ME2-U3.00-04- (Generador de Barrido y Marcas)

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MEDIDAS ELECTRÓNICAS II TEMA: Generadores de Barrido y Marcas

Departamento de Electrónica

GENERADORES DE BARRIDO Y MARCAS Un generador de barrido o barredor realiza un barrido en frecuencia electrónicamente. Aquí se aplican todos los conocimientos sobre generadores de radio de FM vistos en la unidad anterior. Es decir, hay una válvula reactiva (varicap), con una polarización determinada sobre la cual se monta una señal diente de sierra de 50 Hz, enganchada con la frecuencia de línea, esto provoca que la capacidad que presentan estos dispositivos entre ánodo y cátodo varíe continuamente de un máximo a un mínimo o al revés 50 veces por segundo. Si esta capacidad está en serie con una capacidad fija el resultado de ambas cambia. Esta capacidad total forma junto a una bobina fija un circuito resonante que al ser barrido por la rampa entrega una señal de salida que también varía en frecuencia de un mínimo a un máximo o al revés 50 veces por segundo. Por lo tanto se ha obtenido un barrido en frecuencia electrónico y no manual como en el generador RF. La utilidad de un instrumento como el descrito es evidente cuando se quiere obtener la respuesta en frecuencia de un equipo de audio o la respuesta de un filtro pasa-banda. Si no se dispusiera de un barredor se conectaría un generador de onda senoidal de frecuencia variable y calibrada a la entrada del equipo o filtro. A la salida de este se conectaría un voltímetro electrónico u osciloscopio, en el modo presentación temporal (Fig. 01). Se tiene que graficar Vo = f(fi) (fi frecuencia de entrada). El ensayo se vuelve sumamente tedioso ya que un operario deberá manejar el dial del generador de señales y controlar su nivel de salida, uno o dos operarios más observarán el osciloscopio y determinarán las amplitudes de Vo para las diferentes frecuencias de entrada. Se deberá anotar el número de divisiones de Vo, sensibilidad vertical y la atenuación de las puntas para cada frecuencia de entrada, estos datos servirán para luego calcular el valor de Vo en volts y realizar la gráfica de la respuesta en frecuencia, también con esto se conocerá la ganancia del equipo bajo prueba GT pudiendo realizarse la representación de Vo o GT indistintamente.

Figura 01 El problema con este método es que se toman muestras en forma discontinua por ejemplo 20 Hz, 50 Hz, 100 Hz, 4000 Hz, 5000 Hz, etc., y luego en la gráfica se interpola uniendo estos puntos, pero sin saber realmente como se comporta el equipo para las frecuencias intermedias entre lecturas. Además este método es muy vulnerable a los errores humanos como podría ser el no tener en cuenta un cambio de la sensibilidad del osciloscopio, no inspeccionar con suficiente atención la amplitud de la salida del generador y obviar que esta decae para ciertas frecuencias, culpando así, al equipo por la disminución de la salida y por último, si el equipo presenta alguna anormalidad para una determinada frecuencia de entrada, esta no se notará, si dicha frecuencia no fue elegida en el muestreo. En conclusión: falta precisión, exploración y se pierde mucho tiempo en la medición. Con el generador de barrido se realiza este ensayo de manera mucho más fácil, precisa y rápida. Este equipo tiene tres salidas, una va al equipo bajo prueba otra a la entrada horizontal del osciloscopio y la última a la entrada Z del mismo. Unidad 04

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Distintos Generadores de Barrido A. Por variación de la permeabilidad de la bobina osciladora Hay un circuito oscilador que puede ser Colpitts u otro, donde al circuito tanque está formado por una inductancia L1 y una capacidad. Cerca se encuentra otra bobina L3, por la cual se hace circular una corriente en forma de diente de sierra. Para obtener dicha corriente hay que aplicar un generador de corriente diente de sierra, para lo que se conecta un generador de tensión diente de sierra en serie con una alta resistencia. Esta corriente creciente en L3 hace que las líneas de flujo concatenadas por la L1 también crezcan a igual ritmo, y lo mismo sucederá con su permeabilidad. Si varía la permeabilidad de la inductancia a un ritmo tipo rampa, el valor de la inductancia variará a igual ritmo y la frecuencia por ende también. De este modo se produce un barrido en frecuencia, variando la permeabilidad de la bobina. Con otra bobina L2, cercana a L1, se recoge la Vo barrida. El ∆f, depende del nivel de la señal de diente de sierra que se pueda tener en la bobina excitadora para variar la permeabilidad (Fig. 02).

