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La electrónica en el tiempo Pasado, presente y futuro del control remoto ................. 5 Leopoldo Parra Reynada

Leyes, dispositivos y circuitos Circuitos integrados. Fundamentos y aplicaciones. Segunda de tres partes ....................................................... 15 Oscar Montoya Figueroa

Servicio técnico Métodos para resolver fallas y casos de servicio en televisores modernos .................................................... 25 Armando Mata Domínguez y Alvaro Vázquez Almazán

Más fallas resueltas y comentadas en autoestéreos del automóvil .......................................... 41 Alvaro Vázquez Almazán

Cómo comprobar los elementos del ensamble óptico de los reproductores de DVD ................................. 47 Armando Mata Domínguez

Teoría y práctica de los amplificadores de potencia y de las redes de altavoces. Segunda de cuatro partes ......... 52 Guillermo Palomares Orozco

Circuitos integrados comunes utilizados en fuentes conmutadas ...................................................... 62 Javier Hernández Rivera

Proyectos y soluciones Encendido de aparatos eléctricos y electrónicos por control remoto universal ............................................. 70 Armando Mata Domínguez

Electrónica y Servicio es una publicación editada por México Digital Comunicación, S.A. de C.V., Julio de 2004, Revista Mensual. Editor Responsable: Felipe Orozco Cuautle. Número Certificado de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo de Derechos de Autor 04 -2003-121115454100-102. Número de Certificado de Licitud de Título: 10717. Número de Certificado de Licitud en Contenido: 8676. Domicilio de la Publicación: Sur 6 No. 10, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepec de Morelos, Estado de México, C.P. 55040, Tel (55) 57-87-3501. Fax (55) 57-87-94-45. [email protected]. Salida digital: FORCOM, S.A. de C.V. Tel. 55-66-67-68. Impresión: Impresos Publicitarios Mogue/José Luis Guerra Solís, Vía Morelos 337, Col. Santa Clara, 55080, Ecatepec, Estado de México. Distribución: Distribuidora Intermex, S.A. de C.V. Lucio Blanco 435, Col. San Juan Ixtlahuaca, 02400, México, D.F. y México Digital Comuncación, S.A. de C.V. Suscripción anual $540.00, por 12 números ($45.00 ejemplares atrasados) para toda la República Mexicana, por correo de segunda clase (80.00 Dlls. para el extranjero). Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artículos, son propiedad de sus respectivas compañías. Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico. El contenido técnico es responsabilidad de los autores. Tiraje de esta edición: 11,000 ejemplares

No. 76, Julio de 2004

Sistemas informáticos El mundo de los reproductores MP3 ................................ 73 Armando Mata Domínguez

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PASADO, PRESENTE Y FUTURO DEL CONTROL REMOTO A pesar de su aparente simplicidad, el control remoto ha venido a revolucionar muchos conceptos relacionados con los aparatos electrónicos que hoy existen en el hogar. Desde que este sencillo aparato “tomó el control” de las cosas y prácticamente hizo desaparecer a las tradicionales perillas y palancas utilizadas en aparatos de audio y video, lo vemos y usamos sólo como un accesorio que facilita la operación de los mismos; pero rara vez, nos preguntamos cómo trabaja. En el presente artículo, explicaremos de forma breve la evolución, estado actual y perspectivas de los controles remotos. Figura 1 Los controles de encendido, cambio de canal y volumen de los primeros televisores, eran mecánicos; para accionarlos, el usuario tenía que acercarse al aparato.

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Leopoldo Parra Reynada

Introducción ¿Sabía usted que los diseñadores de comerciales de TV cada vez están más desesperados? Esto se debe a la presencia de un pequeño aparato que ha cambiado por completo las reglas no escritas que se aplicaban en el momento de observar la televisión: el control remoto. Efectivamente, si hace memoria, recordará que los televisores de hace unos 25 años tenían controles manuales de canal, volumen y encendido/apagado (figura 1); para cambiar cualquiera de estos tres parámetros, el usuario tenía que ir hasta el receptor; y difícilmente, se tomaba la molestia de cambiar de canal cada vez que aparecían en pantalla los molestos comerciales. Pero desde la aparición de los controles remotos, es fácil, cómodo y hasta entretenido cambiar de canal o volumen o simplemente apagar o encender el sistema; es decir, los usuarios están cada vez menos expuestos al bombardeo de la publicidad televisiva. Dicha situación, está cimbrando los cimientos de toda una industria multimillonaria; tanto, que algunos analistas aseguran que si no hay un cambio en la forma en que se financia la televisión abierta, en po-

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cos años las empresas televisoras podrían enfrentar serias dificultades económicas. ¿Cómo es posible que un elemento tan sencillo y pequeño haya venido a cambiar de tal manera nuestra vida diaria? Precisamente de esto hablaremos a continuación.

En tiempos (de los primeros controles) remotos... Operar aparatos a distancia, ha sido un sueño largamente anhelado por la humanidad entera; y hacer esto realidad, al menos nos ha liberado de muchos esfuerzos o riesgos innecesarios; por ejemplo, ¿a quién le molesta que ya no tenga que levantarse de su asiento para cambiar el canal o el volumen sintonizado en su televisor? ¿quién, en pleno uso de sus facultades, realizaría un trabajo difícil o peligroso sabiendo que puede ser hecho por una máquina que está a su disposición? Casi desde que aparecieron los primeros aparatos eléctricos, se pensó en la conveniencia y necesidad de manejarlos a distancia. He aquí los primeros intentos para lograrlo:

Un antecedente “remoto” El primer registro que se tiene de un aparato controlado a distancia, data de los primeros años del siglo XX; en ese entonces,

Figura 2 Una de las tantas aportaciones científicas de Nicola Tesla, es el primer aparato controlado de forma remota funcional.

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el científico serbio (naturalizado norteamericano) Nicola Tesla, descubridor y promotor del uso de la energía eléctrica en forma de corriente alterna, demostró que se podían usar las ondas radiales para controlar un pequeño barco que navegaba en un estanque (figura 2). Cuando lo hizo, Tesla profetizó que el mando a distancia sería vital para el desarrollo futuro de la tecnología; pero seguramente, no llegó a prever el grado de influencia que tendría en la vida diaria de las personas comunes.

Apagadores a distancia Un poco más avanzado el siglo XX, cuando se popularizó la radio y posteriormente la televisión, algunas personas adaptaron apagadores a distancia; de esta manera, podían encender y apagar sus equipos desde la comodidad del sofá. En sentido estricto, este tipo de dispositivo no es propiamente un mando a distancia; sin embargo, hay quienes lo consideran el antecedente más antiguo de un control remoto casero.

La primera propuesta comercial El primer control remoto comercial, es producto del ingenio de Eugene McDonald, fundador de la Zenith Radio Corp. En 1950, cansado de los comerciales transmitidos por la televisión, McDonald decidió crear un método que permitiera al usuario controlar su receptor a distancia; el sistema que diseñó, sería comercializado con el nombre de “Lazy Bones” –cuya traducción literal sería algo así como “huesos perezosos”– (figura 3). Este mando a distancia era todavía de tipo alámbrico; es decir, usaba un cable para comunicar al control con el televisor; el dispositivo remoto, en sí, sólo tenía dos botones: uno para encendido y apagado, y el otro para cambio de canal (sólo “hacia arriba”). Aunque era un tanto

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Figura 3 El primer control remoto comercial del que se tiene noticia, fue diseñado por la compañía Zenith; recibió el poco elegante nombre de “Lazy Bones”.

costoso y su uso implicaba cierto riesgo de accidentes por la existencia del cable de conexión, tuvo una amplia demanda. Precisamente porque la presencia del cable causaba molestia e incomodidades al usuario, McDonald pidió a sus diseñadores que mejoraran el principio de operación del mando a distancia; entonces, un joven ingeniero de sus laboratorios, Eugene Polley, decidió utilizar una lámpara que producía un delgado haz de luz, como medio para transmitir las órdenes; y colocó en cada esquina del aparato receptor sendos sen-

Figura 4 El sistema FlashMatic, que usaba un rayo de luz para controlar las funciones del televisor, fue creado por Zenith para liberar a los usuarios del molesto cable con que se enviaban órdenes al aparato.

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sores de luz, cada uno conectado a cierta función del aparato (figura 4). Si apuntaba la lámpara a una esquina, podía encender o apagar el equipo; si la apuntaba a otra, podía cambiar el canal (una esquina cambiaba “hacia arriba”, y la otra “hacia abajo”); aquí aparece por primera vez aparece la función de MUTE, que fue bien recibida por los usuarios (¿a quién no le agrada dejar de oír –al menos por un instante– las palabras necias, la voz o el estilo desagradable de ciertos comunicadores, “artistas” u otro tipo de personajes públicos?). A este sistema tan ingenioso, se le dio el nombre de “Flash-Matic”.

¿Qué cambios trajo la opción de hacer cambios en el televisor? Los televisores que contaban con el dispositivo Flash-Matic, fueron muy populares en la década de 1950; pero los usuarios confundían frecuentemente la función de cada esquina del mismo, y –por ejemplo– en su deseo de cambiar de canal terminaban por apagar el televisor (o a la inversa); peor aún, era el hecho de que a veces los sensores se disparaban espontáneamente (debido a que un rayo de sol entraba por la ventana o a que se encendía una lámpara en la habitación). Por lo tanto, los ejecutivos de Zenith tuvieron que buscar la manera de eliminar tales deficiencias y omisiones. Y la difícil misión fue encomendada al físico Robert Adler, quien en esa época dirigía los laboratorios de investigación de esta empresa; aunque en un principio consideró la posibilidad de utilizar ondas radiales, finalmente éstas fueron descartadas por su alcance demasiado amplio; interferían en la operación de otros televisores, aunque estuviesen colocados a gran distancia (si en un edificio o un vecindario había dos o más aparatos receptores que aprovechaban es-

7

Figura 5

Figura 6

Los primeros controles remotos ultrasónicos, utilizaban unos tubos metálicos para producir los tonos con que era controlado el receptor de TV.

El primer control remoto ultrasónico, llamado comercialmente “Space Command TV”, es obra de la compañía Zenith.

Tubos de aluminio Martillo plástico

Resorte

tas ondas, era suficiente con que el usuario de uno de ellos oprimiera un botón, para que la orden llegara a todos los demás; y esto, naturalmente, resultaba muy incómodo para todos). Por tales motivos, se decidió utilizar ondas ultrasónicas; esto es, ondas sonoras ubicadas en un rango de frecuencia inaudible para los seres humanos. Entonces, los diseñadores de Zenith colocaron cuatro tubos de aluminio de distinto tamaño, en una pequeña caja de plástico; cuando ésta era golpeada mecánicamente por un pequeño martillo (que se disparaba al presionar una tecla), producía una nota ultrasónica de determinada frecuencia (figura 5). En el aparato receptor, existía un pequeño micrófono adosado a un circuito de amplificación y de filtrado; y este circuito, tras determinar cuál de los tubos había sido golpeado, realizaba la acción correspondiente.

CIRCUITO OSCILADOR RC

Figura 7 Gracias al avance de la electrónica, fue posible sustituir los tubos metálicos por unos osciladores de estado sólido. Esto dio más versatilidad a los controles remotos.

8

Los primeros controles de este tipo, sólo tenían cuatro controles: encendido/apagado, canal arriba, canal abajo y Mute. Zenith los comercializó con el nombre de “Space Command TV” (figura 6), y comenzaron a venderse a finales de 1956. Cuando avanzó la miniaturización electrónica, las compañías sustituyeron las campanas metálicas por circuitos osciladores electrónicos. Esto permitió un mayor rango de maniobra, y facilitó la adición de otras funciones (figura 7). En la misma época (principios de la década de 1960), aparecieron los primeros televisores que podían subir y bajar el volumen del audio a distancia; y a finales de la misma década, el control remoto ultrasónico comenzó a volverse parte integral de los televisores de alto nivel (se calcula que fueron vendidos más de 9 millones de aparatos con mandos ultrasónicos). Sin

AMP Bocina ultrasónica

C1

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C4

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C6

Cn

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embargo, estos controles remotos aún tenían algunos problemas; por ejemplo, se descubrió que las ondas ultrasónicas eran capaces de recorrer una distancia más o menos grande; tanto, que interferían la operación de equipos similares ubicados en un área de aproximadamente 20 a 25 metros a la redonda; debido a esto, pasaba lo mismo que con el uso de las ondas radiales (caso descrito anteriormente). A pesar de todo, los remotos ultrasónicos se siguieron utilizando hasta principios de la década de 1980.

Y hágase la luz (se les iluminó la mente) Para acabar definitivamente con todas las limitaciones de los métodos antes especificados, y gracias al avance de los circuitos de control digital, se crearon los controles remotos infrarrojos (figura 8). Estos dispositivos, que comenzaron a llegar desde Japón en la década de 1980, no usan frecuencias distintas o posiciones en el frente del televisor; en vez de hacer esto, envían hacia el aparato, a través de un haz de luz infrarroja (invisible para el ser humano, pero adecuada para transportar información de tipo digital), una serie de pulsos codificados digitalmente. La utilización de luz infrarroja en los controles remotos, tiene muchas ventajas. Veamos cuáles son: • Los LED infrarrojos producen un haz altamente direccional; esto significa que hay que apuntar bien con el control remoto hacia el equipo en turno, para que la orden no llegue a otro aparato que se encuentre cerca. • El rango de alcance de esta luz, es relativamente corto (por lo general, unos 7 metros); gracias a esto, el control remoto

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Figura 8 En la década de 1980, aparecieron los primeros televisores que usaban un control remoto infrarrojo. Es un estándar que se mantiene hasta la fecha.

puede accionar únicamente el equipo que se encuentra en una habitación y no interfiere con los de la habitación contigua. • Mediante la codificación digital, es posible hacer combinaciones de bits que sirvan para una sola marca y modelo de aparato; así se puede controlar solamente el equipo en cuestión, con su respectivo control remoto, a pesar de que esté rodeado por otros aparatos electrónicos; es el caso de los diversos sistemas que existen y que en algunos casos interactúan en la sala de un hogar promedio (televisor, videograbadora, reproductor de DVD, etc.). • Los LED infrarrojos son económicos, confiables y consumen poca energía; por eso los controles remotos modernos son muy resistentes al maltrato, y es muy larga la vida útil de sus baterías. Por todo lo anterior, desde su aparición a principios de la década de 1980, los controles remotos infrarrojos han sustituido por completo a las demás tecnologías; y parece ser que estarán con nosotros por muchos años más.

¿Cómo es por dentro un control remoto? El gabinete que aloja a los circuitos, generalmente está formado por tres piezas independientes: las tapas superior e inferior

9

y la que corresponde al compartimiento de las baterías (figura 9). En el interior de la unidad destaca una placa de circuito impreso, en la que se localizan todos los componentes electrónicos que detectan las órdenes y transmiten los pulsos de rayos infrarrojos (figura 10). Observe que la mayor parte del área ocupada por este impreso, corresponde a la matriz de teclas; y que en un extremo, se ubican el circuito integrado de control, algunos componentes periféricos (condensador, resistencias, cristal oscilador), los transistores excitadores y el diodo emisor del haz infrarrojo; por último, en otro extremo se encuentra la entrada de voltaje (donde se conectan las baterías). Otra pieza muy importante, es el teclado de goma; aquí se concentran todos los botones de control (figura 11). Se le llama “teclado tipo membrana”, debido a su construcción interna. Si se cortara una de las teclas, podría apreciarse que el botón de goma va conectado a una pequeña membrana que tiene forma de domo y que va orientada hacia

Figura 9 La estructura de un control remoto es sorprendentemente sencilla. Parte superior

Contactos para batería

Teclado de goma

Circuito impreso Ventana transparente Parte inferior

Tapa de baterías

abajo; a su vez, el domo está recubierto con una capa de compuesto de ferrita (material de excelentes propiedades conductoras). Justamente, dicha capa permite que haya cortocircuito en las terminales de cada interruptor (mismas que se encuentran gra-

Figura 10 Casi todos los elementos principales de un control remoto, se alojan en una placa de circuito impreso de gran tamaño.

A

Led infrarrojo

B

Area utilizada por la matriz de teclas

Entrada de voltaje

Componentes periféricos Led

Circuito integrado

10

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Figura 11 Para accionar los distintos controles, se utiliza un teclado de goma.

Veamos más de cerca cómo funcionan estos teclados:

Expedición de impulsos El circuito de control, que está comunicado con todas las columnas y renglones, expide a través de estas secciones, pero de línea en línea, una serie de pulsos.

Exploración de teclado

badas en el propio circuito impreso); y de esta manera, la pequeña membrana ubicada en la parte inferior de cada tecla funge como resorte; es decir, hace que el botón regrese a su posición original, una vez que deja de ser presionado (figura 12).

Operación del circuito emisor Analicemos ahora la operación de un control remoto típico. En el diagrama esquemático que aparece en la figura 13, se observa que el teclado es de tipo matricial; es decir, cuenta con una serie de columnas y renglones, en cuyos nodos o intersecciones se colocan las teclas (una en cada cruce).

En los controles remotos cuyo integrado expide los pulsos por la línea de las columnas, el procedimiento de “exploración de teclado” comienza cuando se “enciende” primero la línea correspondiente a la columna 1. Y después de esto, el circuito verifica que no haya entrada en alguna de las líneas asociadas a los renglones; si no detecta ninguna señal, “apagará” a la primera columna y “encenderá” a la segunda para volver a revisar los renglones, y así sucesivamente. Este proceso se repetirá cuantas veces sea necesario, hasta que haya encendido la última columna; mas si no se detecta ninguna tecla activada, el circuito integrado regresará a su posición inicial y comenzará

Figura 12

Figura 13

Vista en corte de una tecla de un control remoto típico. El domo de goma sirve de resorte, para que la tecla recupere su posición original cuando deje de ser presionada.

Diagrama simplificado del circuito de un control remoto. Destaca la presencia de un circuito de control central.

Botón

Columnas

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

ELECTRONICA y servicio No. 76

Membrana retráctil

}

T

Renglones

}

Pintura de ferrita para contacto

CIRCUITO DE CONTROL

Out

Teclado tipo matricial

11

de nuevo el muestreo en la columna 1; es decir, reiniciará el ciclo.

a un excitador; la mayoría de las veces, este componente es sólo un transistor de switcheo que va conectado al (los) LED(s) infrarrojo(s) que finalmente se encarga(n) de enviar, en forma de un rayo de luz, las instrucciones al receptor (figura 14). No importa que la tecla haya estado presionada por poco tiempo; aun así, el circuito de control detectará que fue activada; y es que el ciclo de muestreo del teclado es muy rápido, y se llegan a producir varios cientos de muestreos por segundo.

La acción del circuito de control En caso de que se oprima una tecla (por ejemplo, la que corresponde a la intersección de la segunda columna con el cuarto renglón), el circuito de control “encenderá” la primera columna y revisará sus entradas de renglones; si no encuentra señal, “apagará” esta línea y “encenderá” la segunda; y entonces detectará la tecla activada, lo cual significa que los pulsos que el propio circuito de control expide por la línea de la columna 2, los capta por la línea del renglón 4; a final de cuentas, esto indica que la tecla C2-R4 ha sido presionada.

El circuito de control de la unidad remota Casi desde que se demostró la factibilidad de los controles basados en emisiones infrarrojas, los diseñadores eligieron la transmisión de datos de tipo digital; esto es, “unos” y “ceros” que son captados por el receptor incluido en el aparato y que se envían a un microprocesador alojado en el Syscon (sistema de control). Este último, constituye una etapa digitalizada en la que,

Pulsos de salida El resultado de tal acción, es que el circuito integrado se apoya en una tabla interna que le indica el proceso a efectuar cuando encuentre activada dicha combinación. Por lo general, este proceso consiste en generar una serie de pulsos de salida que se envían

2

3

1

Figura 14 Trayecto de una orden proporcionada por medio del control remoto, desde que se presiona la tecla en cuestión.

