y AWG 11-ISA (generador de señal arbitraria, bus ISA). • Instrumentos activados por el Beta Instruments Manager: generador de funciones, generador de señal arbitraria (sólo AWG), drivers. Puede descargar el Beta Instruments Manager del sitio www.beta-instruments.com Consulte más caraterísticas

PIDA INFORMES: Centro Japonés de Información Electrónica Tels. 57•87•17•79 y 57•70•48•84

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