Figura 02 B. Por modificación de la polarización inversa de un varicap. Observamos la siguiente figura (Fig. 03)

Figura 03 Q1 es el elemento activo de un oscilador que tiene una inductancia L1 y una capacidad que es un varicap. Un filtro pasa bajos (R2 - C2), admite que se le aplique una tensión de polarización inversa, con lo cual se está seleccionando el punto de trabajo del varicap y para un punto determinado de trabajo se tiene una capacidad fija para dicho varicap. Esta capacidad con la L1 da una frecuencia fija de resonancia. A este nivel de continua se le superpone una rampa ascendente en forma de diente de sierra o descendente, para el caso sería lo mismo. Entonces la capacidad del varicap estará variando uniformemente y si la L1 no varía, entonces en la salida, tomada del colector, habrá una señal cuya frecuencia variará desde una mínima a una máxima o desde una máxima a una mínima según la rampa sea ascendente o descendente. Este método es el más usado. Unidad 04

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Departamento de Electrónica C. Por modificación de la polarización de la válvula reactiva Este método ya se explico extensivamente en la unidad anterior, sólo repetiremos lo esencial. En este caso a la grilla llega una señal rampa, en vez de una onda senoidal. Por lo tanto la tensión Vi de la grilla varía uniforme, y lo mismo hace el gm y la capacidad equivalente (Fig. 04).

Figura 04

Ceq = gm ⋅ C1 ⋅ R1 ∆Ceq = ∆gm ⋅ C1 ⋅ R1 ∆gm = F (∆Vi ) La pendiente (Fig. 04), o sea la tg α da el valor de gm. Al variar la capacidad equivalente, siendo la inductancia del oscilador fija, se obtendrá una frecuencia variable también linealmente. Esta forma de generar el barrido ya no se usa por las desventajas que presenta el uso de válvulas, entre ellas consumo y espacio. No obstante presentaba la ventaja de poder realizar barridos o corrimientos muy estrechos variando levemente el gm, lo cual con otro métodos no se puede lograr.

Diagrama Funcional de un Generador de Barrido y Marcas

Figura 05

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Departamento de Electrónica Como se vio en los distintos métodos para generar un barrido de frecuencia con una señal rampa se hace variar un capacidad, si la rampa es ascendente a medida que esta crece la capacidad decrece y por lo tanto la frecuencia aumenta. Generalmente la rampa se introduce en el canal horizontal de un osciloscopio y se coloca barrido externo, además la señal de frecuencia variable se ingresa al canal vertical. Entonces a medida que el haz se desplaza hacia la derecha la frecuencia aumenta y cada posición horizontal del haz corresponde a una frecuencia. Así logramos que el eje x, que anteriormente llamábamos eje de tiempo, ahora represente frecuencia. Si el barrido en frecuencia es perfectamente lineal, ya podemos saber cuantos Hz, KHz o MHz corresponden a una división en sentido horizontal y determinar, por ejemplo frecuencias cuadrantales en un ensayo de respuesta en frecuencia. Sin embargo es posible que la cota de frecuencia en el eje de abscisas no sea lineal. Por lo tanto no se podría determinar con precisión a que frecuencia corresponde una determinada división. Por esta razón es que la mayoría de los generadores de barrido o barredores traen asociado un generador de marcas o marcador. Estas marcas son normalmente de alta precisión y estabilidad ya que son generadas por osciladores estables. En el nuestro hay 10 marcas seleccionables a voluntad que van de 1MHz a 10 MHz (generadas por 10 cristales) Estas marcas activadas mediante teclas, generan un punto brillante sobre la pantalla del osciloscopio en la posición correspondiente a la frecuencia seleccionada. Así, si por ejemplo el operario presiona la tecla indicada como 2 MHz aparecerá un punto brillante en A (Fig. 06), luego presiona la de 3 MHz y aparece un punto en B (Fig. 06). Si entre los puntos A y B hay dos divisiones se concluye que cada una vale 0,5 MHz. Aunque exista alinealidad al tomar una longitud estrecha el efecto de esta se ve minimizado, pudiéndose considerar la variación dentro del segmento como lineal.