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5 4

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a su vez, se identifica el código binario respectivo para proceder a la ejecución de las órdenes correspondientes. Por lo tanto, el circuito de control que se incluye en la unidad remota forzosamente debe ser de tipo digital; de hecho, es básicamente otro microcontrolador con una función muy limitada y con todos los elementos que caracterizan a este tipo de circuitos: una señal de reloj, un reset, una memoria interna, puertos de entrada y salida de datos, así como un núcleo de microprocesador que ejecuta todas las instrucciones con las que se hace un muestreo de las líneas del teclado y que identifica las distintas teclas y expide en su línea de salida la orden correspondiente. Todo esto se realiza dentro de un encapsulado muy pequeño, que raras veces tiene más de 20 terminales (figura 15).

La situación actual de los controles remotos En nuestros días, el control remoto se ha convertido en una parte casi indivisible de cualquier equipo electrónico moderno; ya existen aparatos que literalmente no tienen ningún botón en su panel frontal; todas las labores de control, están a cargo del remoto. Esta situación es especialmente notoria en los modernos reproductores de DVD, que cuentan con muy pocas teclas en su panel Figura 15 Por lo general, el microcontrolador central de un control remoto es un dispositivo pequeño con un máximo de unas 20 terminales.

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Figura 16 Algunos aparatos, tienen muy pocos controles en su panel frontal. Sus funciones se manejan por medio del control remoto.

frontal; en cambio, su control remoto posee varias decenas de controles que permiten acceder a todas las funciones especiales de estos discos (figura 16). A la fecha, es común que en la sala existan varios controles remotos distintos, cada uno dedicado a un aparato electrónico en específico. Esto ha propiciado la aparición de un nuevo tipo de dispositivo: el control remoto universal (figura 17). Aunque se trata de una tecnología que surgió aproximadamente en 1990, es hasta ahora que este tipo de dispositivos han comenzado a proliferar; esto se debe, entre otras cosas, a la disminución de su precio (los primeros remotos universales, fácilmente podían costar hasta 100 dólares; pero ahora cuestan – digamos– unos 5 dólares). Un solo control universal, puede sustituir a 3, 4 ó más remotos individuales (para el televisor, la videograbadora, el reproduc-

Figura 17 Un solo control remoto universal, puede sustituir a varios remotos individuales.

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tor de DVD y hasta el receptor de cable). No importa que carezca de ciertas funciones propias del remoto original; si éste controla una función exclusiva del aparato en cuestión, la cual no existe en el control universal, sólo hay que “desempolvarlo” o extraerlo del cajón en que se haya guardado.

¿El control remoto controla su propio futuro? Tal como se dijo, la tecnología de los controles remotos llegó para quedarse; incluso, cada vez más aparatos están siendo controlados por este medio; por ejemplo, ya existen ventiladores y equipos de aire acondicionado que pueden controlarse de forma remota; y los receptores de radio de equipos de sonido, se controlan de manera digital (sobre todo su control de sintonía, que antes era totalmente mecánico); lo mismo podemos decir de los tocacintas y de los ecualizadores gráficos. En fin, gracias a la inclusión de un dispositivo de control digital (microcontrolador) en muchos sistemas, es posible adosar a éstos, en forma rápida y sencilla y para mayor comodidad del usuario, un control remoto. De tal hecho, se desprende una muy interesante visión del futuro: como práctica-

mente todas las tareas en el hogar serán controladas por medios electrónicos, el usuario necesitará de un solo control remoto universal para ordenar la ejecución de las mismas; podrá ordenar, por ejemplo, que se encienda la calefacción, que aumente la intensidad de la iluminación, que se sintonice su estación de radio predilecta o que sean enviados o recibidos archivos por correo electrónico. ¿Qué cómodo, no? Pero esto va más allá, porque cabe la posibilidad de que incluso surja una forma de trabajar o hacer ejercicio “por control remoto”. En otras palabras, el concepto de “control” aplicado de esta manera, puede transformarse también –si se abusa o se hace mal uso de él– en un riesgo de descontrol; si los propios patrocinadores de los programas de televisión ya están siendo afectados por el uso cada vez más frecuente de los controles remotos, estos medios constituyen a la vez –al menos en cierta medida– una invitación para que los niños pasen horas y horas frente al televisor pasando de un canal a otro, o una justificación para que los jóvenes y adultos continúen con su mal hábito de no hacer ejercicio alguno (¿está más vivo que nunca el objetivo del sistema “Lazy Bones”; provocar, como indica su traducción, que tengamos “huesos perezosos”?).

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CIRCUITOS INTEGRADOS: FUNDAMENTOS Y APLICACIONES Segunda de tres partes Oscar Montoya Figueroa El presente artículo, dividido en tres partes, va dirigido principalmente a estudiantes. Explicaremos la importancia de los circuitos integrados en el mundo de la electrónica, así como las principales tecnologías de fabricación de estos dispositivos. El objetivo básico del tema, es que el estudiante aprenda a construir diversos circuitos prácticos de electrónica digital: compuertas AND, OR, NOT, codificadores, multiplexores y demultiplexores y una alarma digital de chapa electrónica de clave fija.

Figura 13 Compuerta lógica OR A

CIRCUITOS LÓGICOS DIGITALES ¿Qué es un circuito lógico digital? Es un dispositivo electrónico que permite realizar operaciones lógicas con señales que representan unos y ceros. La presencia de una señal representa un uno (1), y su ausencia representa un cero (0).

Compuertas lógicas El bloque más pequeño de un circuito digital, y que realiza una operación booleana, es precisamente la compuerta lógica. En un circuito integrado, cada compuerta lógica básica representa una operación. A partir de tres compuertas lógicas básicas, se construyen todos los componentes superiores: flip-flops, contadores y hasta microprocesadores. Enseguida hablaremos con más detalle de todas estas cuestiones.

F

Compuerta lógica OR

B F(OR) = A+B

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La compuerta lógica O (OR en inglés), es la llamada “suma lógica”; para representarla,

15

Figura 14 A

Figura 16 B

F(OR) = 0+0=0

A

F(OR) = 1+0=1

0

0 0

F(AND) = 1 0 = 0

0 0

0

1

1

0

C

F(OR) = 1+1=1

C

B

0=0

0

1

0

F(AND) = 0

F(AND) = 1 1 = 1

1

1

1

1

1

1

se emplea el símbolo mostrado en la figura 13. Veamos cómo trabaja:

• Si se coloca un 1 en ambas entradas, en la salida obtendremos un 1 (figura 16C).

• Si se coloca un 0 en ambas entradas, en la salida obtendremos un 0 (figura 14A). • Si se coloca un 0 en una de sus entradas y un 1 en la otra, en la salida obtendremos un 1 (figura 14B). • Si se coloca un 1 en ambas entradas, en la salida obtendremos un 1 (figura 14C).

Como acaba de observar, siempre que haya un 0 en cualquiera de las entradas o en ambas, habrá un valor igual en la salida.

Como acaba de observar, siempre que haya un 1 en cualquiera de las entradas o en ambas, habrá un valor igual en la salida.

Compuerta lógica NOT La compuerta lógica NO (NOT en inglés) es llamada “negación lógica”; para representarla, se emplea el símbolo mostrado en la figura 17. Veamos cómo trabaja: Figura 17 Compuerta lógica NOT

Compuerta lógica AND La compuerta lógica Y (AND en inglés), es llamada “producto lógico”; para representarla, se emplea el símbolo mostrado en la figura 15. Veamos cómo trabaja:

A

Figura 15

F(NOT) = A

Compuerta lógica AND A

F

B F(AND) = AB

• Si se coloca un 0 en ambas entradas, en la salida obtendremos un 0 (figura 16A). • Si se coloca un 0 en una de sus entradas y un 1 en la otra, en la salida obtendremos un 0 (figura 16B).

16

F

• Si se coloca un 0 en la entrada, en la salida obtendremos un 1 (figura 18A). • Si se coloca un 1 en la entrada, en la salida obtendremos un 0 (figura 18B). Figura 18 A

0

B

F(NOT) = 0 = 1

1

1

F(NOT) = 1 = 0

0

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Figura 19 Restaurador lógico 1

1

0

0

A

A

F(R) = A = A

Como acaba de observar, esta compuerta siempre da un valor contrario al que se aplica en la entrada.

Buffer A esta compuerta también se le denomina “restaurador”, porque –como su nombre lo indica– restaura el nivel de una señal de entrada (cuando el valor de la misma ha disminuido su intensidad). El valor que se coloca en la entrada de esta compuerta, es igual al que se obtiene en su salida (figura 19).

Tablas de verdad A la representación que en forma de tabla indica la operación de una compuerta lógica, se le denomina “tabla de verdad”. En ella aparecen las entradas de una compuerta lógica, así como el resultado que se obtiene de la combinación de las mismas. La compuerta lógica OR (suma), se representa mediante la tabla de verdad 1. Las columnas A y B representan las entradas de la compuerta en todas las combinaciones posibles de 1s y 0s; la columna “salida”

se deriva de la operación A + B, que es la función que realiza la compuerta OR. La compuerta AND (multiplicación), se representa mediante la tabla de verdad 2. En este caso, se deduce que la columna “salida” se forma con los respectivos productos de las diferentes combinaciones A por B (ó B por A). La compuerta NOT, Tabla 3 se representa medianA Salida te la tabla de verdad 3. Observe que la colum0 1 na “salida” se forma 1 0 simplemente con el valor opuesto al que se colocó en la entrada; esto se representa por medio de una A• (“A” negada o testada).

Circuitos sencillos con compuertas lógicas En este subtema veremos cómo se suministra alimentación a los circuitos integrados digitales TTL, y qué procedimientos sirven para trabajar con ellos. Para que funcionen de manera normal, todos los circuitos integrados requieren de una alimentación independiente cuya especificación corre por cuenta de su respectivo fabricante; los circuitos integrados CMOS, por ejemplo, se alimentan con los voltajes de +3 a +16 voltios; por su parte,

Figura 20 Circuito integrado 74LS32 Compuertas OR

Tabla 1

Tabla 2

A

B

Salida

A

B

Salida

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

ELECTRONICA y servicio No. 76

14

13

12

11

10

2

3

4

5

6

9

8

Vcc

1

7

GND

17

los de tipo TTL se alimentan con +4.5 a +5.5 voltios.

Figura 22

Verificación del funcionamiento de una compuerta OR En el manual del fabricante de circuitos TTL, se indica que las compuertas OR están en un chip con matrícula SN74LS32. Tal como se muestra en la figura 20, dentro de este circuito existen cuatro compuertas de dicho tipo: • Para la primera compuerta, las entradas se encuentran en las patillas 1 y 2; y la salida, en la patilla 3. • Para la segunda compuerta, las entradas se encuentran en las patillas 4 y 5; y la salida, en la patilla 6. • Para la tercera compuerta, las entradas se encuentran en las patillas 9 y 10; y la salida, en la patilla 8. • Para la cuarta compuerta, las entradas se encuentran en las patillas 12 y 13; y la salida, en la patilla 11. • En tanto, la patilla 7 (GND) se conecta a tierra o al polo negativo de la fuente de alimentación; y la 14 (Vcc), se conecta al polo positivo de la misma. En otros circuitos integrados, una o dos patillas están marcadas con las letras NC (No Connection); con esto se indica que dichas terminales no deben ser conectadas.

Para un proyecto en el que se utilicen circuitos integrados, lo primero que debe hacerse es conectar todas las alimentaciones. En la figura 21, se ejemplifica un caso en el que hay que proporcionar al circuito una alimentación de 5 voltios. Para realizar esta prueba, se requiere de un protoboard, un circuito integrado SN74LS32 (o equivalente), alambres tipo telefónico (calibre 23 ó 24), un LED y una resistencia de 180 ohmios a 1/2W (figura 22). NOTA: Aunque usted ya sabe cómo son las conexiones internas de un protoboard, antes de iniciar la práctica queremos que Figura 23 Líneas para alimentación

Area de circuitos

Figura 21 Polarización de un CI digital (+)

Líneas de alimentación

Vcc 14

13

12

11

10

9

8

5

6

7

Dibujo de conexiones

CI

1

2

3

4

GND

(-)

18

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 24

+

tegrado; deben quedar alineadas y a la distancia necesaria, para que encajen perfectamente en el protoboard.

_

Paso 3

recuerde que este elemento es básicamente una tablilla de plástico con perforaciones y conexiones internas, dividida en dos secciones: una de alimentación (dos pares de líneas acomodadas en las orillas) y una de circuitos. En la figura 23 se muestra cómo van interconectados los puntos de unión en el protoboard.

En la figura 26, se indica la manera de insertar el circuito integrado en el protoboard. Asegúrese que las patillas del CI coincidan con los orificios de esta placa; y con el dedo pulgar, presione uniformemente el cuerpo del dispositivo hasta que embone en ella y quede bien fijo; por supuesto, las patillas deben “asomarse” a la otra cara del protoboard. Figura 26

Paso 1 Lo primero que tenemos que hacer, es preparar la red de alimentación en el protoboard. Para lograrlo, coloque puentes tal como se muestra en la figura 24. Gracias a estos puentes, se puede disponer de alimentación cerca de cualquier punto del área de circuitos.

Paso 2 En la línea más externa, conecte el polo positivo de la fuente de alimentación; y en la más interna, el polo negativo de la misma (figura 25).

Paso 3 Con la ayuda de unas pinzas planas o de punta, preforme las patillas del circuito inFigura 25

Puente de alimentación

ELECTRONICA y servicio No. 76

NOTA: Al igual que cualquier otro tipo de diodo, los LED tienen polaridad; es decir, conducen en un solo sentido.

Paso 4 Como el LED tiene una patilla positiva y una patilla negativa, para que conduzca y encienda es necesario polarizarlo de forma directa; es decir, su patilla positiva tiene que conectarse en el punto más positivo de la batería, y su patilla negativa en el punto más negativo de la misma. Por lo tanto, conecte la patilla número 14 en la línea positiva de alimen+ tación y la número 7 en la _ línea negativa. Es necesario hacer todo esto, ANTES de empezar a trabajar con un circuito integrado. Y no olvide que

19

Figura 27

Led CI

R

la fuente de alimentación debe estar apagada, cuando realice cualquier conexión; mas si está utilizando pilas, desconecte uno de los alambres que las comunican con el protoboard.

Paso 5 En la salida de la compuerta OR, coloque un LED; servirá para conocer el resultado de la operación que se realice (si enciende, significa que se ha obtenido un 1; si no enciende, se ha obtenido un 0).

Tabla 4 Patilla 1 Entrada 1

Patilla 2 Entrada 2

0

0

0

1

1

0

1

1

Patilla 3 Salida

de la compuerta, conecte las combinaciones de ceros y unos que se especifican; tome nota del resultado que de cada combinación se obtiene en la salida. Por todo lo observado en el experimento anterior, ¿usted cree que esta compuerta realiza la operación de suma lógica? Sí _______

No ________

¿Por qué?_____________________________

Paso 6 En serie con el LED, tal como se muestra en la figura 27, coloque una resistencia de 180 ohmios; servirá para limitar la magnitud de corriente que circula por este diodo. Observe que la patilla positiva del LED va conectada en la pata tres del integrado, que la patilla negativa se conecta en serie con la resistencia y que el extremo de esta última se conecta en la línea negativa de alimentación. En este momento, ya está armado el circuito de prueba. Para verificar la operación de la compuerta, haga lo siguiente: • Para representar un 1 en la entrada de la compuerta, conecte ésta en la línea positiva de alimentación. • Para representar un 0, conecte la compuerta en la línea negativa de alimentación. Ahora, fíjese bien en las instrucciones proporcionadas en la tabla 4. En las entradas

20

Verificación del funcionamiento de una compuerta AND En el manual del fabricante de circuitos integrados TTL, se indica que las compuertas AND se encuentran en un chip con matrícula SN74LS08. En este circuito integrado, existen cuatro compuertas de este tipo (figura 28). Al igual que en la prueba anterior, lo primero que debe hacerse es conectar la patilla nú-

Figura 28 Circuito integrado 74LS08 (compuertas AND) 14

13

12

11

10

9

1

2

3

4

5

6

8

7

ELECTRONICA y servicio No. 76

Tabla 5 Patilla 1 Entrada 1

Patilla 2 Entrada 2

0

0

0

1

1

0

1

1

Patilla 3 Salida

se conectan en la patilla 2; y como sólo disponemos de una entrada, únicamente hay dos combinaciones a probar (tabla 6). Por lo observado en este experimento, ¿usted cree que esta compuerta realiza la operación de invertir el valor colocado en su entrada? Sí ______

mero 7 en la terminal negativa de la alimentación; y la patilla 14, en la terminal positiva. Las entradas se encuentran en las patillas 1 y 2, y la salida en la patilla 3. El LED que monitorea la salida de la compuerta, se conecta en serie con la resistencia de 180 ohmios y con el polo negativo. Y luego se hacen las combinaciones de las entradas, para verificar la operación de la compuerta (tabla 5). Por lo observado en este experimento, ¿usted cree que esta compuerta realiza la operación de producto (multiplicación) lógico? Sí ______

No ______

¿Por qué?_____________________________

Verificación de la operación de una compuerta NOT En el manual del fabricante de circuitos integrados TTL, se indica que estas compuertas se encuentran en un chip con matrícula SN74LS04. En este circuito integrado, existen seis compuertas de este tipo. La alimentación se aplica en las patillas 7 y 14, con los conectores negativo y positivo respectivamente. La entrada de la primera compuerta Tabla 6 se encuentra en la Patilla 1 Patilla 2 patilla 1, y su saliEntrada 1 Salida da en la patilla 2. El 0 LED y la resistencia 1

ELECTRONICA y servicio No. 76

No _____

¿Por qué? _____________________________

Circuitos combinacionales Mediante arreglos de las diferentes compuertas lógicas, se obtienen operaciones de mayor complejidad que pueden aplicarse en la solución de problemas reales. Utilizando ecuaciones con variables, se forman funciones que expresan las operaciones realizadas por un circuito lógico específico. Cuando se tienen dos variables (A y B), su multiplicación lógica se indica de la siguiente manera: F (A, B) = AB. En tanto, su suma lógica se indica mediante la fórmula: F(A, B) = A + B. Para obtener funciones lógicas, es necesario conocer los procedimientos de diseño lógico del álgebra de Boole. Mas esto queda fuera de los fines del presente artículo. Para conocer una aplicación basada en circuitos combinacionales, le recomendamos que consulte el Capítulo 4 de este artículo (que se publicará en el siguiente número.

Circuito decodificador Un circuito decodificador, es un dispositivo combinacional que permite activar una línea de salida a partir de una combinación específica que se presenta en la entrada. El símbolo electrónico para el decodificador, se muestra en la figura 29.

21

Figura 29 Decodificador decimal 0 1 DEC

Entrada

D C B A

2 3 4

Salida

5 6 7 8 9

Cuando en la entrada de este circuito se colocan los valores A = 0, B = 0, C = 0 y D = 0 (es decir, todas las entradas a tierra), se le está indicando al circuito que debe activar la línea de salida marcada como 0. Y si en la entrada del circuito se indica la combinación A = 1, B = 0, C = 0 y D = 0, estará eligiéndose la línea de salida marcada como 1; esto significa que para elegir la salida, hay que colocar en la entrada una combinación en binario del valor de la salida que se desea activar.

Figura 30 Valor decimal

Valor binario

N

D C B A

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1

0 0 0 1

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

2

0 0 1 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

3

0 0 1 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

4

0 1 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

5

0 1 0 1

0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

6

0 1 1 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

7

0 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

8

1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

9

1 0 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Estado de las salidas del circuito dependiendo de la combinación de entrada

22

La secuencia de combinaciones posibles para este decodificador, se indica en la figura 30. Como este circuito cuenta únicamente con diez posibles salidas de selección, se dice que es un “decodificador decimal”. Y a los circuitos que sólo tienen ocho salidas de selección, se les denomina “decodificadores octales”. En el mercado, se ofrece una gran variedad de circuitos electrónicos decodificadores; por ejemplo, el circuito 74LS42 es un decodificador de 1 a 10 (decimal); lo único que lo diferencia del circuito que describimos anteriormente, es que sus salidas son negadas; o sea, cuando se activa una de las líneas, aparece un 0; y cuando todas están desactivadas, se obtiene un 1 en la salida. El diagrama lógico y la descripción de las terminales para este circuito, se muestran en la figura 31.