Figura 06 El corazón del generador de barrido es el oscilador de RF que va de 45 a 55 MHz. Este se podría construir directamente para un rango de 0 a 10 MHz, pero esto daría una relación de máximo a mínimo tendiendo a infinito, lo que significa, como ya se vio, una excesiva inestabilidad en amplitud. La condición fundamental de un generador de barrido, es que varíe la frecuencia y la amplitud sea constante. Entonces la señal de salida del generador de barrido debe pasar de 0 a 10 MHz en 10 o 20 ms, sin variar su amplitud. Para lograr esto, el rango de 0 a 10 MHz se obtiene por batido de dos señales de radio frecuencia. El oscilador de RF se barre por cualquiera de los sistema vistos (varicap, por variación de permeabilidad o válvula reactiva) y puede ir de 45 a 55 MHz. Para que sea barrido debe haber un generador diente de sierra que genere la rampa. El potenciómetro P2 regula la amplitud del diente de sierra, con lo que varía la polarización inversa del varicap y acota la desviación de la capacidad intrínseca del mismo, limitando también el ∆f. Todo esto hace que al control de P2 en el frente del instrumento se lo denomine ancho del barrido. Si P2 está a masa, no hay diente de sierra que se superponga a la tensión de continua y por lo tanto no hay barrido. El generador diente de sierra se encuentra sincronizado con la tensión de línea (50 Hz) y puede ser un boostrapp o un integrador de Miller. La señal generada por él se utiliza para atacar al varicap, válvula reactiva o inductancia de permeabilidad variable. Unidad 04

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Departamento de Electrónica La señal del oscilador de 45 a 55 MHz no serviría si se quiere ensayar amplificadores de video (amplificadores de banda ancha), ya que normalmente tienen un ancho de banda de 0 a 6 MHz. Por lo tanto lo que se hace es batir dos señales de RF para obtener una de audio. Como las señales de RF son superestables en amplitud también lo será la de AF y la frecuencia de esta última será variable. Como se quiere la salida de 0 a 10 MHz, la mezcla se tiene que realizar con un oscilador a cristal de 45 MHz. Si se quisiera arrancar de 2 MHz el oscilador debería ser de 43 MHz, pero lo normal es que se inicie en 0 Hz. El oscilador a cristal batido con el de barrido, da una frecuencia suma y diferencia y cada una de las ellas. Los amplificadores posteriores son del tipo sintonizados de banda ancha con una banda pasante de 10 MHz. Por lo tanto se está dejando pasar la diferencia. Si se bate 45 con 45 MHz la diferencia es nula, esto se da cuando la rampa de barrido vale cero por lo tanto el haz está en el extremo izquierdo de la pantalla, es decir en la división cero tenemos frecuencia cero (recordar que la rampa de barrido se inyectaba a las placas horizontales del ORC). Cuando el haz está en el extremo derecho, es porque la rampa a alcanzado su máxima amplitud y por lo tanto se tiene la máxima frecuencia barrida, la cual se obtiene de la diferencia entre 45 y 55 MHz, es decir 10 MHz. Esto sucede 50 veces por segundo. Los amplificadores dan nivel a la señal sin alterar la banda pasante. Si se tiene una determinada amplitud de señal barrida, lo lógico es tener un atenuador calibrado y compensado para poder excitar distintos sistemas con niveles altos, medianos y pequeños. La señal barrida en frecuencia tendría una forma similar a la Fig. 07 en modo temporal.

Figura 07 Como se ve en la Fig. 07 la señal es barrida de 0 a 10 MHz en 20 ms, que es el período de la frecuencia de línea y de la rampa. Esta señal barrida se denomina Voy y es la señal de salida que va al eje y entrada vertical del osciloscopio. En el dominio de la frecuencia se vería (Fig. 08)

Figura 08

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Departamento de Electrónica Se podría esperar que la salida fuera plana desde 0Hz pero como se observa en la Fig. 08 esto no ocurre hasta los 50 KHz (práctico), si bien la amplitud teóricamente no varía, en la práctica para valores de 50 KHz o menos si varía, esto se debe a que cuando los dos osciladores están muy cercanos hay interacción entre ellos. Para evitar esto habrá que colocar etapas separadoras, de lo contrario tratarán de engancharse uno con otro y deformarán la banda. Por lo tanto, la respuesta se considera plana donde la variación entre cresta y valle no supere ±1 dB y esto se da en el rango comprendido entre 50 KHz y 10 MHz. Para frecuencias mayores a 10 MHz también se viene abajo la amplitud. Por lo tanto no se puede superar esta frecuencia y seguir siendo confiable. La salida del generador de señal diente de sierra, o sea la que ataca al P2, constituye otra salida accesible al operario, se denomina Vox y que hay que conectarla a la entrada horizontal del osciloscopio, con la llave selectora de barrido en externo. Esta parte del conexionado se ilustra en la Fig. 09:

Figura 09 Es evidente que las marcas deben estar relacionadas o sincronizadas con la señal barrida, ya que estas deben aparecer a determinada frecuencia. El generador de marcas está formado por el oscilador de RF, la etapa separadora, la red de cristales marcadores, el detector y el conformador de pulsos. Un oscilador es estable mientras mantenga la temperatura y carga en forma constante. La temperatura se puede mantener constante si se encuentra dentro de una cámara isotérmica, electrónicamente controlada. El problema es que si se lo conecta directamente a una red de cristales, que son los que van a fabricar las marcas, estos cuando estén en resonancia presentan una impedancia que puede ser muy baja si es resonante serie o muy alta si es resonante paralelo. Normalmente en un oscilador a cristal, cuando al cristal se lo excita con una frecuencia variable de barrido, pasa primero por la frecuencia de resonancia serie y luego por la paralelo y el valor de estas frecuencias no difiere mucho. Entonces la impedancia que presenta el cristal a esa señal barrida es muy variable, y la salida del oscilador de RF comenzaría a variar en amplitud, ya que se lo carga, luego se lo deja abierto y luego se lo vuelve a cargar y así sucesivamente. Por lo tanto la etapa separadora cumple la función de aislar el oscilador de RF barrido de aquella impedancia variable. Esta etapa tiene una elevada Zi y una baja Zo de manera que si se ponen en corto o se abren los terminales de salida de la etapa separadora, el oscilador barrido no se ve afectado y no varía su amplitud. Las marcas que generan la red de cristales son impulsos, sobretensiones o subtensiones seleccionados luego con un detector. El capacitor C elimina la componente continua que puede tener la RF barrida. Después entra a un conformador de pulsos que va a confeccionar una marca de ancho constante, independientemente de la señal impulsiva que ingresa. El conformador de pulsos puede ser un monoestable cuya frecuencia de salida es igual a la frecuencia de entrada; pero el ancho del pulso de salida es una constante y depende de las constantes del circuito. De ahí se obtiene la señal Voz, señal de salida para el eje z. Esta constituye las marcas externas, se las denomina así porque si no se la conecta, o se la conecta mal no se ve ninguna marca.

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Departamento de Electrónica Esta señal lo que hace es intensificar el haz, ya sea si son pulsos positivos y van al cilindro de Wehnelt o si son negativos si van al cátodo, en estos casos se ve un punto brillante en la pantalla en el momento que ingresa la marca. Otra posibilidad sería ingresar una marca negativa al cilindro de Wehnelt, el haz disminuiría su intensidad o se cortaría, y entonces se vería una interrupción en la línea cuando ingresa la marca. La Fig.10 muestra estas dos posibilidades.

Figura 10 La Fig. 10a muestra dos puntos brillantes producidos por marcas externas positivas (+), quiere decir que se ha puesto dos cristales intercalados en la red de cristales marcadores. La Fig. 10b muestra lo mismo pero ahora las marcas externas son negativas ( – ), usando el eje z del osciloscopio el trazo tiene dos interrupciones en los mismos instantes en donde antes se tenían los puntos brillantes. Entonces, si se pasa de marcas positivas a negativas, el oscilograma no cambia, solamente que el punto que brilla se transforma en un punto negro (no se ve). Lamentablemente no todos los osciloscopios tiene accesible el eje z. Si por cualquier motivo no se puede tener marcas externas, el fabricante de este instrumento le provee marcas internas. Lo realiza tomando las mismas marcas que el usuario las utiliza como externas, y las manda a un potenciómetro P1. Las marcas serían equivalentes o similares a las de la Fig. 11.

Figura 11 La forma sería así o positiva, esto generalmente es seleccionable por el operario. Entre el cursor y masa de P1 se tiene esta señal (Fig. 05) con una nueva amplitud. Esta señal va al oscilador de RF que puede ser un Colpitts. Sí a la base del transistor se le envía un pulso negativo (suponiendo que es un NPN), disminuye la polarización directa de ese transistor y en el intervalo de ese pulso disminuye la corriente de colector y baja la caída en el tanque L-C del oscilador por lo tanto la amplitud se ve disminuida en un breve tiempo exactamente igual a lo que dura el ancho del pulso que ataca al transistor. Por lo tanto se ve una reducción en Voy como lo muestra la Fig. 12.