Decodificadores BCD para siete segmentos Es un tipo especial de decodificadores; su función es convertir números binarios de cuatro bits en siete líneas de salida, para mostrar en un display de siete segmentos el valor de entrada expresado en decimal. Estos circuitos se utilizan principalmente para mostrar caracteres numéricos al usuario; por ejemplo en calculadoras digitales, cuyo display o visualizador de varios dígitos muestra la entrada de datos, las operaciones y los resultados. Si observa con atención el número 8 en el display, se dará cuenta que está formado por siete líneas (segmentos); o sea, para formar cada dígito, se utiliza un diferente arreglo de dos o más segmentos. Cada una de estas líneas contiene un LED, el cual se enciende cuando recibe 1.7 voltios con una corriente de 10ma; estos valores pueden variar ligera-

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 31 Diagrama de conexión de pines A3 9 12 11

Vcc A0 A1 A2 16 15 14 13

Símbolo lógico 8 10

7 9

15

14

13

12

A0

A1

A2

A3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2

1

-

-

0

1

3

-

2

4

5

-

-

3

4

6

-

7

8

6

GND

-

5

1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 Vcc=PIN 16

GND=PIN 8

Diagrama lógico A0

A1

1 0

2 1

Vcc=PIN 16

A2 14

15

3 2

4

5

3

A3 12

13

6

4

5

GND=PIN 8

7 6

9 7

10 8

11 9

0 =Número de PIN

mente, dependiendo de las especificaciones de cada fabricante. Tanto el diagrama lógico para el decodificador BCD como el display, se muestran en la figura 32. Observe que consta de cuatro líneas de entrada, con las cuales se ingresa el número en forma binaria (ceros y unos); y en las salidas se obtiene la combi-

nación específica de líneas activas, que se pondrán en 1 para el número binario de entrada. Las salidas del circuito decodificador se conectan en los pines de entrada del display de siete segmentos, relacionando la letra de la línea de salida con la letra de la línea de entrada; o sea, “a” con “a”, “b” con “b”, etc. En realidad, el display es una combinación de varios LED montados sobre un empaque plástico; pero deben tenerse los mismos cuidados que en el caso de un LED único; hay que colocar una resistencia limitadora en serie con el común de los LED del display; si se emplea una polarización de 5 voltios, deberá utilizarse un resistor de 180 ohmios; y para un voltaje de 12 voltios, se requerirá de 1Kohmio. Cada terminal de entrada de un display, se conecta directamente en una de las terminales del LED de cada segmento; y el otro extremo de cada diodo de los segmentos, normalmente se conecta en un solo pin (llamado común). Si el común para todos los LED es el lado positivo, se dice que el display es de ánodo común; y cuando el lado negativo es el común, se dice que el display es de cátodo común. Para conectar el display de siete segmentos en la salida de un circuito lógico (con salidas de 5 voltios), es preciso conectar en serie con la terminal común un resistor limitador que evite el sobreflujo de corriente en cada uno de los LED. Para salidas TTL,

Figura 32 Símbolo electrónico básico de un decodificador BCD de7 segmentos a b

f g Display de 7 segmentos

e

c d

ELECTRONICA y servicio No. 76

Entradas para el número binario

A B C D

a b c d e f g

Salida para display de 7 segmentos

a b c

Pines de conexión para alimentar cada segmento

d e f g

23

Figura 33 Diagrama de la descripción de pines de los circuitos SN54/74LS47 Símbolo lógico Diagrama de conexión DIP(TOP VIEW) _ _ _ _ _ _ _ Vcc f g a b c d e 16 15 14 13 12 11 10 9

7 1 2 6 3 5 A B C D LT RBI

a b c

d e

BI/ f g RBO

13 12 11 10 9 15 14 4 5

1

2

3

B

C

LT BI/RBO RBI D

4

7

6

A

8 Vcc=PIN 16 GND=PIN 8

GND

Diagrama lógico a

a

b

b

c

c

d

d

e

e

f

f

g

g

A

B Entrada C

Salida

D

0

1

2

3

4

5

6

7

8

recomendamos la utilización de un resistor de 100 ohmios a 1/2 watt. Por ejemplo, el número 2 se representa en binario como 0010; entonces, en las entradas del decodificador se colocará A = 0, B = 1, C = 0, D = 0; y en las salidas, aparecerá un 1 en las terminales a, b, g, e, d; es decir, estos segmentos encenderán para formar el número 2; y por lo tanto, la imagen formada será muy parecida a él. Para hacer que en el display de siete segmentos aparezca el número 5 (0101 en binario), se debe poner en las entradas del decodificador A = 1, B = 0, C = 1, D = 0; y las salidas, se activarán en las terminales a, f, g, c y d; es decir, estos segmentos de LED encenderán para formar el número 5 en el display (figura 33). Concluye en el próximo número

9 10 11 12 13 14 15

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S e r v i c i o

t é c n i c o

MÉTODOS PARA RESOLVER FALLAS Y CASOS DE SERVICIO EN TELEVISORES MODERNOS Armando Mata Domínguez y Alvaro Vázquez Almazán

En el mercado de televisores existen muchas opciones entre marcas y modelos; es por ello que el especialista técnico debe conocer métodos de diagnostico y solución de averías, que le permitan un patrón de trabajo estandarizado, para que la reparación sea rápida y eficaz. Y para ello, hay que tomar en cuenta determinadas situaciones comunes; por ejemplo, es una realidad que las secciones que con mayor frecuencia fallan, son: el sistema de control y el circuito EEPROM, la fuente de alimentación y las etapas de barrido horizontal y vertical. En el presente artículo veremos la teoría básica de estas secciones, así como los pasos a seguir para diagnosticar y solucionar averías. También comentaremos diversos casos de servicio, en marcas y modelos de televisores específicos. ELECTRONICA y servicio No. 76

Generalidades del sistema de control y del circuito EEPROM En cualquier televisor moderno, las funciones de control se realizan por medio de un microprocesador; por ejemplo, encendido y apagado, cambio de canal y de volumen, ajustes de nivel de tinte, color, brillo contraste y nitidez, generación de caracteres, programación de encendido o apagado por tiempo, bloqueo de sintonización de canales, simuladores de sonido, etc. Estas son algunas de las tantas funciones comunes de un televisor actual; pero Figura 1

25

Tabla 1 Voltaje de alimentación

Orden de reset

Señal de reloj

Versión de microprocesador

Alimentación del circuito EEPPROM

5.0 voltios +/- 0.3 voltios

4.9 voltios +/- 0.3 voltios

5.0 voltios de pico a pico

Circuito microprocesador y circuito jungla separados

5.0 voltios +/- 0.3 voltios

3.6 voltios +/- 0.6 voltios

4.9 voltios +/- 0.3 voltios

3.6 voltios de pico a pico

Circuito microprocesador único

5.0 voltios +/- 0.3 voltios

lo más extraordinario, es que pueden ser ejecutadas por medio de unas cuantas teclas (5 ó 6) localizadas en el panel frontal del aparato y por medio de un menú cuyas opciones se eligen con los botones del control remoto. La sofisticación de las funciones, es responsabilidad del microprocesador; pero este circuito, también es capaz de provocar muchos problemas; y es difícil

diagnosticarlos, si se carece de un adecuado procedimiento para tal propósito; por eso le recomendamos que ejecute el procedimiento que explicaremos enseguida; es aplicable a televisores de cualquier marca y modelo, y permite diagnosticar averías en el microprocesador y en el circuito EEPROM (figura 1).

C062 0. 47

I C002 MM1476AF( TP) STBY +5V REG 4 3 2

C051

R031 3. 3 1W R071 4. 7k : RK- CP

R045 4. 7k : CHI P

CHI P

R047 4. 7k : CHI P

4. 7k

R099 47k

1

7 8

6

5

C064 0. 0047 : CHI P

C034 0. 022

25V B: CHI P

C063 0. 47 : MPS

R054 4. 7k

R055 4. 7k : CHI P L002

: CHI P

C038 470 25V

C041 12p : CHI P

C037 0. 0022 B: CHI P

D005 MTZJ- T- 77- 5. 6C

C070 0. 001 CHI P R041 680

C040 12p : CHI P

2

C022 560p CHI P

R016 470 : CHI P

25V F: PT

R048 *

R033 220

I C001 M37280MK- 110SP CONTROL TUNI NG SYSTEM

C028 220p CHI P R074 4. 7k CHI P C027 CHI P 0. 001

C019 220p CHI P C017 1

R038 : CHI P 1k CHI P

R036 1k CHI P

4. 7k

R030

5V

R017 4. 7k

R029

4. 7k

C015 15p CHI P

R070

L040

R039 680 : CHI P

OVD

ND G

C016 15p CHI P

ND G GND

33

VC C

RESET

XI-OSD

34

32

XO-OS D

35

31

VSS

I-RESET

36

30

O-OS C

37

29

I-CNVSS

I-OSC

I-AFT2

VO UT

28

38

27

I-KEY

VIDEO

CD

39

26 I-CVIN

40

25

I-VHOLD

41

24

HLF

VI N

IO-BDAT

I-AVCC

42

23

Q0 2SB7 BUF

Figura 2

: CHI P

4

3

2

1

B- CLK

B- DAT

B- I NT

ND G

CN002 4P

1

CLK

FOR JI G

3

2

DAT

GND

CN402

TO K BOARD

CN309 3P

9V

26

ELECTRONICA y servicio No. 76

Paso 1 Para estar seguros de que el circuito del sistema de control funcionará correctamente, lo primero que debe hacerse es verificar que existen las condiciones básicas de operación (voltaje de alimentación, orden de reset, señal de reloj). Consulte la tabla 1; para verificar la existencia y el valor de cada uno de estos voltajes, conecte a tierra fría (o sea, tierra-chasis) un multímetro digital en función de voltímetro de corriente directa.

Paso 2 Si falta alguno de estos voltajes, tendrá que verificar el estado del circuito que lo genera (figura 2).

Paso 3 Si los voltajes son correctos, verifique que las señales Data y Clock lleguen al sistema de control. Para hacer esto, ponga el multímetro digital en función de voltímetro de corriente directa y conecte su terminal negativa a tierra fría o chasis; y con su punta de prueba positiva, primeramente mida la terminal 5 y luego la terminal 6 del circuito EEPROM; y cuando conecte el televisor a la línea de CA u ordene que se encienda, deberá notar un cambio de nivel de voltaje; e inmediatamente después de esto, se deberá estabilizar (así será, siempre y cuando el sistema de control pueda comunicarse de manera correcta con el resto de los periféricos).

valor de cada línea (deberá haber más de 2000 ohmios). Cuando haga esto, descubrirá que en un principio el valor en ohmios es bajo; pero luego irá aumentando, hasta alcanzar valores superiores a 10000 ohmios. Y hasta es posible que al realizar la medición, encuentre usted un valor del orden de los megohmios; esto es común, cuando uno o más capacitores electrolíticos permanecen con carga eléctrica; en estos casos, la medición debe hacerse unos minutos después de haber apagado y desconectado el televisor.

Paso 5 Cada vez que el valor sea incorrecto (inferior a 2000 ohmios), tendrá que aislar en corto un elemento asociado a las líneas de Data y Clock (figura 3). Pero si no hay corto total o parcial en ellas y tampoco se ha modificado el voltaje, lo más probable es que el circuito EEPROM tiene algún daño; o que el daño está en el microprocesador; primero reemplace el circuito EEPROM, porque es el de menor costo; si ya hizo la sustitución y el problema no desaparece, significa que el microprocesador es el que está dañado; pero antes de reemplazarlo,

Figura 3 Comunicación del sistema de control

Paso 4 En caso de que no cambie el nivel de voltaje en las líneas Data y Clock, verifique si hay un corto parcial o total en cualquiera de las líneas; esto puede deberse a un daño en el circuito EEPROM; por eso es necesario verificar con respecto a tierra-chasis, el

ELECTRONICA y servicio No. 76

Sección de audio

Sintonizador

DATA CLOCK

Jungla Y/C

Microprocesador

EEPROM

27

Tabla 2 Secuencia

Medición

Punto de prueba

Nivel de voltaje

Referencia

Primer paso

Voltaje de B+

Colector del transistor de salida horizontal

Mínimo, 100 voltios/ Máximo, 140.

Con respecto a tierra-chasis

Segundo paso

Voltaje de alimentación para la sección vertical

Circuito integrado vertical

-13 .0 voltios +13.0 voltios +26.0 voltios

Con respecto a tierra-chasis

Tercer paso

Pulso vertical y pulso horizontal

Terminales de protección del microprocesador

5.0 voltios de pico a pico

Con respecto a tierra-chasis

Cuarto paso

Condiciones del microprocesador

VCC 5.0V RST 4.9V XLT 5.0V *

Con respecto a tierra-chasis

Microprocesador

mida cada una de sus terminales con respecto a tierra-chasis; aísle aquellas que tengan menos de 200 ohmios; y si el valor sigue siendo bajo, significa que definitivamente el microprocesador tiene algún daño.

Generalidades sobre la fuente de alimentación y las secciones de barrido V y H

del problema recaen primero en la fuente de alimentación; luego en las secciones de barrido vertical y horizontal y finalmente en el sistema de control. Para confirmar cuál es la verdadera causa de la falla, ejecute el procedimiento que se describe en la tabla 2.

Cómo se hacen las mediciones

Cuando el técnico recibe un televisor que no enciende, sus sospechas sobre el origen

En el caso de la medición correspondiente al primer paso, ANTES de encender el televisor coloque las puntas del voltímetro en

Figura 4 SECCIÓN DE BARRIDO VERTICAL

7 PUMP OP

6 VCC

5 VIN

4 VREF

3 VCC

1 GND

2 V-OUT

IC301/LA7840

L301 27V+ 270/2W

P3P3

AL YUGO + VERTICAL

100/50

1000/35V

1Ω 2.2K

43K

430

430

.1/100V .047

DEL PIN 23 DE IC501

28

474 15K

10K

3.3 Ω

+ _ 2200/35V

474

AL YUGO VERTICAL

3.3 Ω

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 5

8

R541 15k

R542 10k

R543 1.5 1W

1

DRI V E-

3 4

C545 220

R545 470

C544 47

REF

VCC-

13

R546 68

C546 0.47

5

OUT

12

2

VCC+

6

BOOS T

14

7

R547 10k

D545 GP08DPKG23

DRI V E+

FB505 1.1UH

IC545 AN5522 V OUT

R548 15k 1/16W

los puntos de prueba indicados (colector del transistor de salida horizontal y tierra-chasis). Es una manera de proteger al voltímetro, si tomamos en cuenta que en el colector del transistor de salida horizontal se forma un brinco de alto voltaje de más de 1000 voltios; y esto, causa daños al voltímetro. El valor del voltaje que se obtiene en la segunda medición, depende de la forma en que se conecta el circuito de salida vertical; si éste usa una conexión directa a tierra-chasis en cualquiera de sus terminales,

sólo será alimentado con un voltaje de fase positiva (figura 4); y si ninguna de sus terminales está conectada directamente a tierra-chasis, el circuito deberá recibir un voltaje de fase positiva y un voltaje negativo; sólo así, podrá trabajar de manera normal (figura 5). El nivel de voltaje indicado en los pasos 3 y 4, debe medirse con la ayuda de un osciloscopio o de un adaptador o medidor de pico a pico (figura 6). Si en alguna de las cuatro mediciones se obtiene un valor diferente al indicado en la tabla, será necesario verificar el estado de los dispositivos asociados al punto de prueba que corresponda; sólo hay que usar el sentido común, y trazar un plan de aislamiento que permita encontrar la verdadera causa del problema.

Revisión de la fuente de alimentación y de las etapas de barrido V y H La mayoría de los televisores modernos, cualquiera que sea su modelo y marca, usan una fuente conmutada de alta frecuencia (figura 7); fácilmente puede ser identificada, porque su transformador, al que se denomina chopeer, posee características y forma especiales. Si el problema es causado

Figura 7 Figura 6

ELECTRONICA y servicio No. 76

29

por la fuente de alimentación, ejecute los siguientes pasos:

T8019

18V

8

Figura 9

Paso 1

11 7

10

5

12

12V

7812 121

50V

Lo primero que debe 13 100V D821/D824 hacerse para encon14 50V 1 T807 trar la causa del pro9 220/400V VCA T805 R901 blema, es verificar si 5V IC801 IC801 funciona correctaSTR-S6707 STR-S6707 mente el circuito de 5 20/2W 47/25V entrada; para esto, co4 2 330/16 loque las puntas de 7 8 3 prueba del voltímetro PC817 6=OCP en los dos extremos del condensador elec200 Ω trolítico; en la línea de 120.0VCA, debe haber Optoacoplador un mínimo de 120.0 y un máximo de 190.0 una vez colocadas, ordene el encendido y voltios; en la línea de 240.0VCA, debe haobserve si el voltímetro registra una ligera ber un mínimo de 250.0 y un máximo de variación de voltaje; si hay variación, sig350.0 voltios (figura 8). Si los niveles de nifica que aunque la fuente está funcionanvoltaje no son correctos, verifique las condo quizá no puede hacer su tarea de regudiciones de los elementos del circuito de lación o tal vez existe un corto parcial en entrada. alguna de las líneas secundarias; si no hay Paso 2 variación de voltaje, significa que la fuente Enseguida, verifique el nivel de voltaje de no está funcionado por completo. B+ con respecto a tierra-chasis; para hacerPaso 3 lo, coloque las puntas de prueba del voltímeEn caso de que determine que no hay retro ANTES de dar la orden de encendido; y gulación o que quizá se produjo un corto parcial, tendrá que verificar el valor óhmico Figura 8 de cada una de las líneas de alimentación secundarias con respecto a tierra. Si no se ha producido ningún corto, dicho valor tendrá que ser mayor a 5000 ohmios.

Paso 4 Si no existe tal corto, lo más probable es que no se esté haciendo la regulación; entonces verifique que el optoacoplador se encuentre en buenas condiciones (figura 9)

30

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 10

Figura 12 LA76822 : Multi Z101 SAW Filter

IC501 19 R/G/B 20 21

14/15/16 OSD_R/G/B SDA SCL

Video-OUT 46

11 12

Sound-IN 54

48 L103 VCO CVin

y que no tengan daños sus elementos asociados. Si el optoacoplador se encuentra en buen estado, verifique que no tengan daños el circuito conmutador (circuito integrado) o los elementos relacionados con el sistema de regulación (figura 10).

VCC

25

5 6

49

23

V-OUT

42

Y-IN

44

C-IN

40 32 VCO 38 X501 3.58/ 4.43MHz

28

27 H-OUT

FBP IN 5V

Si el problema proviene de la sección de barrido horizontal, ejecute los siguientes pasos:

Paso 1 Verifique que sea correcta la alimentación suministrada a los transistores del circuito excitador y de salida horizontal (figura 11), y la que corresponde al circuito jungla Y/C (figura 12).

transistor excitador haya un mínimo de 1.0 voltios y un máximo de 5.0 voltios de pico a pico. Si no existe dicha variación, lo más probable es que el problema se encuentra en el circuito jungla Y/C; por lo tanto, verifique si este componente puede filtrar el voltaje de alimentación; también verifique el estado del cristal y de los condensadores con los que trabaja en conjunto, y el de los

Paso 2 Inmediatamente después de dar la orden de encendido, verifique que en la base del

Al yugo horizontal

Q402 KTD2499 390P

Figura 11

.006 1.8k

56 DEL PIN 27 IC501

12K B+

ELECTRONICA y servicio No. 76

.006 1.8K

RU3AM

Q401

100K

A la terminal primaria del fly-back

390 2KV

2.2/50V

31

Figura 13

IC501

Q401 C3228

LS76822

Circuito Jungla Y/C

27

Al Amplificador de salida Horizontal

T402 Excitador horizontal

390P

33Ω

56Ω

150Ω 10K B+

470Ω 2.2/160V

12K

dispositivos que usa para acoplarse con el transistor excitador.

tanto, usted tendrá que verificar las condiciones de los dispositivos asociados a él.