Figura 12 Ahora si la amplitud de los pulsos es la máxima, porque el cursor de P1 se corrió hacia arriba, puede ser que se corte el transistor y entonces la corriente de colector sea cero y la caída en el tanque nula. Por lo tanto hay una señal senoidal de frecuencia variable pero interrumpida. Si a esta señal (Fig. 12) se la pasa por un detector se obtendría Fig. 13.

Figura 13

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Departamento de Electrónica De igual manera se puede obtener marcas (+). Entonces tenemos cuatro opciones, marca positiva interna, positiva externa, negativa externa y negativa interna Se prefiere las marcas externas positivas, ya que son las más fáciles de distinguir. El montaje final típico para obtener la respuesta de un E.B.P. es el siguiente Fig. 14:

Figura 14 Se dijo que tenía tres salidas. La Voy ataca al EBP, la salida del EBP, ataca a un detector para no exigirle al canal vertical del Monfrini, Trio o Textronix que tenga una banda de 10 MHz. El detector saca la envolvente de la Voy que ha pasado por el E.B.P. y la salida del detector ira a la entrada vertical del osciloscopio. La Voz, marcas externas, irían a la entrada z del osciloscopio. La Vox va al canal horizontal, colocada la llave selectora de barrido en externo. Con esta conexión se vería la respuesta en frecuencia del EBP (Fig. 15):

Figura 15 En la Fig. 15 se han realizado dos curvas. La indicada como RTA EBP indicaría que el ancho de banda es menor que 10 MHz, pues no abarca toda la pantalla. Sin embargo no podemos estar seguro de que esta curva con su ancho y sus flechas sea exclusivamente producida por el EBP. Para afirmar fehacientemente lo anterior debemos ver cual es la respuesta de todo el sistema excluyendo al EBP, es decir la producida por el generador, detector, osciloscopio y PP usadas. Si el sistema de medición provee una señal como la que se indica en la Fig. 15 como RTA. GEN, DET, ORC y PP, entonces sí estamos seguros de que éste no intervino en la RTA EBP. La conexión para realizar esta prueba se muestra en la Fig. 16

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Figura 16 Las conexiones son mediante cable coaxil, para que no se meta ninguna señal parásita que module en amplitud la frecuencia de barrido. La Voy se conecta al detector mediante la unión de dos puntas indicadas en la Fig. 16 como a y b. Esto se realiza para producir el mismo retardo en la información que cuando está el EBP, no hacerlo implicaría un error. La salida del detector va a la punta del osciloscopio. La Vox se conecta como indica el gráfico tratando de no hacer muchas vueltas para evitar el R.O.E. La llave selectora de barrido se coloca en externo. Así se ve la respuesta del sistema de medición, la cual repetimos sola en la Fig. 17.

Figura 17 Luego se abre la conexión entre los coaxiles (a) y (b) y se intercala el EBP y se observa la respuesta del EBP. En la Fig. 18 se muestran posibles resultados. La Fig. 18a muestra una respuesta con un ancho de banda de 4 MHz y la Fig. 18b una flecha que nos indica que el EBP pierde ganancia a medida que aumenta la frecuencia, es decir, anda mal en altas frecuencias:

Figura 18

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Generación de Marcas Ya se habló de la etapa separadora. La red de cristales marcadores tiene la forma indicada en Fig. 19:

Figura 19 Se tienen 10 cristales, 10 capacitores, una bobina y una resistencia. No se colocan los 10 cristales solos a fin de evitar que el ruido que llega al conformador de pulsos, se convierta en una marca. Cualquier señal de cierto nivel que llegue al conformador de pulsos se transforma en digital y deja una marca en la pantalla. Esta señal podría ser ruido. Si se quiere acotar esta posibilidad, para que no se tengan marcas erráticas, se tiene que hacer un ancho de banda lo más estrecho posible. Si por ejemplo se deja libre una señal de 50 Hz esta puede provocar ruido y aparece como marca en un lugar de la pantalla, luego esa marca desaparecería, debido a que es un transitorio, produciendo confusión, incertidumbre y a veces error grosero en la medición. Por lo tanto la banda pasante debe ser bien estrecha, pero que deje pasar las marcas que se quieren. Entonces la banda pasante debe ser del ancho de las marcas que se quieren, ni más ni menos. La señal que llega a los cristales es la del oscilador de RF barrido en frecuencia que va de 45 a 55 MHz. Entonces el primer cristal que aparece a la izquierda de la Fig. 19 es de 46 MHz, ya que cuando el oscilador variable alcance 46 MHZ y se bata con 45 MHz, a la salida del mezclador se tendrá 1 MHz. Por lo tanto cuando el operario selecciona la tecla de 1MHz, al eje z llega, en realidad, una marca producida por la frecuencia de 46 MHz. Siguiendo el mismo razonamiento la tecla de 2 MHz se relaciona con un cristal de 47 MHz. Entonces el filtro que se tiene que poner ahí debe responder desde 45,9 MHz a 55,2 MHz ni más ni menos. Si se dejan cristales sin seleccionar, y las llaves correspondientes a estos se dejara abierta disminuiría la capacidad del filtro y se correría la banda, hecho indeseado por lo ya explicado. Por lo tanto la finalidad de los capacitores que están conectados con la inductancia L cuando no están conectados los cristales es mantener la capacidad del circuito sintonizado L-C y por ende su ancho de banda. Este circuito tendrá un Q y cuanto mayor sea éste, menor es la banda pasante. La resistencia en paralelo con la bobina, le baja el Q, y amplia el ancho de banda. Esta es la finalidad de porque se colocan los 10 capacitores, R y L. En conclusión, pueden existir entre A y B (Fig. 19) señales parásitas, pero estas están acotadas a un ancho de banda determinado y no infinito, lo que disminuye la posibilidad de que entre ruido.

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Departamento de Electrónica Cualquiera de los cristales que se pueda seleccionar con las llaves LL1, LL2,....LL10, tiene un circuito equivalente como el de la Fig. 20

Figura 20 El XTAL tiene un circuito resonante R1, L1, C2. Dice la teoría que si se lo excita con una señal de radio barrida, presentaría una impedancia igual a R1, cuando coincida la frecuencia de barrido con la de su frecuencia de resonancia serie. Como el XTAL tiene un Q muy alto, R1 debe ser de un valor muy bajo provocando una sobrecorriente en resonancia serie. Entonces cuando se barre de 45 MHz a 55 MHz, hay un punto en que la impedancia que presenta el cristal es mínima (en serie), provocando que la tensión en los bornes del XTAL sea también mínima. A medida que aumenta la frecuencia la reactancia inductiva aumenta, el circuito se transforma en R-L y como está en paralelo con la capacidad C1, cuando las dos reactancias sean iguales, estaríamos en resonancia paralelo. En este caso las corrientes en las dos ramas serían iguales y opuestas, por lo tanto en la rama central del paralelo la corriente tendería a cero, lo que implica una impedancia muy alta. Para pasar de una impedancia serie a paralelo, no es mucho el tránsito en frecuencia que hay que recorrer, aproximadamente es el 1% o menos de la frecuencia serie. La Fig. 21 representa la variación de la impedancia en función de la frecuencia de excitación.

Figura 21

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Departamento de Electrónica Por lo tanto la señal proveniente del oscilador de barrido, al pasar por la red de cristales presentaría una alteración en su amplitud a la frecuencia del cristal seleccionado como indica la Fig.22.

Figura 22 Al pasar por el detector se tendría un nivel de continua (nivel de continua propio del oscilador más el provocado por la amplitud constante de RF) y variaciones bruscas de mínimo a máximo, según como varíe la impedancia de los cristales conectados en la red. Luego del detector se coloca un capacitor que elimina la continua obteniéndose lo que muestra la Fig. 23:

Figura 23 Esta señal (Fig. 23) atacará a un monoestable, que proporcionará a su salida un pulso de ancho fijo. También con el generador de barrido se puede determinar la impedancia de un cable coaxil, esto es útil por ejemplo para adaptar impedancia entre el cable coaxil y una antena. Para esto se utiliza el circuito de la Fig. 24

Figura 24 La conexión del detector se realiza con dos coaxiles conocidos. El cable coaxil cuya impedancia se desconoce se lo simboliza con b en la Fig. 24 y puede tener cualquier longitud. La conexión al detector debería ser chica y bien corta, conectada al vivo y a la masa del coaxil bajo ensayo. Esta conexión debe ser realizada con alambre, corto, grueso y rígido. La Rv debe ser de un valor cercano por exceso a la impedancia del coaxil, que es sabido que nunca llegan a más de 100 Ω, por lo tanto una resistencia variable de ese valor andaría bien. Debe tenerse el cuidado de barrer en el entorno a las frecuencias a las que ese cable se va a usar. El detector está como sensor de lo que ocurre en la línea, y lo que pase en ella va a depender de la entrada. Si no se conecta Rv, el cable incógnita está abierto, hay una reflexión total de la onda y entonces la onda incidente y la reflejada, se juntan y forman una anomalía en la distribución de tensión o de ganancia. El detector obtiene la envolvente y en el osciloscopio se ve algo similar a la Fig. 25

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Figura 25 Ahora se conecta Rv, y se la regula hasta que la señal que se vea en el osciloscopio adquiera una forma plana (Fig. 26)

Figura 26 Esto indica que hay una onda que va y no retorna por lo tanto hay adaptación entre la impedancia del coaxil y el valor de Rv, o sea Zo = Rv, por lo tanto se saca Rv; sin mover el cursor y se la mide, determinando así Zo.