Paso 3

Paso 5

Si existe variación de voltaje en la base del transistor excitador, verifique el nivel de voltaje que hay en el colector de este componente; en modo de espera, debe existir el nivel de voltaje de B+; y después de dar la orden de encendido, el voltaje habrá de disminuir, en promedio, un 50%; así será, siempre y cuando esté funcionando correctamente el transistor (figura 13); usted tendrá que verificar las condiciones de los elementos asociados a él, si el voltaje no disminuye de esta manera.

Verifique que esté correctamente polarizado el circuito de barrido vertical, y que el circuito jungla Y/C proporcione una señal de diente de sierra con un valor mínimo de pico a pico de 1.0 voltios y máximo de 5.0 voltios.

Paso 4

Paso 6 Para determinar si la amplificación del circuito de salida vertical es normal, verifique los voltajes de pico a pico en las terminales del yugo vertical; por una parte, debe haber un mínimo de 40 voltios y un máximo de 60; por otra, un mínimo de 1.0 voltios y un máximo de 10 (figura 15). Si los voltajes

Para saber si el transistor de salida horizontal está funcionando bien, verifique el nivel de voltaje que hay en el coFigura 14 lector en modo de espeB+ Transistor de salida ra; deberá existir el nivel horizontal 1 COL. de voltaje de B+; y des390P 3 RV4DS pués de dar la orden de 2KV Q402 RVB4M 4 encendido, deberá produKTD 2499 2004 cirse una variación +/- de un 20%; así será, siempre Al yugo Al cátodo y cuando esté funcionanhorizontal del TRC do correctamente dicho componente; en caso contrario, no sucederá ninguna variación de voltaje (figura 14); y por lo

32

Transformador de línea (fly-back) Alto Voltaje

Enfoque G4 Rejilla Pantalla (G2) ABL

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 15

1 2 3 4 5 6

CN515 6P HDY+ HDY+ HDYHDYVDYVDY+

YUGO HORIZONTAL (Bobinas de desviación horizontal) Valor óhmico Mínimo: 1.0 ohmicos Máximo: 5.0 ohmicos

H.DY

YUGO VERTICAL (Bobinas de deflexión vertical) Valor óhmico Mínimo: 5.0 ohmios Máximo: 16.0 ohmios

!

DY

H.DY

V.DY

V.DY

Puntos de Prueba

no están dentro de estos rangos, verifique las condiciones de los elementos asociados a este circuito.

Fallas en televisores Mitachi Enseguida describiremos el origen y la solución de fallas típicas en televisores de diferentes marcas y modelos. En este apartado veremos algunas de las fallas más comunes en una marca nueva de televisores: Mitachi. Aunque todavía no es muy conocida, está teniendo buena aceptación en algunos mercados, dado que su precio es accesible y su calidad de ima-

Figura 16

ELECTRONICA y servicio No. 76

gen puede compararse con la que ofrecen algunos televisores de marca reconocida. En el apartado siguiente explicaremos fallas comunes en aparatos más comerciales.

Falla 1: Aunque el audio está bien, la imagen tiene pérdida de sincronía horizontal. Pruebas realizadas: 1. Medimos el voltaje de alimentación que se suministra al circuito integrado jungla (figura 16); que, como sabemos, normalmente debe de ser de 9 voltios. 2. Se midió la frecuencia de la señal de barrido horizontal, en la base del transistor de salida horizontal; la cual era correcta. 3. Al verificar la presencia de la señal de video compuesta, descubrimos que estaba presente y que no tenía interferencias. 4. Luego de haber desconectado la antena, los datos correspondientes al generador de caracteres podían verse claramente; es decir, el televisor estaba en perfecta sincronía horizontal.

33

5. Bastó con que activáramos la función de TV/VIDEO, para que los datos correspondientes al generador de caracteres pudieran verse claramente. 6. Verificamos la frecuencia de la señal del cristal de referencia, utilizada para la sincronía horizontal y vertical; estaba alterada. 7. Como el cristal de referencia estaba dañado, tuvimos que reemplazarlo; y enseguida, el televisor recuperó su funcionamiento normal.

5. Estos 9 voltios, pasan por el diodo D470; y éste los rectifica, para que puedan ser aplicados a los filamentos del cinescopio. Pero D470, se encontraba abierto (figura 17).

Figura 17

Comentarios: Cuando la señal de referencia para el oscilador horizontal se encuentra fuera de sus valores de frecuencia, la señal de barrido horizontal tiene un valor de frecuencia correcto y la señal de sincronía tiene un valor incorrecto; por esta razón, la imagen pierde sincronía horizontal. Y cuando la antena está desconectada, no existe señal de video y –por lo tanto– no se genera señal de sincronía; pero gracias a esto, la imagen del generador de caracteres se observa claramente (lo mismo sucede, cuando se activa la función TV/VIDEO).

6. Decidimos reemplazar este diodo, con un dispositivo de alta frecuencia (como el diodo que se utiliza en fuentes conmutadas o en la sección de horizontal). Luego de hacer esta sustitución, el televisor recuperó su funcionamiento normal.

Falla 2: No hay brillo Comentarios Pruebas realizadas 1. Se midió el voltaje de CD en cada una de las terminales correspondientes a los cátodos del cinescopio; encontramos un valor cercano a los 160 voltios. 2. Verificamos el voltaje existente en la terminal de la reja pantalla (G2); había 380 voltios. 3. Al medir el voltaje de las terminales correspondientes a los filamentos, descubrimos que no estaba presente; de hecho, los filamentos no encendían. 4. Se midió el voltaje en las terminales correspondientes al fly-back; había 9 voltios.

34

La falta de brillo, tiene varias causas; por ejemplo, daños en el cinescopio, en el flyback, en los circuitos amplificadores de color, en la fuente de alimentación, etc. Por eso es necesario medir las señales y voltajes relacionados con la generación de alto voltaje, verificar la presencia de la señal de video y asegurarse que enciendan los filamentos del cinescopio; estos últimos calientan a los cátodos, los cuales, entonces, pueden emitir electrones hacia la pantalla del cinescopio y provocar así que el fósforo de la misma se ilumine.

ELECTRONICA y servicio No. 76

Falla 3: El televisor no enciende

Figura 19

Pruebas realizadas 1. Verificamos el estado del transistor de salida horizontal; se encontraba en buenas condiciones. 2. Luego de conectar el televisor y de medir el voltaje de B+, descubrimos que esta alimentación no existía. 3. Se midió el voltaje de alimentación no regulado, procedente del puente rectificador y del filtro principal; estaba correcto. 4. Medimos los componentes asociados al circuito regulador; todos se encontraban en buenas condiciones (figura 18). Figura 18

no enciende el LED de stby, seguramente hay un problema en el regulador; y si este LED enciende, quiere decir que el problema se encuentra en la sección de barrido horizontal.

Falla 4: El aparato no enciende; sólo se percibe que el relevador enciende y apaga constantemente. Pruebas realizadas 1. Medimos el voltaje de alimentación B+ regulado; se mantenía fijo. 2. Se midió el voltaje de alimentación de 5 voltios para el sistema de control; descubrimos que era correcto. 3. Al verificar el voltaje de alimentación del circuito jungla, encontramos que apare5. Con el solo hecho de reemplazar el circuito integrado regulador, el televisor recuperó su funcionamiento normal (figura 19).

Figura 20

Comentarios Cuando el circuito regulador de B+ no funciona, dejan de recibir alimentación la sección de salida horizontal, el sistema de control y la etapa de oscilación horizontal (alojada en la jungla); y entonces, el televisor no enciende. Si al conectar el aparato

ELECTRONICA y servicio No. 76

35

Figura 21

alimentación que necesita para funcionar, ocurrirán diversos problemas (que a veces son muy complicados).

Falla 5: La imagen se pone verde Pruebas realizadas

4.

5.

6.

7.

cía y desaparecía a causa del encendido y apagado del relevador de la fuente de alimentación. Como el relevador es activado por el sistema de control, sospechamos de este último (figura 20). Verificamos sus soportes, y nos dimos cuenta que, excepto las señales de comunicación entre la memoria y el sistema de control, todos estaban presentes. Pese a que reemplazamos la memoria EEPROM, no se obtuvo una mejoría (figura 21). Al observar con osciloscopio el voltaje de alimentación de la memoria, descubrimos que tenía rizo; por lo tanto, se reemplazó el capacitor de filtraje.

Comentarios Este tipo de fallas, suele desconcertar hasta al técnico más experimentado; y es que en este caso, todos los componentes pueden ser los causantes de su aparición. Recuerde que el relevador es activado o desactivado por el sistema de control, y que éste recibe las órdenes del usuario a través del teclado del panel frontal del aparato, a través del control remoto o a través de la memoria. Si alguno de estos medios envía órdenes equivocadas o no envía nada, el sistema de control trabajará de manera errónea y comenzará a tener fallas; y si alguno de los circuitos no recibe el voltaje de

36

1. Por medio del control remoto, quitamos el color a la imagen; pero ésta no adquirió la clásica escala de grises, sino un tono verdoso. 2. Se aplicó un patrón de barras en escala de grises, con la ayuda del DVD-01 (figura 22).

Figura 22

3. Por medio del control remoto, entramos al modo de servicio (figura 23).

Figura 23

Display + Menú + 3 + 8 + Power

4. Para que la imagen se observara en escala de grises (tabla 3), ajustamos los parámetros de corte y excitación correspondientes a los colores rojo, verde y azul.

Comentarios Este tipo de televisores, al igual que la gran mayoría de los que se ofrecen en el mercado, requiere de ajustes electrónicos por

ELECTRONICA y servicio No. 76

conectar a tierra su terminal 7 (y de manera automática, será programada por el sistema de control); si adquiere una memoria programada desde fábrica, deberá conectar dicha terminal a una de las terminales del sistema de control.

Tabla 3 Tabla de parámetros de Hitachi/Hiyaki VCO

25

CTX

90

TTX

94

AGC

35

BRN

46

SPN

20

RCUT

106

BRC

76

SPC

47

GCUT

128

BRX

96

SPX

60

BCUT

130

CLN

20

HRS

17

RDV

133

CLC

65

VRS

4

BDV

141

CLX

90

HEIGH

21

CTN

10

TTN

44

V25

31

CTC

55

TTC

64

V50

63

Fallas en televisores de marcas comerciales Falla 1 • Marca: Panasonic. • Modelo: CT-Z14R. • Síntoma: La imagen es muy brillante, y parpadea. • Pruebas realizadas: Sospechamos que la causa de la falla provenía del circuito ABL; así que procedimos a verificar las condiciones de los resistores asociados

control remoto; esto los hace más versátiles y económicos. Pero cuando se desconoce la manera de entrar al modo de servicio, es más difícil la reparación del equipo; sólo queda la opción de reemplazar la EEPROM vieja. En vez de ésta, coloque una memoria nueva pero de iguales características; si adquiere una memoria virgen, tendrá que

R556

1.6

A11

C1 R

2

!

1

Figura 24

3

G B

4

9 5

GND

8

12V

D551

1

6

R554 100K

R555 30K

11 R557 10K

!

+ -

!

! 0556

-

TPD1

!

C561 + + 50 V C560 2.2 109V 22

D553 D555 MA165

R563 1X

En este diagrama, se muestran principalmente los valores relevantes en nuestra explicación. Pueden omitirse algunos valores, dado que esta figura es solamente de referencia.

ELECTRONICA y servicio No. 76

SCREEN

PROV

4 HIGH VOLTAGE FOCUS

3

2

1

A12

C2

GND

C560 160V 33

TPD2

3 T551 OLF0450OF

HEATHER

5

37

a la sección, y descubrimos que el resistor R554 (de 100Kohmios) estaba abierto. • Comentarios: R554 (de 100K), R555 (de 150K), R557 (de 10K) y R558 (de 4.7K), son los resistores que tuvimos que revisar (figura 24).

Falla 2 • • • •

Marca: Panasonic. Modelo: CT -1461R Síntoma: Imagen con parpadeo vertical Pruebas realizadas: Se verificaron las condiciones del circuito de salida vertical y de sus filtros asociados; todo estaba en orden. También verificamos el voltaje de alimentación de este componente, y se encontró que era normal; pero al medir el resistor R552 de 1.0 ohmios, descubrimos que se había alterado (figura 25). • Comentarios: El resistor de 1.0 ohmios, está relacionado con la terminal número 8 del transformador de línea (fly-back).

Junto con el diodo rectificador y el capacitor electrolítico C1, este resistor tiene la función de suministrar alimentación al circuito amplificador de salida vertical.

Falla 3 • Marca: Sony. • Modelo: KV27TS29. • Síntoma: Imagen con efecto de cojín (pin cushion). • Pruebas realizadas: Pese a que ajustamos el pin cushion mediante el modo de servicio, no desapareció la falla; por tal motivo, decidimos verificar las condiciones de los elementos asociados a dicha sección; estaba dañado el capacitor C550 (figura 26). • Comentarios: Este capacitor, que tiene relación con la terminal número 8 del transformador de línea (fly-back), forma parte del circuito de retroalimentación; y

Figura 26

Figura 25

2

-

4

+

RS02 10A

2.2

10

RS43

8

R556 3.3k

R552 7

RS64 CS40

KV - 32V15

9

CN109 TO E BOARD CN123

R557 10k 11

TPD2 R570

3

HOT

+ C812 -

RS47 - 1SV

10 R551

RS46 1S

ICS04 PC393C PIN - CONTROL

R555 100k

4

3.6

CS41 0.0022

5

5

0S1S 1SS119

6

+ C576

3

9

6

R566 33

0.1

7

1

8

R575

1

330

R554

TP85 CS98 3.3

T551

H. PROT

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

E 15V 15V N.C E HP V . BLK E S . DAT S . CLK

TP96 200V

1000V

+B

D558 RSS0 10 1V

En este diagrama, se muestran principalmente los valores relevantes en nuestra explicación. Pueden omitirse algunos valores, dado que esta figura es solamente de referencia.

38

En este diagrama, se muestran principalmente los valores relevantes en nuestra explicación. Pueden omitirse algunos valores, dado que esta figura es solamente de referencia.

CSS0 0.068 200V

RSS1

ELECTRONICA y servicio No. 76

• Comentarios: Como este devanado aplica pulsos al circuito de pin cushion, decidimos desconectar el resistor R422 de la tarjeta de circuito impreso y conectarlo a la bobina recién fabricada; de no hacerlo así, la imagen aparecería con efecto de cojín (figura 27).

Figura 27 1 ! 11 !

4 2

! 7 !

Falla 5 • Marca: Sony. • Modelo: KV2027R. • Síntoma: La imagen carece de contraste. • Pruebas realizadas: Se midió el voltaje existente en la terminal 41 del circuito integrado jungla IC301; había 0.4 voltios, cuando normalmente debería haber 7.0 voltios; procedimos entonces a verificar las condiciones de los elementos asociados a este dispositivo, y se encontró abierto el transistor Q303. • Comentarios: Con el solo hecho de reemplazar este componente, la imagen se normalizó. Y es que dicho transistor, es un elemento de conmutación que polariza las secciones internas del circuito jungla correspondientes al nivel de contraste (figura 28).

14 ! 13

!

R27 10K

En este diagrama, se muestran principalmente los valores relevantes en nuestra explicación. Pueden omitirse algunos valores, dado que esta figura es solamente de referencia.

para que el pin cushion pueda trabajar, necesita de la señal horizontal que el propio circuito de retroalimentación le proporciona.

Falla 4 • Marca: Samsung. • Modelo: CT721AP. • Síntoma: No hay brillo, sólo sonido. • Pruebas realizadas: Al encender el televisor, se observó que no encendían los filamentos del cinescopio; y al verificar su correspondiente voltaje de alimentación, notamos que no existía; esto nos hizo pensar que el problema se debía a que el devanado del transformador de línea (fly-back) estaba dañado; así que enrollamos un alambre del número 20 en el núcleo de este dispositivo, hasta que pudiera generar 3.2 voltios; una de las terminales del embobinado que fabricamos, se conectó a tierra-chasis; y el otro, fue utilizado para alimentar al filamento del cinescopio

Figura 28 Al pin 41 del circuito jungla y/c V+

ADS.6E827SIN

R330 5.6k

R335 4.7k

Q302

V+ 2SC331A-R1A PIC.ABL 8379 100k R358 47k Q350 ISS119 CLAMP

0.2 R353 10k 0.1

9.0

0.7 C310 0.001

C317 22

C334 470

7.6

Q309 CSAI175 PIC.ABL

R352 820k 7.6

C303 KSC2785 PIC

8.7 7.0

ISS119 CLAMP 1.5

R333 Abierto

Q354 KSA1175 SW

En este diagrama, se muestran principalmente los valores relevantes en nuestra explicación. Pueden omitirse algunos valores, dado que esta figura es solamente de referencia.

ELECTRONICA y servicio No. 76

9.0 C354 22 !

39

SEMINARIO DE ACTUALIZACI ACTUALIZACIÓN Técnicas para reparar los NUEVOS TELEVISORES Sony Wega, LG Flatron de 14, 21 y 25 pulgadas (Televisores de cinescopio plano)

Principales Temas 1. Estructura de los Televisores Sony Wega. 2. Fuente de stand-by y fuente de poder conmutada con doble MOSFET. Fallas y soluciones. 3. Circuitos de protección de sobre-corriente (OCP), sobre-voltaje (OVP) y bajo voltaje (UVP). 4. El chip único (one chip syscon/jungle). 5. Protecciones en la jungla. 6. Autodiagnóstico. 7. Los circuitos de protección de las secciones de barrido vertical y horizontal. 8. Circuito de protección de alto voltaje (XRP). 9. Circuito de protección de sobre -corriente (OCP). 10. Protecciones por ausencia de barrida vertical. 11. Procedimiento de aislamiento de averías, sobre los circuitos de protección.

Además de una valiosa capacitación usted recibirá:

12. Sección de video/RGB. 13. Interpretación de las señales, IK, y cómo reemplazarlas. 14. Los circuitos asociados a la sección final de video, modulador de velocidad, (VM), circuito de inclinación (TILT) y compensador de E/W. 15. La sección de barrido horizontal (fallas y soluciones). 16. Pruebas y acciones especiales para no volver a dañar al transistor de salida horizontal. 17. Indicación de prueba dinámica de fly-back y reemplazo. 18. Estructura de los Televisores LG. 19. Autodiagnóstico. 20. Análisis de secciones específicas de modelos LG, fuente de alimentación, modos de servicio, modos de autodiagnóstico, modos de desbloqueo, transistores sustitutos. 21. Solucionando problemas en fuentes conmutadas con el doble transistor MX0541. 22. Uso del DVD de patrones de ajuste en video para reparar TV.

TRANSISTOR DUAL MX0541 sustituye a los transistores 2SC4833, 2SC4834, 2SC4663, 2SC4664 y 2SC5271 TRANSISTOR 1

TRANSISTOR 2

Pick-up láser KSS-213C

Diploma

Lugar donde se impartirá este SEMINARIO COSTO: $500.00 DURACION: 12 HORAS Emisor 1 Base 1 Colector 1

Además recibirá esta información técnica: Diagramas dinámicos de televisores Sony y LG Electrónica y Servicio No. 63 y No.65

Base 2 Emisor 2 Colector 2

HORARIO: 14:00 a 20:00 Hrs. (primer día) 9:00 a 15:00 Hrs. (segundo día) FECHA:

27 y 28 de Agosto

LUGAR:

ESCUELA MEXICANA DE ELECTRICIDAD Revillagigedo No.100, Centro México, D.F.

Lugar

Fecha Septiembre Aguascalientes,Ags. 1 y 2 León, Gto. 3y4 Querétaro, Qro. 6y7 Poza Rica, Ver. 24 y 25 Tampico, Tam. 27 y 28 Cd. Valles, S.L.P. 29 y 30 Octubre San Luis Potosí, S.L.P. 1 y 2

RESERVACIONES: Depositar en BBVA-Bancomer, cuenta 0450274291 ó HSBC (antes Bital) Suc. 1069 cuenta 4014105399 a nombre de: México Digital Comunicación, S.A. de C.V., remitir por vía fax la ficha de déposito con: Nombre del participante, lugar y fecha del curso. Fax. (0155) 57-70-86-99 Con registro de: Para mayores informes:

Tel. (0155) 57-87-35-01 [email protected]

S e r v i c i o

t é c n i c o

MÁS FALLAS RESUELTAS Y COMENTADAS EN AUTOESTÉREOS DEL AUTOMÓVIL ntinuando con el tema de servicio a autoestéreos, presentamos en este artículo 5 fallas nuevas con su respectivo diagnóstico y solución. De la misma manera que en el artículo correspondiente del número anterior de Electrónica y Servicio, nos estamos basando en circuitos desarrollados por Sony, aunque el método también es aplicable en otras marcas, de ahí que no especifiquemos los modelos que nos sirvieron de referencia; en todo caso, hay que verificar las terminales y voltajes correspondientes en cada aparato sujeto a diagnóstico.

Figura 1 IC101

C401

R401

C206 C216

C113

C112

R404

C407

C426 R407 C960

R408

ELECTRONICA y servicio No. 76

D444

Álvaro Vázquez Almazán

Falla 1: No hay audio Pruebas realizadas 1. Se verificó que el circuito integrado de salida de audio estuviese correctamente alimentado en sus terminales 4, 6 y 20; los valores de los voltajes que encontramos, se especifican en la figura 1. 2. Se verificó la presencia de la señal de audio en las terminales de entrada del circuito integrado de salida de audio; fue detectada en las terminales 11, 12, 14 y 15. 3. Medimos el voltaje existente en la terminal 22, que corresponde a la activación del modo de silenciamiento (mute); había 0 voltios, lo cual indica que siempre está activada la función. 4. Al rastrear la procedencia del voltaje de silenciamiento, descubrimos que el capacitor electrolítico C401, de 4.7µF a 25 voltios, se encontraba en corto (figura 2). 5. Hicimos la prueba de desconectar este capacitor, y enseguida volvimos a verificar el voltaje en la terminal 22; notamos que ahora tenía 4.9 voltios, y que el audio emitido por las bocinas de prueba se escuchaba perfectamente.

41

o simplemente no existe, ocurrirán fallas como la que nos ocupa en este caso.

Figura 2

IC101

C401

R401

D922

Falla 2: No obedece funciones D444

Pruebas realizadas

C206

D921 D920

C216

919

6. Por lo tanto, como el capacitor electrolítico estaba bloqueado, se reemplazó con otra pieza de igual valor.

Comentarios Aunque en principio todo apuntaba a que el circuito integrado de salida de audio tenía algún daño, gracias a que se midió el voltaje en la terminal 22 fue posible determinar que en realidad se estaba bloqueando. Esto nos lleva a la conclusión de que es necesario verificar todos y cada uno de los voltajes de operación de cualquier circuito integrado, ANTES de pensar en reemplazarlo; si algún voltaje está fuera de rango

1. Se verificaron los soportes del microcontrolador: alimentación en las terminales 10, 24 y 34, señal de reloj en las terminales 37 y 38 y señal de reinicio en la terminal 36; todo estaba en orden (figura 3). 2. Con la ayuda de un óhmetro, verificamos el estado de los microinterruptores de cada una de las funciones del equipo; todos se encontraban en buenas condiciones. 3. Se midió el voltaje de alimentación del circuito de control de display y teclado, en las terminales 67 y 68; estaba recibiendo 5 voltios (figura 4). 4. En las terminales 73 a 77 del sistema de control, verificamos la presencia de las señales digitales que este dispositivo proporciona; todas estaban presentes.

Figura 4 R8

X8

Figura 3 Paso 5

JR801

Paso 3

R804 R805 R951 IC801

R8 R8 R8

42

Paso 4

ELECTRONICA y servicio No. 76

que el autoestéreo trabaje; incluso, queda expuesto a sufrir daños.

Figura 5 X8

Paso 2 R8

Paso 3

JR801

Falla 3: No enciende Pruebas realizadas

R804 R805 R951 IC801

R8 R8 R8

5. Se midieron las señales de control digital en las terminales 57 a 61 del circuito de control de display y teclado; en ninguna de las terminales había señal. 6. Volvimos a soldar las terminales de este componente, y algunas de las teclas recuperaron su funcionamiento. 7. Se reemplazó el circuito integrado control de display y teclado.

Comentarios Luego de recibir las órdenes que el usuario proporciona por medio del teclado o del control remoto, este Figura 6 circuito integrado las R804 convierte en señales diR805 R951 gitales que sirven para controlar las diferentes funciones del equipo. Cuando este dispositivo tiene falsos contactos, como sucedió en el caso que nos ocupa, impide

ELECTRONICA y servicio No. 76

1. Verificamos los soportes del microcontrolador: alimentación, señal de reloj y señal de reinicio; todo estaba en orden (vea nuevamente la figura 3). 2. Al verificar la presencia de voltaje en la terminal 46 (BU_IN), descubrimos que había 5 voltios; pero esto no es correcto (figura 5). 3. Se midió el voltaje de encendido, en la terminal 48 (ILL_ON); no había voltaje. 4. Tomando en cuenta los resultados de los pasos anteriores, todo apuntaba a que el microcontrolador tenía algún daño; pero para estar seguros de esto, y entonces darse a la tarea de sustituirlo, medimos el nivel de voltaje en todas las terminales del sistema de control; los voltajes eran correctos, excepto en las terminales 18, 19, 20, 53 y 54, correspondientes a las señales BUS_SI, BUS_SO, BUS_CLK, BU_SON Y BS_RST, respectivamente (figura 6). 5. Al buscar en el diagrama el origen de estas señales, descubrimos que provenían de IC802. La función de este componente, es comunicar al sistema de control con una caja de discos (figura 7).

R821 R842 IC801

C853

R844 R845 R846 R810

43

Falla 4: No enciende

Figura 7 R851

IC B/D

D854

Pruebas realizadas

TH851

IC802 R853

R852

D853 C869 C851

D852 D851

JR902

6. Se verificaron los soportes del propio IC802 y, salvo las terminales que se conectan con el sistema de control, nada estaba alterado. 7. Para determinar si este circuito integrado tenía algún daño, desconectamos las terminales 3 y 14 (alimentación); y entonces, el equipo encendió y recuperó su funcionamiento normal. 8. Tuvimos que reemplazar al IC802 (figura 8).

1. Se verificaron los soportes del microcontrolador: alimentación, señal de reloj y señal de reinicio (vea nuevamente la figura 3). 2. Al buscar voltaje en la terminal 46 (BU_IN), descubrimos que había 5 voltios; es decir, todo estaba correcto (vea nuevamente la figura 5). 3. Medimos el voltaje de encendido en la terminal 48 (ILL_ON); su valor era correcto (5 voltios). 4. Se midió el voltaje de alimentación en las terminales 1 y 3 del conector CN803 (figura 9); no había voltaje. 5. Al rastrear el origen de este voltaje, descubrimos que el transistor Q914 estaba abierto (figura 10). Figura 9 CNP803

Comentarios Antes de que decida reemplazar un circuito integrado, deberá verificar la presencia de voltaje en cada una de sus terminales; si falta voltaje en alguna de ellas, la operación del equipo será errónea (tal como sucedió en esta ocasión).

D955

Q908

C809 R859

D803

D806

R858

Figura 8 Q922

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ELECTRONICA y servicio No. 76

6. Reemplazamos este componente con otra pieza igual, y el equipo recuperó su funcionamiento normal.

Figura 11

Placa guía de disco

Interruptores detectores de disco

Comentarios El autoestéreo sí encendía; pero su “frente” desmontable, no; por esta razón, parecía que el equipo completo no funcionaba de manera adecuada.

Falla 5: Problemas de carga y descarga de discos Pruebas realizadas 1. Introdujimos un disco en el compartimiento, y entró de manera correcta. 2. Dimos la orden de expulsión, y el disco salió con facilidad. Por lo que sucedió en este paso y en el anterior, pensamos que no había problema alguno y que tal vez se estaban introduciendo de manera incorrecta los discos. 3. Para verificar el estado de los interruptores detectores de disco, tuvimos que desmontar el compartimiento superior del sistema mecánico del reproductor de discos compactos; la placa guía de discos estaba muy rayada (figura 11). 4. Reemplazamos la placa guía de discos y los rodillos guía; luego de esto y de limpiar y volver a soldar las terminales de los interruptores detectores de disco, el problema desapareció (figura 12). Figura 10

Comentarios El autoestéreo presentaba fallas de carga y descarga de discos, después de un tiempo de estar funcionando bien; por esta razón, en un principio pensamos que tenía problemas de calentamiento; pero la alteración era causada por falsos contactos en las terminales de los interruptores detectores de disco y por los rayones de la placa guía. Recuerde que después de cierto tiempo de reproducción normal, los discos se calientan; y que cuando son expulsados, transmiten calor a los rodillos; entonces éstos se “ablandan” y, por lo tanto, no pueden sujetar con la fuerza suficiente a los discos para que sean introducidos en su compartimiento; por esta razón, ocurría la falla especificada.

ELECTRONICA y servicio No. 76

Q914

C846

C914

D913

C913

Q909

R919

Q915

R918

Q913

R917

Q912

Figura 12

45

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CÓMO COMPROBAR LOS ELEMENTOS DEL ENSAMBLE ÓPTICO DE UN REPRODUCTOR DE DVD Armando Mata Domínguez La mayoría de fallas de un reproductor de discos (DVD, CD, VCD o MP3), proviene del ensamble óptico. Este conjunto se forma con el recuperador óptico, el motor de giro de disco, el motor de deslizamiento, los sensores, los interruptores y otros elementos que más adelante describiremos. Si el problema consiste en que el aparato no puede leer ningún disco, la solución –casi siempre– consiste en sustituir el ensamble óptico completo, lo que eleva el costo de la reparación. Para que no tenga que sustituir el ensamble óptico, ni llegue hasta el extremo de desechar el equipo si es que la pieza no se consigue, ni siquiera de un aparato de desecho, en el presente artículo explicaremos cómo detectar al elemento que ha causado determinada falla. De esta manera, no aumentará el costo de la reparación y se ahorrará muchas molestias. ELECTRONICA y servicio No. 76

Estructura del ensamble óptico En el ensamble óptico de cualquier reproductor de DVD, se localiza el recuperador óptico o pick-up (figura 1). Para recuperar las señales de audio y video almacenadas en los discos, este dispositivo emite una luz

Figura 1

47

láser que, luego de atravesar lentes y espejos, llega hasta la superficie de cada uno; aquí es reflejada, y regresa entonces al recuperador óptico; y éste, por medio de sus sensores, la convierte en impulsos eléctricos. En el mismo ensamble, se alojan el motor de giro de disco y el motor de deslizamiento (figura 2). Ambos reciben pequeños voltajes de excitación, que provienen directamente de los circuitos excitadores; y éstos, que a su vez dependen de los circuitos de los servomecanismos, ejecutan las acciones de giro de disco y de deslizamiento del recuperador óptico, para lograr la lectura del track deseado. Figura 2

Figura 3

colocarle un disco; y es introducida en su compartimiento, luego de recibirlo. Según las órdenes que se le suministren por medio de las teclas del panel frontal del equipo o las teclas del control remoto, este motor abrirá o cerrará el compartimiento de charola o cargará un disco.

Desensamblado

En el ensamble óptico se localizan también los interruptores de puerta, que son accionados por engranes o cremalleras. De esta manera tan sencilla, se “avisa” al microprocesador si la puerta se encuentra abierta o cerrada y si el pick-up está arriba (es decir, listo para leer el disco) o abajo (figura 3). En la tarjeta de circuito impreso va conectado el motor de carga, cuya función es impulsar al ensamble de la charola receptora de disco; la charola es expulsada, para

48

Para limpiar y lubricar el pick-up y verificar sus condiciones generales, es necesario desmontarlo del ensamble de motores. Primero quite el engrane de transmisión de deslizamiento del recuperador óptico, que puede ser de tipo “circular” o “sinfín”. Retire también el eje de deslizamiento. Para extraer el riel de deslizamiento, recórralo manualmente sobre su base y quite los tornillos que lo sujetan (figura 4). La mayoría de los recuperadores ópticos, cuenta con un candado que consta de dos puntos de prueba; hay que unirlos con soldadura, para evitar que se dañen por la carga estática acumulada en el cuerpo del técnico que está dando servicio al equipo; es recomendable unir los dos puntos, para

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 4

Figura 6 A

B

poder realizar las comprobaciones correspondientes; y cuando se desee manipular el dispositivo, habrá que retirar el puente o unión de soldadura (figura 5).

Verificación de los elementos del ensamble óptico Bobina de enfoque y seguimiento Una vez que el recuperador óptico esté separado del ensamble de motores, verifique

Figura 5

ELECTRONICA y servicio No. 76

las terminales de conexión de las bobinas de enfoque y de seguimiento. Para esto, ponga el multímetro digital en función de óhmetro y coloque las puntas de prueba en las terminales de las bobinas (figura 6A y 6B); debe haber un mínimo de 5.0 ohmios, y un máximo de 20.0; en caso contrario, verifique si hay falso contacto en las soldaduras correspondientes; si éstas se encuentran fuera de rango a pesar de que no tienen falso contacto, reemplace el recuperador óptico. Es importante hacer estas verificaciones, porque cuando la bobina de enfoque sufre algún daño impide que gire el disco; en cambio, sí permite que sea emitido el rayo láser. Y cuando se daña la bobina de seguimiento, el disco gira pero no puede leerse ningún disco.

49

sobre el pick-up. Y para limpiar la parte externa de la lente, aplique movimientos circulares con un algodón humedecido con líquido limpiador de lentes y espejos (figura 8).

Figura 7

Motores

Lentes y espejos Recuerde que la limpieza de lentes y espejos del recuperador óptico, implica el uso de aire comprimido; para aplicarlo al recuperador óptico, coloque éste en posición vertical (figura 7); sin agitar el bote de aire comprimido, dispare tres o cuatro veces

Figura 8

Como sabemos, los reproductores de DVD utilizan un motor de deslizamiento –sled– y un motor de giro de disco –spindle– (figura 9A y 9B). El de deslizamiento, se encarga de colocar al recuperador óptico sobre las pistas del disco; y el otro motor, como su nombre lo indica, hace que el disco se mantenga girando a una velocidad lineal constante. Algunos reproductores de DVD, utilizan unos servomotores de tipo trifásico; y éstos llevan unos dispositivos de tipo hall, similares a los motores “capstan” que se utilizaban en las videograbadoras. Y en equipos de otros modelos y marcas, se emplean como elementos de retroalimentación unos dispositivos DME (dispositivos electromagnéticos). En este tipo de motores, sólo hay que lubricar el eje y revisar que sus bobinas no rocen con los elementos del estator; y el sujetador de disco (clamping), debe estar exactamente calibrado; en caso contrario, el disco no girará; y si lo hace, no será leído (la mayoría de las veces, la altura o separación del sujetador

Figura 9

A

B

50

ELECTRONICA y servicio No. 76

con respecto a la superficie del recuperador óptico, es de 1.2mm).

Interruptores Tal como se mencionó, en el ensamble óptico existen interruptores de puerta; después de verificar su estado y de lubricarlos, asegúrese que hagan buen contacto; si no es así, no podrá abrirse el compartimiento de carga (y si abre, se cerrará de inmediato); o se abrirá, y se mantendrá abierto (en cuyo caso, puede provocar que los discos sean reproducidos de manera eventual). El motor de carga, que comúnmente va asociado a la tarjeta de circuito impreso (en donde se ubican los interruptores), es de

tipo convencional. Si verifica sus condiciones con la ayuda de un óhmetro, este aparato deberá marcar un mínimo de 9.0 ohmios y un máximo de 16.0 ohmios; cuando existe alguna alteración óhmica, ocurren problemas en la carga de los discos.

Conclusión Todas las acciones descritas, son parte de la rutina inicial del servicio correctivo. La mayoría de las veces, las simples tareas de limpieza y lubricación son suficientes para eliminar la falla reportada por el usuario; o bien, permiten localizar el origen de la misma.

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TEORÍA Y PRÁCTICA SOBRE LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA Y LAS REDES DE ALTAVOCES Segunda parte Este artículo, va dirigido principalmente a quienes se dedican a la instalación de amplificadores de potencia para la sonorización ambiental, como en salones, iglesias, auditorios pequeños, etc. El lector podrá advertir que el autor hace una cuidadosa revisión de los diferentes conceptos involucrados en esta actividad, y que ofrece una serie de consejos prácticos, muy valiosos al momento de tomar decisiones en la instalación de un equipo de amplificación. Este material es resultado de la experiencia de campo del autor, así como de su actividad docente. Figura 9

+ -

52

Guillermo Palomares Orozco Director del Centro de Actualización Electrónica de México y Asesor Técnico de Productos Fusimex [email protected]

Polaridad de las bocinas En realidad, es muy importante el aspecto de la polaridad de las bocinas (figura 9). De este factor, depende el movimiento del cono y –por lo tanto– la fase del sonido que se emite. Cuando una bocina recibe un semiciclo positivo, el cono se mueve hacia afuera; y cuando ella recibe un semiciclo negativo, el movimiento del cono es hacia adentro. Es lógico que si se conecta una bocina al revés, los movimientos se producirán a la inversa; y en tal caso, el sonido será desagradable; incluso, es muy probable que en poco tiempo la bobina de voz sufra un sobrecalentamiento. Para confirmar lo anterior, conecte una bocina de manera correcta y otra de manera invertida; se dará cuenta que el audio emitido por una de ellas (especialmente los

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bajos o graves), anula al de la otra; en una palabra, obtendrá una pobre audición.

Identificación de la polaridad Con el fin de no conectar las bocinas al revés, es preciso identificar su respectivo borne positivo. Esto puede hacerse con la ayuda de una pila de 9 voltios (igual a las que se usan en equipos portátiles), tal y como se explica a continuación: Conecte los extremos de la pila, en los extremos de la bocina. Si el cono se mueve hacia afuera, significa que la polaridad es correcta (y esto se logra, cuando el polo positivo de la batería queda conectado en el positivo o rojo de la bocina). Pero si el movimiento del cono es hacia adentro, quiere decir que la polaridad es incorrecta; invierta la polaridad de la batería. Algunos técnicos utilizan este truco, cuando las bocinas están recién reparadas o carecen de las marcas de color que indican la polaridad rojo-negro.

Interconexión de las bocinas 1. Cuando realice un alambrado de bocinas en serie, conecte el polo positivo de la primera de ellas al polo negativo de la que le sigue; y en el polo positivo de la segunda bocina, debe ir conectado el polo negativo de la primera. Si se conectan más de dos bocinas, sólo deberá seguirse esta secuencia de conexiones invertidas (como se hace con las baterías, cuando son insertadas en el compartimiento del equipo al que suministran energía). 2. Cuando haga un conexionado en paralelo, NUNCA enlace un polo positivo con un polo negativo; siempre debe ir positivo con positivo, y negativo con negativo (figura 10).

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3. Por último, tenga en cuenta que la impedancia de las bocinas no puede ser medida fielmente con un óhmetro convencional, sino con un equipo medidor de impedancia.