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Generador de Barrido de 10,7 Mhz

Figura 27 Unidad 04

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Departamento de Electrónica Se describirán las etapas de la Fig. 27. La salida del integrador I2 es un no pulso, de amplitud constante que hace que la base del Q4 esté polarizada en inverso. Mientras no aparezca una tensión positiva en la base del Q4, este estará cortado. Si Q4 está cortado su tensión de colector está a + 20 V, y por lo tanto el cátodo de D8 también está a 20 V. Si el C7, que es el capacitor integrador que genera la rampa, está descargado el D8 está en polarización inversa, es decir su cátodo es más positivo que el ánodo, 20 y 0 V respectivamente. Si D8 está cortado no modifica la polarización del Q5, entonces el C7 de 100 nf, se está cargando a través del D9 y la resistencia R12 de 470 KΩ, a un ritmo de una corriente determinada. Teóricamente como es un circuito R-C el ritmo de carga es exponencial ya que a medida que aumenta ésta, va disminuyendo la diferencia de potencial que ataca o excita a la resistencia R12 y por ende bombea menos corriente. Sin embargo gracias al BOOSTRAPP, que es el formado por Q5, Q6 y el lazo de realimentación producido por el capacitor C8, se consigue que la tensión en R12 se mantenga constante. Por lo tanto la carga será lineal, rampa y no exponencial. La tensión en la base de Q5 tiene una variación creciente en función del tiempo, a medida que la tensión del C7 va aumentando. Como es una etapa seguidora, el par Darlington es seguidor emisor, entonces en el emisor de Q5, aparece la misma señal que se tenía en la base, ya que la ganancia es 1 y no hay inversión de fase. Como el Q6 tiene características idénticas al Q5, la tensión del emisor de Q6 sigue siendo la misma, finalmente la tensión en R13, sigue el ritmo de crecimiento de C7. A través del C9, se obtiene la señal rampa que ataca a las PDH cuando el operario utiliza la salida Vox, por supuesto esta también debe ir al varicap. El diente de sierra obtenido en R13 aparece a través de C8 en el extremo derecho de R12. Por lo tanto ésta siente un aumento de potencial en el extremo izquierdo, idéntico al que experimenta en el extremo derecho, no habiendo una disminución de la diferencia de potencial, y por ende, C7 se carga con una corriente constante mientras Q4 está bloqueado. La frecuencia de línea es 50 Hz. Entonces cada 20 ms aparece un pulso positivo de muy corta duración en el monoestable. Esto daría un tren de pulsos como el indicado en la Fig. 28

Figura 28 Durante este breve tiempo aparece un pulso positivo en Q4, este transistor se satura, la VCE cae a 0,3 V y la del diodo D7 a 0,2 V o 0,6 V, entonces la tensión del colector desciende a menos de 1 volt y como el C7 está cargado a la cresta de la rampa, D8 queda polarizado en directo. C7 se descarga vía D8, Q4, y D7 rápidamente, ya que la impedancia que estos presentan es muy baja, esto ocurre en todo el tiempo que dure el pulso. Luego el C7 comienza a cargarse nuevamente en forma lineal. La señal rampa que ataca al eje x (salida Vox), también va a un potenciómetro de ancho (que seria equivalente al P2 de la Fig.05), que modifica la amplitud de la rampa, y como se dijo, el ancho del barrido depende de cuanto varía la capacidad del varicap y a su vez, esta depende de la amplitud del diente de sierra, entonces en definitiva el potenciómetro R14 determina la amplitud del barrido. Luego de R14 se encuentra una alimentación de 20 volt, con un divisor de tensión, dos capacitores, y un potenciómetro R17 donde se tiene una tensión rampa, con una tensión continua superpuesta. Con este potenciómetro se posiciona el valor de polarización fija del varicap, es decir fija la capacidad máxima desde la cual va a comenzar a variar el varicap (y por lo tanto la frecuencia mínima del barrido). Entonces al nivel de continua se le superpone la rampa y la polarización inversa del varicap arranca desde ese valor, presentando una capacidad máxima, luego a medida que crece la rampa desciende su capacidad hasta un mínimo, 50 veces por segundo. El varicap es el D10 y forma con la inductancia L1 un circuito resonante, donde el elemento activo es el Q8. También hay un circuito pasa bajo o integrador que es el formado por R19 y el C16. Unidad 04