Figura 10

+ 8Ω -

+ -

Características y componentes de la fuente de alimentación

8Ω

La CA llega a través de un cable de línea, y su flujo es permitido o interrumpido por un interruptor ON/OFF. Normalmente se usa un sistema de protección a fusible (breaker), para cortar la corriente en caso de una sobrecarga. Este voltaje se envía al transformador de potencia, que es el corazón de la fuente de alimentación. Un transformador, consiste básicamente en dos bobinas enrolladas en un núcleo común (figura 11). La CA fluye a través de la bobina primaria, que la convierte en energía electromagnética; en tal condición atraviesa el núcleo de hierro, con destino

Figura 11 Núcleo Voltaje primario

Espiras (Np)

Espiras (Ns)

Voltaje secundario Flujo magnético

53

al embobinado secundario; y éste, la reconvierte en electricidad. Este proceso, es lo que comúnmente conocemos como “inducción”. ¿Y para qué se hace todo esto? Pues para evitar que el usuario reciba una descarga eléctrica; y es que si una bobina no estuviera aislada de la otra, la entrada de línea tampoco se aislaría del resto del equipo; y por lo tanto, se pondría en riesgo la integridad física del usuario, cuando éste lo tocara. Además, con este tipo de devanado se puede modificar a voluntad el voltaje; para aumentarlo, sólo hay que aumentar el número de vueltas del embobinado secundario; para reducirlo, sólo hay que disminuir el número de vueltas del mismo.

Transformadores Por su importancia en la estructura básica de la fuente de alimentación, enseguida describiremos los tipos de transformadores más comunes a la fecha: • El más simple y económico de los transformadores, es el tipo E-I; generalmente, tiene forma cúbica (figura 12). Aunque tiene muchas aplicaciones, tiende a entregar cierto HUM (Interferencia de baja frecuencia en el audio, similar a la onomatopeya de Hum de allí su nombre); y como este efecto es recogido por los cir-

Figura 12

Figura 13

cuitos preamplificadores de audio, resulta sumamente molesto para el escucha. • El transformador de tipo U-I es más caro que el anterior, pero tiene una estructura más plana; por eso es muy útil en amplificadores de perfil bajo o plano (figura 13). Además, su propio diseño reduce el molesto efecto de HUM. • El núcleo del transformador de Figura 14 tipo toroidal, tiene forma de dona; esto mejora las propiedades magnéticas del dispositivo (figura 14). Puede fabricarse sumamente plano, con un peso muy reducido y con muy bajas emisiones de HUM; mas en vista de que es demasiado caro, pocas veces se utiliza en amplificadores de potencia.

Rectificadores Una vez que se obtiene el voltaje necesario, tiene que ser aislado en la etapa del primario con el secundario; y para convertir la CA en CD, se usan los rectificadores;

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ELECTRONICA y servicio No. 76

finalmente, para filtrar esta última corriente, se recurre a los capacitores. Como usted sabe, los rectificadores permiten el paso de la corriente en una sola dirección; y para hacer esto, tienen que estar combinados en un arreglo tipo puente (cuatro diodos). La CD o corriente directa, se obtiene al rectificar el voltaje. Si observamos esta señal por medio de un osciloscopio, notaremos que existen grandes valles o variaciones en el nivel de voltaje de CD; esto se debe a que la CA o corriente alterna cambia, hasta adquirir un valor de 60 ciclos por segundo. Y de esta manera, queda claro porque se usan los capacitores de la fuente para estabilizar el voltaje.

alambrado de la fuente y la sección de potencia puede generar un pequeño corrimiento o carencia de voltaje en el momento en que los transistores estén drenando una gran corriente.

Regulación de la fuente de alimentación La regulación, es una tarea fundamental de la fuente de alimentación. Consiste en mantener en un nivel constante el voltaje de CD, pese a que frecuentemente sea usado por el circuito amplificador o por la entrada de voltaje de línea.Veamos cómo hace este trabajo la fuente de alimentación:

Regulación de carga Capacitores Justamente los capacitores, son una especie de tanques que retienen electricidad, que se llenan con voltaje y que lo entregan cuando se les solicita. Por todo esto, en la salida de los rectificadores se conectan unos capacitores de gran capacidad. Los capacitores se cargan en los picos de salida del puente rectificador. Si alguno de estos componentes es de gran valor, se mantendrá casi lleno entre los valles que se forman en la salida del rectificador; de esta manera, se logra que el voltaje sea sumamente estable. Mientras más alto sea el valor de los capacitores, el ripple será eliminado con mayor eficiencia (figura 15). A la fecha, se pueden producir capacitores muy pequeños pero de alto valor. En el diseño de equipos de potencia, es muy importante que los capacitores queden lo más cerca posible de los transistores de salida; así, éstos tendrán un mejor desempeño cuando existan altos niveles de potencia. Si los niveles de consumo de corriente son elevados, la distancia que hay entre el

Depende básicamente de la resistencia del transformador; y un transformador sería ideal, si tuviera una resistencia de cero y pudiera mantener un voltaje constante (regulación perfecta) aun cuando el amplificador consumiera poca o mucha corriente. Pero en el mundo real, los transformadores tienen resistencia gracias a que usan un embobinado de alambre de cobre; y debido a esto, el voltaje de la fuente sufre una caída cuando se incrementa el flujo de corriente. Para minimizar esta disminución, se utiliza un alambre más grueso en el

Figura 15 100% RIPPLE DE 100% 0%

16V C

R

D

L

embobinado; pero esto, a su vez, implica un aumento en el tamaño y el peso del transformador. Cuando la sección amplificadora demanda poco voltaje, se genera un efecto colateral: los capacitores se cargan con un alto nivel de voltaje. Y si de repente dicha sección aumenta su consumo de voltaje, el amplificador estará en posibilidad de entregar una ráfaga momentánea de potencia superior a la normal; podrá hacerlo, gracias a que los capacitores fueron cargados con un alto nivel de voltaje. Esta característica, denominada “dynamic headroom”, y que sirve para agregar de 2 a 3 decibeles de pico sin distorsión de potencia, equivale a poseer 100% más potencia.

Regulación de línea Es la capacidad de mantener constante el voltaje de salida, independientemente de la entrada de línea (CA). Por lo general, las fuentes de alimentación pasivas ofrecen poca regulación de línea; se “atienen” a que la compañía de luz suministre un voltaje de entrada que sea lo más constante posible (por eso precisamente, se les llama “pasivas”); pero si las cargas son muy intensas o los cables de entrada son muy largos, el voltaje puede disminuir y –a final de cuentas– habrá pérdida de potencia en el amplificador. Por tal motivo, se recomienda utilizar un cable de entrada de línea corto y un AWG bajo (es decir, un cable grueso); o en su defecto, reguladores o estabilizadores de voltaje. Una forma más efectiva de controlar este problema, consiste en utilizar fuentes conmutadas; pero esto hace que aumente el costo del equipo, y que se vuelvan más complejos sus circuitos; tanto, que es muy raro encontrar equipos que utilizan dicha tecnología (figura 16). Las compañías prefieren invertir en sistemas de mayor amplificación y depender del buen voltaje

56

de entrada; en la línea de entrada de CA, se muestra un esquema a bloques de una fuente conmutada que se emplea en este tipo de equipos.

Los circuitos de audio La historia de los amplificadores de potencia, comienza precisamente con los conectores de entrada. Estos componentes son cruciales para predeterminar una alta calidad de salida de audio; si entra basura, sale basura. Los conectores deben ser a prueba de oxidación, para tener siempre un buen contacto de entrada; y las entradas, que son casi un estándar, tienen que estar balanceadas para que el amplificador pueda ignorar la mayoría de las interferencias que ocurren entre el cableado de las unidades (micrófonos-consola-mezclador-amplificador). La mayoría de los circuitos cuenta con un control de ganancia, que usualmente se

Figura 16 Filtro EMI

Limitador de rizo

Control de potencia

Banco de energía principal

Control PWM

Interruptor de onda de potencia

Transformador

Amplificador para suministro DC

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 17 Preamplificación Nivel de pre-amplificación 0.1V

Procesador de señal

Nivel de línea 1V

encuentra al máximo; pero es posible disminuirlo, para hacer pruebas o para utilizarlo en ambientes pequeños. Después de la entrada balanceada y del circuito de ganancia, entramos al circuito amplificador de potencia (figura 17). La función principal de esta sección es, como ya mencionamos, incrementar la señal de entrada (de aproximadamente 1V a 100V) y la corriente (de aproximadamente 0.1 miliamperios a 30 amperios). Es entonces, ¡una ganancia de potencia de 30 millones! Para entender cómo ocurre esto, veamos la forma de operar de los transistores.

Los transistores Son elementos que trabajan como una resistencia variable, y que se conectan entre la fuente de CD y la carga (las bocinas). De hecho, son unas válvulas activas. Una pequeña señal de entrada, causa un aumento considerable de la corriente que viaja de la fuente de CD a la carga. En comparación con la corriente de entrada, la corriente que fluye es controlada por el transistor unas 50 a 100 veces más. Para incrementar la ganancia, se pueden conectar dispositivos en cascada; y así, la salida del primero de ellos controlará a la entrada del segundo. Esto se hace cuando se requiere de ganancias considerablemente altas. Existen diferentes formas de conectar los transistores en cascada; para tratar este tema a fondo, tendríamos que hacer un artículo extenso; por tal motivo, sólo describiremos algunas cuestiones básicas. Veamos:

ELECTRONICA y servicio No. 76

Nivel de línea 1V

Amplificador Nivel de bocina 100V

Punto 1 Existe al menos un grupo de transistores de salida, que se montan en grandes disipadores de calor. Estas salidas se controlan por medio de transistores mucho más pequeños, denominados drivers (excitadores); también es común encontrar predrivers, que son transistores de pequeña señal (o mejor aún, amplificadores operacionales u op-amps). De manera ideal, la corriente de salida es una réplica magnificada de la pequeña corriente de entrada; pero por numerosas razones, la corriente de salida hacia la carga no es exactamente igual a la de entrada; es decir, se distorsiona. La más obvia de las razones, es porque ocurre el llamado “clipping”; esta distorsión ocurre, cuando el voltaje que circula por la carga se aproxima demasiado al voltaje máximo de CD entregado por la fuente; y a su vez, esto provoca que el transistor se sature.

Punto 2 Otra forma de distorsión menos perceptible, se presenta cuando los transistores carecen de una ganancia uniforme; esto varía, dependiendo de la temperatura de operación y de las diferencias del flujo de corriente. A todos estos efectos, se les denomina “no-lineales”; más adelante, explicaremos cómo se minimiza la distorsión.

Punto 3 Los transistores son dispositivos de una sola vía; es decir, sólo pueden manejar corrientes positivas o negativas. Debido a esto, para proporcionar la forma de onda

57

de la señal de audio exacta, se tienen que conectar en un solo punto dispositivos que manejan corrientes positivas y dispositivos que trabajan con corrientes negativas. Esta operación, llamada push-pull, es la base del funcionamiento de los amplificadores de alta potencia; existen diferentes maneras de combinar las corrientes de push-pull.

Figura 18 40 V

8 Ohm

200W

Datos : E de la fuente = 100 V I = 5 amps I = E ÷ R = 40 ÷ 8 = 5 Amps (fluyen por la carga y el amplificador E desperdiciado = 100V (E de alim) - 40V (voltaje utilizado por la carga) = 60V W desperdiciada = I * E = 5 * 60 = 300W

Punto 4 La pérdida de potencia por calor, es otra situación que se presenta cuando conectamos transistores en cascada. Al principio del artículo, vimos el ejemplo de un circuito amplificador que entrega 40 voltios a una carga de 8 ohmios con una corriente de 5 amperios. Este circuito es alimentado por una fuente de 100 voltios; pero como dijimos, la carga de 8 ohmios sólo demanda 40 voltios; y dado que la corriente es de 5 amperios, se obtiene al final una potencia de 200 watts. En su viaje hacia la carga, estos 5 amperios atraviesan el transistor amplificador; y al mismo tiempo, los 60 voltios que no se consumieron aparecen a través del transistor. Se forma entonces una combinación de 5 amperios y 60 voltios en el transistor; y multiplicando estos valores, se obtiene una potencia de 300 watts que son totalmente desperdiciados (figura 18).

Este desperdicio en forma de calor, obliga a usar en los amplificadores de potencia unos disipadores de gran tamaño; sólo así, podrá eliminarse el calor innecesario; y si esto no se hace, los transistores se dañarán irremediablemente.

Punto 6 Con respecto a los diferentes métodos para conectar en cascada los transistores en amplificadores, sólo diremos que los transistores de salidas push-pull pueden combinarse de distintas maneras para controlar el grado de distorsión o las pérdidas por el calor generado. Estas categorías, a las que se llama “clases de amplificación”, fueron definidas hace muchos años. Probablemente, usted ha oído hablar de la clase A, de la clase B, de la clase AB, etc.

Punto 5

Clase A

Una ley de la Física, dice que “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Y como sólo deseamos que la potencia tenga cierta potencia (200 watts), la energía excedente (que no se usa) tiene que enviarse a algún lado; es desechada, en forma de calor. Esto demuestra que la pérdida de potencia en transistores, fácilmente puede exceder la potencia entregada a la carga.

Es la más fácil de entender (figura 19). En este caso, tanto el semiciclo positivo como el semiciclo negativo de la señal se suministran a un solo grupo de transistores; y estos componentes se polarizan, cuando la señal de salida es cero por causa de una corriente de reposo –también conocida como “ociosa”– que se sitúa a la mitad del camino; es decir, entre el valor cero y el valor máximo.

58

ELECTRONICA y servicio No. 76

Si la corriente de Figura 19 audio aumenta en + Clase A un transistor, disminuye en el otro; y por lo tanto, el voltaje circula en ambos dispositivos. Y I de pico al conectar un solo transistor a una boV cina, se escuchará un sonido de baja calidad; esto se debe a que el cono está siendo obligado a permanecer a la mitad de su recorrido (por la corriente ociosa), y a que se genera un calentamiento de la bobina de voz. Cuando se conectan ambos transistores a la bocina, la corriente de reposo de uno de ellos es absorbida por el otro. La principal ventaja de la clase A, es su mínima distorsión; y es que la totalidad de la forma de onda, se preserva tanto en los transistores positivos como en los negativos; y no existe ningún truco de combinación de sus corrientes. Pero existe un grave problema: la enorme pérdida de potencia

Figura 20 +

Clase B

_ Transistor 1

Distorsión cruce por cero

Transistor 1

Transistor 2

Transistor 1

Transistor 2

ELECTRONICA y servicio No. 76

Transistor 2

en los transistores, causada por el calor y por la corriente de reposo. De hecho, los transistores se mantienen más calientes en estado de espera que durante su trabajo pleno; equivale a tratar de controlar la velocidad de un automóvil, oprimiendo el pedal del freno mientras el motor está acelerado al máximo. Por supuesto, existen mejores métodos para mantener una baja distorsión sin tanta pérdida de energía.

Clase B Sólo siendo cuidadosos, podremos hacer que cada transistor controle únicamente la mitad de la forma de onda que le corresponde (figura 20). Cuando las formas de ondas se combinan apropiadamente, es posible mantener la forma de onda de salida; pero a cambio de esto, se elimina la corriente de reposo. El amplificador trabajará más frío, si la potencia se aplica sólo cuando realmente se requiere; desde luego, el truco consiste en tener una baja distorsión. Pero si la forma de onda no se une perfectamente, tendremos una distorsión de cruce por cero (llamada frecuentemente “distorsión crossover” o entrecruzada). Este tipo de distorsión se aprecia en partes de la música casi silenciosa, cuando precisamente la señal se encuentra cerca de cero. Por suerte, existen varias formas de eliminar este problema; uno de los métodos que más se usan para esto, consiste en hacer trabajar al amplificador entre la clase de amplificación A y B; es una clase combinada, a la que se conoce como AB (figura 21). Con una pequeña corriente de reposo que esté fluyendo, se producirá sólo un pequeño calentamiento por reposo; de paso, serán eliminados los espacios muertos entre la unión de los semiciclos positivos y negativos.

59

Figura 21

+

Clase A/B V

_ Transistor 1

Transistor 1

Transistor 1

Conducen ambos

Transistor 2

Transistor 2

Transistor 2

Clase G En esta clase de amplificación, dos o más grupos de transistores se conectan a diferentes fuentes de alimentación (figura 22). La meta es reducir la pérdida por calentamiento, que normalmente sucede en las clases A y B. Seguramente, usted recuerda aquel ejemplo de una fuente que suministraba 100 voltios, de los cuales sólo se requerían 40 para la carga; esto significa que 60 voltios se perdían, porque no eran Figura 22 utilizados por los + V2 transistores de Clase G salida para generar potencia de +V audio. 1 En la clase G, un grupo de transistores se conecV ta a una de las llamadas “fuentes simétricas”; se - V1 trata de fuentes de bajo voltaje (por ejemplo, 60 voltios), que son - V2

60

suficientes para obtener el valor de salida que se requiere en condiciones de bajo y medio volumen. Un segundo grupo de transistores conectados a los 100 voltios proporcionados por fuentes simétricas del mismo voltaje, recibiría señales que también demandan cierta potencia (40 voltios); y sumando esto a los requerimientos del primer grupo de dispositivos (40 voltios), al final sólo se desperdiciarían 20 voltios del total de 100 proporcionados por la fuente alimentación. De esta manera, se reduce hasta en un 50% la pérdida de energía. Para hacer este tipo de arreglo, deben solucionarse dos problemas: La correcta transferencia de, la señal a los transistores de bajo voltaje; y después, unirla con la señal de los transistores de alto voltaje. Además, se producen ciertos “glitches” (pulsaciones o flancos) similares a la distorsión de cruce por cero; de hecho, la serie de amplificadores de la marca QSC denominada MX, y los equipos Crown de la serie Macrotech, hacen uso de esta clase amplificación.

Clase H En este tipo de arreglo, se emplea un solo banco de transistores de salida que va conectado a una fuente de voltaje bajo; pero este voltaje se conmuta a alto, cuando así se requiere (figura 23). Estamos hablando entonces, de un dispositivo que detecta el momento en que la señal de audio se aproxima a cierto nivel; y para evitar la saturación por falta de voltaje en los transistores de salida, conmuta un interruptor electrónico (un transistor bipolar o un MOSFET) para que permita el paso de un voltaje más elevado desde la fuente de alimentación hasta los transistores. Al igual que en el caso de la clase de amplificación G, en este equipo existen cua-

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 23 Clase H +V H +V L Detector de nivel de audio

OUT

Entrada

-V L -V H

tro fuentes de alimentación: una positiva y una negativa de bajo voltaje, y una positiva y una negativa de alto voltaje (figura 24). Este método, ofrece Los beneficios térmicos y de eficiencia de este método, son iguales a los que se obtienen con la clase de amplificación G; y como no implica la utilización de un segundo banco de transistores de salida de potencia, permite reducir el costo y el tamaño final del propio amplificador.

El único grupo de transistores requerido por el arreglo H, recibe un voltaje de alimentación bajo; y sólo se conmuta a voltaje alto, cuando las condiciones de volumen lo requieren. La compañía QSC, es pionera en la construcción de sistemas de alta potencia de audio; utiliza esta clase de amplificación, en sus amplificadores de la serie MXa. También en algunos modelos de equipos domésticos Aiwa y Panasonic, se aplica esta tecnología de amplificación.

Comentarios finales En la mayoría de los métodos que acabamos de describir, la señal de audio original sufre ciertas modificaciones; es “partida”, y posteriormente “reensamblada”. Por lo tanto, no nos sorprende que se produzcan algunas alteraciones al reensamblar el audio; y estas alteraciones, se atienden con circuitos correctores de errores, circuitos de protección y algunos otros diseños interesantes, de los cuales hablaremos enseguida. Continuará en el próximo número

Figura 24

Arreglo de fuente de poder para amplificador clase H Transformador

Puente rectificador Filtros

+Voc 2

+Voc 2

+Voc 1

+Voc 1

-Voc 1

-Voc 1

-Voc 2

-Voc 2

CA principal

Suministro clase "H"

ELECTRONICA y servicio No. 76

61

S e r v i c i o

t é c n i c o

CIRCUITOS INTEGRADOS COMUNES UTILIZADOS EN FUENTES CONMUTADAS Los circuitos integrados que aquí describiremos son los de uso más común en los televisores de las marcas más comerciales que actualmente existen en el mercado. Además, su configuración interna es representativa de todos los demás dispositivos de su clase. De esta manera, con el fin de conocer el estado de algunos de sus componentes internos principales y facilitar así su diagnóstico oportuno, en dichos circuitos podremos realizar algunas mediciones de acuerdo con la técnica que describiremos en un artículo del próximo número. También conoceremos su estructura física y algunas de sus características eléctricas básicas.

Javier Hernández Rivera

Al final del capítulo se incluye una lista de sustitutos alternativos para los transistores originales que por su alta demanda puedan estar agotados en el momento que se requieran.

REGULADORES BASICOS En las figuras 1 y 2 se muestra el diagrama básico interno de dos reguladores que se utilizan actualmente en televisores de conocidas marcas.

STR 30110 A STR 30135 (Figuras 3A y 3B)

Figura 1 A

Diagrama interno UCP 1093J 3

1

A

Circuito interno

Figura 2

SE115...SE135

2

B

2

B Forma física

SE 115

Forma física C1093

1. Entrada de regulación 2. Común 3. Salida de voltaje de error

3 1 2

62

1

1 2 3

1. Entrada 2. Salida de error 3. Común 3

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 3

Figura 4

STR 30110 a STR 30135 A 3

Circuito interno equivalente

A

Circuito interno 4

3

4 2

2 5 1.Común 2. Base 3. Entrada 4. Salida 5. Ajuste (únicamente en el 30110)

1 B

1. Común 2. Excitación de base 3. Entrada 4. Salida 5. Control de voltaje

5 1

Tres vistas de la forma física B

STR 30000 A

Tres vistas de la forma física

STR 50103

Descripción Circuito integrado híbrido regulador que se utiliza como regulador lineal de voltaje, que cubre una amplia gama de voltajes regulados (STR 30110, STR 30112, STR 30113, STR 30115, STR 30120, STR 30123, STR 30125, STR 30130, STR 30134, STR 30135) y en el que el voltaje de regulación coincide con los tres últimos números de su matrícula. Trabaja con el voltaje normal de la línea de corriente alterna (120 voltios), y puede soportar un voltaje máximo de 200 VCD en su terminal de entrada. Su temperatura máxima de trabajo es de 150 grados centígrados, y su disipación máxima es de 27 watts (a una temperatura de 100 grados centígrados).

STR 50103 (Figuras 4A y 4B)

Descripción Circuito integrado regulador de voltaje utilizado en fuentes conmutadas para propor-

ELECTRONICA y servicio No. 76

cionar un voltaje regulado fijo a su salida. Trabaja con el voltaje nominal de la línea de corriente alterna, y soporta una variación de voltajes de entrada más severa que la soportada por los reguladores lineales. Su temperatura máxima de trabajo es de 150 grados centígrados, y su disipación de poder es de 27 watts a 100 grados centígrados.

STR 53041 (Figuras 5A y 5B)

Descripción Módulo regulador de voltaje utilizado en fuentes conmutadas que proporcionan un voltaje regulado fijo en su salida. Se utiliza ampliamente en televisores y en monitores de PC. Su voltaje de alimentación es de 120 VCA y soporta grandes variaciones de éste. Su temperatura máxima de trabajo es de 150 grados centígrados, y su disipación máxima de poder es de 27 watts a 100 gra-

63

STR53041

Figura 5

3

Figura 6

2 A

3

Circuito interno

2

STR 58041

A Diagrama interno

4 1. Sensor de voltaje negativo 2. Excitación de base o B 3. Entrada o C 4. Común o E 5. Ajuste de voltaje externo

5

5 1

4 1. Sensor de voltaje 2. Excitación de base o B 3. Entrada o C 4. Común o E 5. Ajuste de voltaje externo

1

B Tres vistas de la forma física

STR 53041

STR 58041

dos centígrados. Puede trabajar en temperaturas de –20 grados a +125 grados centígrados, sin ningún problema.

B Tres vistas de la forma física

Circuito integrado regulador de voltaje utilizado en fuentes conmutadas de televisores modernos. Proporciona un voltaje de salida fijo y trabaja con la línea de voltaje comercial de 120 VCA. Su temperatura máxima de trabajo es de 150 grados centígrados, y su máxima disipación de potencia es de 27 watts a 100 grados centígrados.

transistor bipolar interno de switcheo en su salida de poder. Realiza su función de protección OVP, OCP y térmica durante cada ciclo de trabajo, y tiene un nivel de consumo de energía muy bajo en condiciones de standby o espera. La temperatura máxima de trabajo es de 150 grados centígrados, y puede trabajar en condiciones de –20 a +150 grados centígrados. La principal diferencia entre estos dos circuitos es que el STR-S5708 resiste una mayor corriente de pico, e incluso una mayor corriente continua en su transistor bipolar de poder interno (15 amperios contra 12 del STR-5707).

STR-S5707 y STR-S5708

STR-56707 al STR-56709

(Figuras 7A, 7B y 7C)

(Figuras 8A y 8B)

Descripción

Descripción

Circuito integrado regulador utilizado en fuentes conmutadas de tipo resonante con

Estos circuitos integrados reguladores de fuentes conmutadas tienen las mismas ca-

STR 58041 (Figuras 6A y 6B)

Descripción

64

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 7 A

Diagrama interno y terminales

Inibidor:OVP

VIN 9

6

R

UVLO

Over-volt protect

Sensor 7

Fault latch S

REF.

Proportional drive Q

8 Salida de excitación

1 kΩ

4 Bloqueo TSD Osc.

3 Base

Rton

1500 pF

+ + -

3300 pF Rtoff

+ + -

B

1 Colector 0.75V 2

Emisor o común

5

OCP

1.4V -1V

5.1V

Forma física

24.2 ±0.2 T REF M 3.3 ø ±0.2

Diagrama simplificado

C

1

E

2

B

3

Sink o bloqueo

4

OCP

5

7.0 ±0.4

Inhibidor u OCP 6

5.5

R

7

9 2.54 ±0.1

0.65 +0.2 –0.1

Salida de exc. 8

4.5 ±0.7

racterísticas de trabajo, aunque con la diferencia de que la corriente de colector continua y de pico que cada uno puede manejar es diferente: Ic Ic máx. STR-S6707 STR-S6708 STR-S6709

S FAULT LATCH

REF.

+

0.85 +0.2 –0.1

0.4

OSC.

+ Sensor de 32V

1

DRIVE

-

18.0 ±0.2

FAULT

3.3 ±0.1

-

23.0 ±0.3

C

5.5 ±0.2

-

3.0

+

15.5 ±0.2

6A 7.5A 10A

12A 15A 20A

VIN15V

UVLO

9

Su temperatura máxima de trabajo es de 150 grados centígrados, y pueden proporcionar hasta 220 watts de potencia a la salida del conversor. Se les conoce como elementos de switcheo de tercera generación, porque trabajan con pocos componentes externos

STR-F6600 (STR-F6624) (Figuras 9A, 9B y 9C)

ELECTRONICA y servicio No. 76

65

Figura 8 Diagrama interno simplificado

A

B Forma física

STR-56707 al STR-56709

24.2 ±0.2 T REF M 3.3 ø ±0.2

15.5 ±0.2 C

1

B

2

E

3

Sink o bloqueo

4

3.0

5.5 ±0.2

S FAULT LATCH

OSC.

R

18.0 ±0.2

DRIVE

23.0 ±0.3

FAULT

Salida de exc. 5

6

7

Inhibidor u OVP

8

-

OCP

Retroalimentación

3.3 ±0.1

7.0 ±0.4

+

REF. -

5.5

+

VIN

UVLO

1

9

0.85 +0.2 –0.1

Descripción Serie de circuitos integrados de switcheo (serie 6600) de funcionamiento similar. El transistor interno de switcheo de poder está

9

0.4

2.54 ±0.1

0.65 +0.2 –0.1

4.5 ±0.7

constituido por un MOSFET, y se utiliza en fuentes conmutadas de tipo resonante. Cubre un rango de requerimientos de poder de 25 a 500 watts en voltajes de línea de 100/120/230 VCA, con potencias de

Figura 9 A

Diagrama simplificado

FDBK

Retroalimentación y OCP 1

B

OCP

Forma física

Fuente 2

4

Común o tierra

5

UVLO OVP TSD

VIN

T

M

REF.

3.2 ø ±0.2

LATCH

5.5 ±0.2

3.45 ±0.1

5.5 ±0.2

Diagrama a bloques 4

23.0 ±0.3

C

VIN

15.6 ±0.2

OSC

Drenaje 3

VIN DRIVE REG.

UVLO OVER-VOLT. PROTECT REF.

R FAULT LATCH S

Drenaje

3.35 ±0.1

3 2 Fuente

Q

7.0 ±0.5 5.5

TSD

OSC 0.85 +0.2 –0.1 1

– r SS

+

1.45 V

– +

0.73 V

5

0.65 +0.2 –0.1 4.5 ±0.7

c SS 1

2.54 ±0.1

5

66

ELECTRONICA y servicio No. 76

150 watts para un rango de 85 a 265 VCA (entrada universal). Efectúa su proceso de protección OVP, OCP y térmica en cada ciclo de trabajo realizado. Su temperatura máxima de trabajo es de 150 grados centígrados.

Figura 10 Diagrama simplificado

A

Drenaje 1

Compuerta 3

STR-S6301 y STR-S6401 (Figuras 10A , 10B y 10C)

OSC

Latch

Fuente 2

PWM

Común o GND 4 Encendido suave 5 OCP 6

Descripción

UVLO

V IN 7

REF

Común o tierra 8

Regulador integrado usado como elemento de control y switcheo en fuentes reguladas de tipo de modulación por ancho de pulso (PWM). Trabaja con frecuencia fija de 100 Khz. Posee un transistor de tipo MOSFET de poder en su salida, el cual puede proporcionar hasta 250 watts de potencia efectiva hacia una carga externa. La temperatura máxima que soporta es de 150 grados centígrados, y puede trabajar en condiciones de –20 a +150 grados centígrados, sin ningún problema.

Retroalimentación 9

B

Diagrama a bloques Retroalimentación

V IN 7

Compuerta

9

3

UVLO

1 Drenaje

REF. Rton - PWM +

Rtoff

R

Q Launch

Osc.

+ -

8

5

TDA 4601 (encapsulado SIP 9 y DIP 9+9) C

Fuente

6

OCP

0.2V

4 Común o tierra

Encendido Común o suave tierra

(Figuras 11A y 11B)

2

Forma física

Descripción 24.2 ±0.2

• Baja corriente de encendido • Control directo sobre el transistor switcheador de poder • Excitación proporcional del transistor de poder

ELECTRONICA y servicio No. 76

T REF M 3.3 ø ±0.2

3.0

5.5 ±0.2

18.0 ±0.2

23.0 ±0.3

Circuito integrado de bajo poder, controlador o excitador de fuentes de tipo resonante. Este circuito está diseñado para efectuar el control del transistor de poder y realizar el proceso de regulación de voltaje en fuentes conmutadas. Tiene ventajas adicionales tales como:

15.5 ±0.2

3.3 ±0.1

7.0 ±0.4 5.5 1 0.85 +0.2 –0.1

0.4

9 2.54 ±0.1

0.65 +0.2 –0.1

4.5 ±0.7

67

Figura 11 Encapsulados SIP 9 y DIP 9+9 A

Disposición de terminales en sus dos encapsulados V referencia

1

18

Común

Cruce por cero

2

17

Común

Entrada de control

3

16

Común

Común o tierra

Simulación de IC

4

15

Común

Señal externa

Función externa

5

14

Común

Común o tierra

6

13

Común

salida de CD

7

12

Común

Salida del pulso

8

11

Común

Vin

9

10

Común

SIP9 Vin

9 8 7 6 5 4 3 2 1

DIP 9+9

Pulso de slida salida de CD

Simulación de IC Entrada de control Cruce por cero V referencia

B

Forma física en sus dos encapsulados

Forma física SIP 9 Forma física DIP 9+9

TDA 4605 (Figuras 12A y 12B)

Descripción Circuito integrado que sirve como excitador en fuentes conmutadas de tipo PWM

que utilizan en su salida transistores de poder MOSFET. Sus características de diseño proveen protección adicional de los componentes externos. También cuenta con protección de temperatura, con la cual interrumpe el funcionamiento del circuito conversor en caso de que alcance una temperatura peligrosa.

Figura 12 A

Diagrama a bloques 6

5

V2B

Supply voltage Monitor

Reference voltage typ. 3V

Primary current reproducer

Output Stage and current limit B

V 6min VBA

V REF

V6max

VGE

4 VR 1

Overload Point correction

VV

Stop comparator

Low Voltage Protection

3

68

Starting impulse generator Logic

Regulating & Overload Amplifier

Terminales 1.- Regulación de voltaje 2.- Simulador de corriente del primario 3.- Monitor de volatje 4.- Toma a tierra

Forma física

VST

Zero transist detector

7

8

UEB00490

5.- Salida 6.- Vin Voltaje de polarización 7.- Encendido suave 8.- Detector de cero

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 13 MC 44603 A

Disposición de terminales Vcc 1 Vc 2

16 Rreferencia 15 Frecuencia de standby

B

Salida 3

14 Entrada de voltaje

Tierra 4

13 Salida del amplificador de error

F.B entrada 5

12 Poder de espera

OVP 6

11 Encendido suave

Sensor de corriente 7 Detector de magnetización 8

Aspecto físico en montaje normal

10 C+ 9 Entrada de sincronía

Efectúa un encendido suave, no permitiendo la repentina aparición de voltajes, y posee un bajo consumo de corriente, entre otras características.

MC 44603

C Forma del tipo de montaje superficial

Cuenta con protección de tipo OVP, contra corto circuitos, contra circuitos abiertos o condiciones de vacío. Y proporciona un encendido suave, permitiendo que los voltajes secundarios inducidos se produzcan gradualmente.

(Figuras 13A, 13B y 13C) Tabla

Descripción Es un controlador mejorado de alta eficiencia. Se utiliza en fuentes conmutadas de tipo PWM, pero tiene la habilidad de cambiar su modo de operación o su frecuencia cuando se detecte sobrecarga en el circuito. Trabaja en vacío e incluso en condición de corto circuito en la salida de la fuente conmutada, ofreciendo protección adicional al circuito. Esta protección se logra por medio de comparación de voltajes, y manda al circuito a una condición de standby o de mínimo consumo para reducir la potencia del transistor de poder y evitar que éste u otros componentes del circuito se dañen. Este circuito es capaz de efectuar la excitación de transistores de poder de tipo MOSFET o bipolares. Pueda trabajar a una frecuencia máxima de switcheo de 250 Khz, controlándola con gran precisión.

2SA1091-0

BF437

2SA1162-G

BC856

2SA1311

2SA1175-HFE

BC266

BC556

2SA1330-06

BFN25

BFN27

2SB1565EF

2SA148A

2SA1635

2SB709A

BC856

BC857

2SB733-34

2SA1704

2SB892

2SC2611

2SC3417

2SC3503

2SC2688-LK

2SC3417

2SC3503

2SC2785-HFE

2SD767

BC174

2SC2485HFE

2SD767

BC174

2SC3209

BF299

2SC3468

2SC4159-E

2SC3298A

2SC4883A 25SC3515

2SC4189

2SC3380

2SC4196

2SC3014

2SC3772

2SC4199

2SC3897

2SC4542

2SC4833MNP

2SC4054

2SC4073

2SC4834

2SC3566

2SC3696

2SC4834M

2SC4130

2SC4161 2SC4758

2SC5148

2SC3896

2SC5271

2SC3570

2SC3573

2SC5410

2SC3998

2SC4789

2SC5411

2SC4891

2SC5252

2SC5421

BU2530AL

2SC3996

2SC5423

2SC5045

2SD1312

2SC2383

2SC3228

2SD1877

2SD1554

2SD1650

2SD2012

2N3055

2N5632

2SD2137

2SC3690

2SD1761

2SD601A

BC846

2SC3323

2SD774-34

ELECTRONICA y servicio No. 76

2SA1371,72

2SD1616A

2SD1768

69

P r o y e c t o s

y

s o l u c i o n e s

ENCENDIDO DE APARATOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS POR CONTROL REMOTO UNIVERSAL Prof. José Luis Méndez Escudero ([email protected]), en colaboración con Armando Mata Domínguez El circuito en cuestión, se conoce comúnmente como “interruptor electrónico”; es compatible con cualquier control remoto, y permite encender o apagar aparatos eléctricos o electrónicos que no consumen más 75 vatios; por ejemplo, ventiladores, lámparas, radiograbadoras, etc. Es muy útil para personas de la tercera edad o que tienen alguna discapacidad física. En el presente artículo explicaremos su estructura, funcionamiento y la manera en que debe ser ensamblado. Figura 1

70

Estructura y modo de operación del interruptor electrónico Tal como se muestra en la figura 1, este dispositivo utiliza un circuito integrado de la familia CMOS con matrícula TC4013BP (flipflop), un relevador de 12.0 voltios, un transistor conmutador, unas resistencias, unos condensadores y una fuente de alimentación de 5.0 voltios. Esta última, a su vez, consta de un fusible protector (F1), un diodo rectificador de media onda (D1), una red de filtro (integrada por C1, R1 y R2) y un sistema de estabilización de 12.0 voltios (formada do por Z1 y R2); vea la figura 2. El circuito de disparo, se forma con el sensor de rayos infrarrojos IR1, el interruptor SW1 y el circuito regulador IC01 de 5.0 voltios. Como su nombre lo indica, proporciona o dispara un pulso de voltaje de fase positiva a la base de TR1; para llegar a este transistor, el voltaje atraviesa R5 cada vez

ELECTRONICA y servicio No. 76

120VCA

SALIDA

IN

OUT

A1015 22K E

D3 12

2

C3198

5

Z1

C2

TR1

3

C

C3

C

1 10K

B 10/50V

C1

SW1

R2

100/16V

680Ω

1000/25V

14

D2

LED

R5 FOTO TRANSISTOR

F1 120VCA

9

5V

IR1

D1 1A

R7

S/C 13

RELAY

78L05

IC01

15K

R3 R1

330Ω

11 4 R4

RY1

Figura 2

6

7

8

R6 B

10

TR2

E

S/C

ENTRADA

que la corriente que circula por IR1 es impulsada por los rayos infrarrojos que se generan al oprimir cualquier tecla del control remoto. El pulso positivo que llega a la base del transistor TR1, provoca que este componente conduzca corriente de emisor a colector; y entonces, en ambos puntos se producen niveles de voltaje (en el colector, disminuye; en el emisor, aumenta). Esto hace que aparezca un nivel alto (5.0 voltios) en la terminal de salida del flip-flop (IC02-1), y que, por lo tanto, TR2 empiece a conducir; así, este transistor impulsará un flujo de corriente por la bobina del relevador (RY1) y originará el cierre de sus conectores; por esta razón se generarán 120.0VCA en las terminales de salida, las cuales han de alimentar y hacer funcionar al equipo que se les conecte. Y cuando se oprima cualquier otra tecla del control remoto de prueba, nuevamente TR1 empezará a conducir y, en consecuencia, provocará que el flip-flop realice la función de toogle; esto significa que será invertido el estado lógico de salida, lo cual se traduce en un nivel bajo en la terminal

ELECTRONICA y servicio No. 76

de salida del circuito integrado IC01-1. Debido a esto último, TR2 se bloqueará y dejará de impulsar corriente en la bobina de RY1; y entonces, se abrirán los conectores

Tabla 1. Lista de partes No. de componente

Descripción

Características

SW1

Microswitch

Interruptor de un polo y un tiro

F1

Fusible

250 V / 1 amperio

Z1

Diodo zener

12.0 voltios

D1

Diodo rectificador

IN4007

D2

Diodo de alta velocidad

IN4148

D3

Diodo LED

LD

R1

Resistor de alambre

2.2 K ohmios

R2

Resistor de carbón

680 ohmios 1/2 vatio

R3

Resistor de alambre

0.33 ohmios

R4

Resistor de carbón

15 K ohmios 1/2 vatio

R5

Resistor de carbón

22 K ohmios 1/2 vatio

R6

Resistor de carbón

10 K ohmios 1/2 vatio

R7

Resistor de carbón

330 ohmios 1/2 vatio

C1

Condensador electrolítico 1000 mfd a 25 voltios

C2

Condensador electrolítico 100 mfd 16 voltios

C3

Condensador electrolítico 10 mfd 25 voltios

IR

Sensor infrarrojo

IR

IC01

Regulador de voltaje

78L05

IC02

Flip-flop

TC4013BP

RY1

Relevador de 12 voltios

RY

TR1

Transistor

A1013

TR2

Transistor

C3198

71

de este relevador; por lo tanto, desaparecerán los 120.0VCA en las terminales de salida de y –a final de cuentas– se apagará el equipo conectado. Del valor del condensador C3, depende la velocidad de activación o desactivación de los conectores del relevador; a su vez, esto determina el tiempo que deben mantenerse oprimidas las teclas del control remoto, para que cada una haga su función. Mientras menor sea el valor de mfd, más rápida será la respuesta por parte del interruptor electrónico, y viceversa.