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Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Mendoza

MEDIDAS ELECTRÓNICAS II TEMA: Generadores de Barrido y Marcas

Departamento de Electrónica Analizando el oscilador variable, se ve que hay una inductancia, la capacidad del varicap y elementos resistivos, capacitivos para polarizar. Pero hay otro transistor Q7 que de alguna manera fija la tensión de base del Q8, este transistor Q7 permanece cortado, mientras el Q4 está cortado. Se observa que a la base de Q7 llega la misma señal que a la base del Q4. Entonces, si el Q4 está cortado la rampa es ascendente, se está barriendo. Si se está barriendo, el oscilador tiene que oscilar produciendo una frecuencia variable al ritmo de dicho barrido. Cuando aparece el pulso positivo, de pseg de duración, Q4 conduce y la rampa hace la bajada brusca (Fig. 29)

Figura 29 Durante la bajada de la rampa el oscilador no tendría que oscilar, es allí donde interviene Q7, ya que el mismo pulso que provoca la descarga de C7 también ingresa a la base del Q7. Como es un pulso positivo y Q7 es NPN, este se satura, entonces su tensión colector emisor cae a 0,4 o 0,5 V. Antes habían 8 V, que es la caída que se producía en R24 y el Q8 está funcionando bien, pero si la tensión en el divisor baja a 0,5 V o 0,6 V; el transistor Q8 se corta, se corta la corriente de colector y deja de oscilar un tiempo igual al pulso positivo. Luego comienza a cargarse el C7 porque se corta Q4 y vuelve a funcionar el Q8. La RF barrida se toma del capacitor C14, con C17 que elimina cualquier componente continua que podría tener esa RF barrida. Con esta señal se ataca a una serie de amplificadores en cascada, que sirven para amplificar la señal barrida de RF y que serían el equivalente a los amplificadores de BW 0 a 10 MHz del diagrama funcional de un generador de barrido y marca (Fig.05). Este en cambio, tiene una banda que va de 10,6 a 10,8 MHz específica para FI. La señal, ahora se encuentra en el emisor del Q10, que es una etapa seguidora de muy alta impedancia de entrada y muy baja impedancia de salida, ganancia cercana a 1. Esta señal ataca a la etapa marcadora que son los tres cristales, es decir tiene sólo 3 marcas, 10,6, 10,7 que es la central de la campana y 10,8. Son 100 KHz entre frecuencia central y frecuencia cuadrantal superior e inferior, es decir un ancho de barrido de 200 KHz. Para que los cristales no afecten la amplitud de la señal que se tiene de RF barrida, se ponen etapas separadoras que están representada por el Q11. Se tienen tres cristales permanentemente conectados, el Xa, Xb y Xc, que generan subtensiones y sobretensiones, estas son amplificadas con un par de transistores Q12 y Q13 para 10,8 MHz, Q14 y Q15 para 10,7, Q16 y Q17 para 10,6. La salida de estos tres amplificadores van a un sumador, formado por las compuertas D11, D12 y D13. Cuando pasen las tres marcas por dichas compuertas, van a un sumador que es el Q18 . Este les das mayor amplitud a las marcas, y esta señal ataca a un integrado que es el 74121, que actúa como un monoestable, y tiene su salida de frecuencia igual a la frecuencia con que lo atacaron; pero con un ancho de pulso fijo. Esto pasa a la base del Q19 y después viene la caída de tensión en el R54 y R53 que aparecen atacando a la base del transistor Q20. Si las resistencias en los colectores son iguales, las caídas son iguales y opuestas, entonces aparecen marcas positivas y negativas seleccionables por una llave teniendo 20Vpp, estas marcas constituyen la Voz que va al eje z. La señal de RF ataca a un amplificador separador para excitar la red de cristales. En el punto A (Fig. 27) dicha señal va al atenuador de RF. El punto A se repite en un bloque en la parte inferior del diagrama, la señal va a una red atenuadora, tipo π, luego de la cual se obtiene la salida de RF Voy. Esta salida debe atacar al EBP o sea el filtro FI. La señal que ataca al atenuador calibrado y compensado también ingresa a un diodo y de ahí a un medidor, para saber cuántos mV o Volt se le coloca al atenuador.

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