Ensamblado del interruptor electrónico La mayoría de los componentes con que se ensamblará el circuito, puede obtenerse de una tarjeta de circuito impreso proveniente de una videograbadora, un televisor u otro equipo electrónico inservible que tenga en el taller de servicio; pero el sensor de rayos infrarrojos y el circuito flip-flop, deben ser nuevos. En la tabla 1, se especifican las piezas que necesitamos para armar el interruptor. Ensamble el interruptor electrónico en una tarjeta de circuito impreso de 5.0 por 6.0 centímetros. Se puede usar una placa preperforada, o una placa diseñada y fabri-

ICO1 RI

IR

SW1

+

R5 R4 C3

C1

+

TR1

D1

+

Figura 3

cada por medio de kits que se comercializan para tal fin. En la figura 3 se muestran los trazos que debe hacer, en caso de que decida usar una tarjeta diseñada. Independientemente de la tarjeta de circuito impreso que utilice (preperforada o diseñada), para que el alambrado y conexionado sean sencillos tendrá que basarse en la distribución experimentada y puesta en práctica (figura 4).

Conclusión

El circuito propuesto en esta ocasión, es sólo una muestra más de la utilidad que pueden tener los circuitos digitales básicos en general. Esta vez se trata de un simple flipflop, que resulta de gran ayuda para las personas de la tercera edad o que tienen alFigura 4 guna discapacidad.

D3

R7

C2 R2

Z1

R6

R3

RY1

TR2

D2

ICO2

72

ELECTRONICA y servicio No. 76

S i s t e m a s

i n f o r m á t i c o s

EL MUNDO DE LOS REPRODUCTORES MP3 Con el auge de la red Internet se ha popularizado el formato MP3, un sistema de compresión de datos que permite almacenar en computadora archivos de audio de alta calidad, en un espacio mínimo. Hasta hace pocos años, dicho formato no se adecuaba a las necesidades de desplazamiento de los usuarios (sólo quienes poseían una computadora portátil podían acceder a esta posibilidad); sin embargo, con el diseño de reproductores similares al “walkman”, ahora cualquier usuario puede portar consigo decenas o cientos de canciones grabadas en memoria.

Armando Mata Domínguez

Generalidades del formato MP3 En sentido estricto, el estándar MP3 no es un formato de grabación de audio (como lo sería el estándar de grabación magnética en casete, o el de disco compacto de audio digital), sino un estándar de compresión de información de audio, que permite –obviamente– disminuir el tamaño de ar-

Figura 1 Con el formato MP3, han surgido diversas opciones para el almacenamiento y portabilidad de archivos musicales. En esta imagen podemos observar cuatro opciones, de las cuales, tres trabajan con memoria Eeprom, y sólo una con disco compacto (la B).

Reproductor Nomad, de Creative

Reproductor Joybee 150, de Benq

ELECTRONICA y servicio No. 76

Reproductor SL-MP35, de Panasonic

Reproductor Joybee 110, de Benq

73

chivo de una selección musical. Sin embargo, los archivos musicales MP3 no se pueden reproducir en cualquier aparato, sino que precisan de circuitos específicos, capaces de interpretar y procesar las señales numéricas, y de convertirlas en señales de audio analógico, que son finalmente las se expiden por los altavoces. Así, no todo reproductor portátil de discos compactos o componente de audio (centro musical) es capaz de dar lectura a discos con archivos MP3; y, por el contrario, toda computadora que tenga el software respectivo puede reproducir archivos MP3. En otras palabras, los archivos de formato MP3 no están necesariamente asociados a un medio de almacenamiento (nuevamente, como sería el caso de los casetes o de los CD), sino que pueden estar registrados o grabados en un disco compacto, en una memoria electrónica o en el disco duro de la computadora. En este sentido, son archivos que se pueden transferir de un medio a otro con gran facilidad; de hecho, los lectores que tengan experiencia en el uso de computadoras y en la navegación por Internet, seguramente saben que uno de los grandes problemas en la industria discográfica es la circulación de álbumes completos por Internet, precisamente, en formato MP3. Se entiende, entonces, la razón por la que este formato ha revolucionado la industria musical; al permitir la codificación de canciones y de audio en general en un formato comprimido, y al ser técnicamente factible la grabación de los archivos respectivos en diferentes medios (y su envío por Internet), el formato MP3 ha dado origen a un nuevo concepto de acceso y portabilidad de la música (figura 1). Tan sólo, basta navegar por los sitios donde se descarga música, ya sea gratuita (como http:/ /music.download.com) o pagada, como la del

74

popular iTunes (www.apple.com/itunes), para entender a lo que nos referimos. La calidad de audio del formato MP3, sin embargo, no es superior a la que ofrece un reproductor de CD de audio convencional, aunque esto también depende de la resolución de grabación; por ejemplo, un CD musical ocupa aproximadamente 26 MB a una resolución de 56 KBps (en estéreo), lo que permitiría grabar cerca de 25 discos en un solo CD de formato grabable. No obstante, la calidad sería muy baja. Pero aún aumentando la resolución al doble o al triple, siempre es posible descargar varios CD convencionales en un solo disco grabable. Queda claro, entonces, el nuevo concepto de acceso y portabilidad a la música, surgido con el formato MP3.

Principios del formato MP3 Para obtener una grabación digital con la calidad de audio de un CD, se requiere de un amplio espacio de almacenamiento; por ejemplo, 10 segundos de sonido de alta fidelidad, ocupan 1.5MB en la computadora. Los discos compactos convencionales, se graban en un formato cuya frecuencia de muestreo es de 44.1KHz a 16 bits por segundo; y si multiplicamos 2 (número de bytes) por 44,100 (número de muestras), sabremos que se necesitan 88,200 bytes por segundo en cada canal estéreo; por lo tanto, hay que procesar 176,400 bytes por segundo en una grabación estereofónica. Y si multiplicamos esta última cantidad por 60 (número de segundos que contiene un minuto), observaremos que un solo minuto de grabación en alta calidad ocupa aproximadamente 10MB; y una melodía de 4 minutos, ocupa unos 40MB (lo que puede ocupar todo un álbum en MP3). Los 10 temas musicales que en promedio contiene cada disco compacto, ocupan

ELECTRONICA y servicio No. 76

Enmascaramiento de la señal

Figura 2 A(db)

A Enmascaradora Umbral de máscara Sonido enmascarado

Frecuencia (Khz) B Banda crítica (bark) 80

250Hz

60

1KHz

1KHz

500Hz

4KHz

8KHz

40 20 0 0

5

10

15

20

25

unos 400MB, más los datos redundantes necesarios por los códigos de corrección de error, hacen que esta cantidad aún se incremente; de ahí que prácticamente todo el espacio de grabación del CD se consuma en un solo álbum. Esta limitación, como hemos explicado, ha cambiado radicalmente con el surgimiento del formato MP3, pero ¿en qué consiste este formato? En 1988 apareció el Grupo de Expertos en Imágenes con Movimiento, que en inglés se conoce como Motion Picture Expert Group. Su objetivo consistió en desarrollar estándares adecuados para la compresión de audio y video; primero crearon el estándar MPEG-1, y luego el MPEG audio Layer 3 (o simplemente MP3). Con este último, que es el que nos interesa, los archivos de sonido se pueden comprimir en una relación de hasta 12 a 1. Expliquemos el proceso mediante el que se efectúa esta compresión de datos.

ELECTRONICA y servicio No. 76

El enmascaramiento consiste en eliminar algunas frecuencias que se sobreponen en otras, y que no son percibidas en forma clara por el oído humano; por ejemplo, usted habrá advertido que al pasar por una calle muy transitada, algunos cláxones se perciben con mayor claridad, y otros prácticamente no se distinguen. El proceso de enmascaramiento consiste, precisamente, en eliminar las frecuencias que han sido “enmascaradas” por otra frecuencia. Es el paso inicial, para pasar a formato MP3 la señal de audio de tiempo real. Por medio de filtros, la señal de audio se divide en 32 bandas; cuando cada una de ellas adquiere el nivel de potencia más alto, comienza el enmascaramiento (figura 2A). Este proceso se basa en un modelo psicoacústico, el cual, por medio de una escala de medida perceptual llamada Bark (figura 2B), determina qué frecuencias serán enmascaradas, qué frecuencias serán eliminadas y qué frecuencias se mantendrán intactas; tal selección depende de los propios sonidos, pues algunos son perceptibles en primera instancia y otros no. Figura 3 A

A

Señal original

0

B

256

512

768

1024

256

512

768

1024

256

512

768

1024

B

Señal reconstruida con bloque de 1024 muestras 0

C

C

Señal reconstruida con bloque de 256 muestras 0

75

Tabla 1 Calidad de sonido

Ancho de banda

Factor

Mono

8 Kbps

96 a 1

Onda corta

4.5 Khz

Mono

16 Kbps

48 a 1

Radio AM

7.5 Khz

Mono

32 Kbps

24 a 1

Radio FM

11 Khz

Estéreo

56-64 Kbps

26-24 a 1

Casi CD

15 Khz

Estéreo

96 Kbps

16 a 1

CD

15 Khz

Estéreo

112-128 Kbps

La información de audio que se obtiene con el enmascaramiento, se codifica mediante el sistema de modulación por pulsos codificados (PCM). Esto significa que a cada muestra de la señal análoga enmascarada, se le asigna un valor en bytes (8 ó 16); esto depende de la resolución de sonido que se necesite (figura 3).

Muestreo Por otra parte, con el fin de minimizar la pérdida de información de audio durante un muestreo, el rango de éste se tiene que aumentar (tabla 1). De ahí que el audio en formato de CD, sea sometido a un muestreo con una resolución de 16 bits. El enmascaramiento y la codificación, son procesos muy complicados; pero en la actualidad, gracias a las avanzadas técni-

76

Kb/seg.

2.5 Khz

Codificación de los datos

Figura 4

Canales

Teléfono

cas de integración electrónica, ambos pueden llevarse a cabo con un par de microprocesadores de muy alta escala de integración.

Versatilidad de los reproductores MP3 Como ya mencionamos, existen diferentes modelos de reproductores MP3. Por ejemplo, algunos Discman permiten la reproducción tanto de CDs convencionales como de discos grabables con archivos MP3 (en la figura 4 se muestra uno de la marca Sony). Y como los discos actuales pueden grabar hasta 700MB, el usuario puede portar en un solo disco hasta 12 horas de música MP3 con una resolución típica de 96 KBps (estereofónica). Una desventaja de algunos reproductores portátiles de disco, es que carecen de sistema antichoque, de tal manera que puede haber “saltos” de canciones por los movimientos del usuario. Para olvidarnos por completo de los saltos de canciones y de los sistemas mecánicos de protección antichoque, existe la alternativa de usar reproductores con memoria física (figura 5). Estos pequeños aparatos almacenan los archivos de MP3 en unos chips de memoria interna, los cuales, por lo tanto, sustituyen a los tradicionales CD; y entonces, se prescinde del soporte mecánico de sujeción de los mismos y se prescinde también de piezas móviles que puedan sufrir daños al deslizarse; por

ELECTRONICA y servicio No. 76

Figura 5 Otros ejemplos de reproductores MP3 portátiles A Modelo Mambo X, de mediaX. Utiliza una memoria para la transferencia y almacenamient o de archivos. B Modelos Joybee, que se conectan directamente al puerto USB de la computadora, para la transferencia de archivos. La música se almacena en una memoria Eeprom.

estas dos últimas razones, se eliminan los riesgos de fluctuación del audio y se disfruta de un constante audio de alta calidad. Otra de las ventajas del reproductor con memoria física, es su reducido tamaño; puesto que no requiere que se le introduzca disco alguno, su tamaño ya no tiene que ajustarse al diámetro de este medio de almacenamiento; en algunos casos, sus dimensiones son inferiores a las de un encendedor (figura 6). Algunos estéreos para el automóvil, contienen reproductor de CD con capacidad

para reproducir archivos en formato MP3 (figura 7). Y recientemente, aparecieron en el mercado unos sistemas que cuentan con un disco duro de 15 a 20GB; para guardar archivos de audio en formato MP3 o en formato normal; lo único que debe hacerse es introducir un CD en la unidad lectora y ordenar que sean transferidos a éste; es posible, entonces, llevar en el automóvil más de 240 horas de música, sin necesidad de acumular discos en la guantera o en cualquier otro sitio. Figura 7

El del MiniDisc es un caso muy especial, pues es un medio de almacenamiento que no tuvo aceptación generalizada en su momento, pero que “ha renacido” con el éxito del formato MP3 (figura 8). Este medio de almacenamiento es muy fácil de manejar; y pese a su reducido tamaño, ofrece un gran espacio para grabar archivos musicales (figura 9); de hecho, entre sus ventajas se cuenta que no presenta el molesto “salto” de canciones, gracias al sistema de compresión ATRAC3.

Figura 8 Figura 6

ELECTRONICA y servicio No. 76

Reproductor de MiniDisc orientado a música MP3

77

Figura 9 Etiqueta de MiniDisc

El formato MP3 y su relación con las computadoras personales Al ser el MP3 un sistema de compresión de datos musicales, su manejo por computadora no tiene problema alguno. Toda computadora, al ser una máquina de procesamiento de datos cuya aplicación específica depende del programa en ejecución, es susceptible de codificar archivos MP3 (y, obviamente, de reproducirlos) a partir de otras fuentes de audio (CD, audiocasete, radio, entrada de micrófono) siempre que cuente con el software específico. Existe una amplia variedad de programas, que ofrecen más o menos prestaciones. La mayoría se descargan gratuitamente de Internet en versiones básicas, y mediante un pago se pueden ampliar sus funciones; incluso, no todos ofrecen directamente la capacidad de codificar archivos en MP3;

Figura 10 A

B

78

solamente mediante programas externos (llamados plug-in), y que se compran por separado, es posible acceder a esta función. Sin embargo, la función de reproducción de archivos MP3 prácticamente es universal entre los diversos programas que se consiguen gratuitamente de Internet. Algunos programas populares (y que posiblemente usted ya conoce) son los siguientes: WinAmp, RealOnePlayer, MusicMatch, Jukebox y Windows Media Player (de Microsoft, incorporado en el sistema operativo Windows). Todos ellos se pueden obtener de manera gratuita de Internet. Verifique las siguientes direcciones: www.musicmatch.com, www.real.com, www.proteron.com, etc. Con algunos reproductores de MP3, es más fácil pasar a formato MP3 los archivos de audio; por ejemplo, algunos modelos de Benq sólo hay que conectarlos a la PC por medio de una conexión USB, y directamente se transforman los archivos WAV en archivos MP3 (figura 10A); para que esto sea posible, es necesario un pequeño programa de interfaz (figura 10B), que va incluido en el paquete en que se vende el equipo reproductor. La voz del usuario o alguna señal de audio en la sintonía FM de radio, también pueden grabarse directamente en MP3 mediante un micrófono (figura 11). También existen reproductores-grabadoras, que directamente transforman un archivo de audio normal (contenido en un CD, audiocasete e incluso en un disco de Figura 11 acetato) en un archivo de formato MP3. Pueden hacerlo, porque dispo-

ELECTRONICA y servicio No. 76

nen de entradas de audio analógico (y en algunos casos, audio digital); basta con conectar el equipo a una fuente análoga, para que el contenido de ésta se transfiera al formato MP3. No abundaremos más al respecto.

Estructura de un reproductor MP3 Generalmente, un reproductor portátil de formato de MP3 con memoria tipo tarjeta, consta de una o dos placas de circuito impreso en donde se alojan unos circuitos integrados de montaje superficial (SMD). Estos circuitos, que se encargan de controlar las funciones de reproducción y de grabación de voz, cuentan con un visualizador que va asociado a una de las tarjetas de circuito impreso (o a la tarjeta única, si es el caso); por medio de este display, se verifica la información grabada; por ejemplo, el nombre de la melodía, el nombre del intérprete, la duración total de la pieza musical, el tiempo que falta para que termine la reproducción de todos los temas, etc. Por último, en la figura 12 tenemos un diagrama que ilustra el proceso al que es sometida

una señal original para convertirse en archivo MP3.

Algunos comentarios respecto al servicio a reproductores de MP3 Si bien no hay mucho que hablar respecto a las fallas y el servicio a estos pequeños aparatos, por ser equipos con baja incidencia de fallas, y prácticamente desechables por su bajo costo, no está de demás mencionar que sus problemas más comunes son los falsos contactos provocados por soldaduras frías, así como los daños que ocurren en los conectores de comunicación al PC, en los pulsadores o en el teclado. A su vez, las fallas más comunes en equipos que reproducen discos compactos con formato MP3, provienen del recuperador óptico, del motor de giro de disco y del motor de deslizamiento del ensamble óptico. También pueden ocurrir problemas, cuando se dañan los interruptores asociados a este ensamble o cuando, por usar incorrectamente los programas de descarga, se graban con errores los archivos.

Figura 12 Entrada PCM

Algoritmo dinámico

Filtro de bancos

Cuantización

Codificación Huffman MUX

FFT

Salida PCM

Filtro de bancos

Codificación de lado

Enmascaramiento

Algoritmo dinámico inverso

Decuantización

Medio

Decodificación Huffman Demux Decodificación de lado

ELECTRONICA y servicio No. 76

79

FORMA DE PEDIDO Nombre

Apellido Paterno

Profesión

Apellido Materno

Empresa

Cargo

Teléfono (con clave Lada)

Fax (con clave Lada)

Correo electrónico

Domicilio

Colonia

C.P.

Población, delegación o municipio

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4.

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5.

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9.

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En firme

Al Cobro

días

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Día

Mes

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Convenio CIE

Año

Importe Efectivo $

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8 Hipotecario

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100

635741

7

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PRÓXIMO NÚMERO (77) Agosto 2004

Perfil tecnológico • El futuro del estándar PC Leyes, dispositivos y circuitos • Circuitos integrados. Fundamentos y aplicaciones. Tercera y última parte

Búsqu ela co n su dis tribuid o r habitu al

Servicio técnico • Sincronización del nuevo mecanismo de 3 CD Sony • Probando fly-backs y transformadores de poder de fuentes conmutadas con el CAPACheck Plus 735 • Nuevos formatos y tecnologías en cámaras de video (camcorders) • Teoría y práctica de los amplificadores de potencia y de las redes de altavoces. Tercera de cuatro partes • Prueba de componentes en fuentes de alimentación conmutadas Electrónica y computación • El mundo de los microcontroladores al alcance de todos con Niple Sistemas informáticos • Consejos para el servicio a computadoras portátiles Diagrama

Nota: Puede haber ajustes en el plan editorial o en los títulos de los artículos, si los autores lo consideran necesario.