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Vanguardistas en la Vanguardistas enseñanza de la Electrónica Incorporada a la secretaría de educación C. TRABAJO 14PBT0193V INCORPORACION: INCORPORACION: 4 DE OCTUBRE OCTUBRE DE 1973
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Lic. Cristina Godefroy Trejo Electrónica y Servicio es una publicación editada por México Digital Comunicación, S.A. de C.V., Noviembre de 2002, Revista Mensual. Editor Responsable: Felipe Orozco Cuautle. Número Certificado de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo de Derechos de Autor 04-2001-092412151000102. 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.
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No. 56, Noviembre de 2002
Instrumentación aplicada Uso y aplicaciones del osciloscopio Hameg modelo HM-404 ....................................... 74 Alvaro Vázquez Almazán Diagrama Componente Panasonic modelo SA-PM11
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FUNDAMENTOS TEORICOS EN LA SONORIZACION PROFESIONAL I ng . J. Cuan Lee I ng eniería de D esarr ollo e I nvestig ación de AS AJI www.asajiaudio.com
Introducción
E n esta colaboración de A SA JI , r econoci do fabri cante de equi po de pu bli di fusi ón , se estudi an los si g ui entes temas: efectos del s on i do dir ecto y del soni do difuso sobr e la inteligibilidad de la palabra, cómo calcular el ni vel de soni do dir ecto y de soni do difuso, y un ejemplo de apli caci ón de di chos conceptos teóricos. E l artículo pretende ser vir de ayuda tanto a los respons ables de los proyectos de sonor ización, como a los usuar ios avanzados que soli ci ten di chos si stemas, pu es ofr ece datos sobre cómo elegi r un producto de entr e las diver sas mar cas existentes en el mercado, de acuerdo con su s r especti vas caracterí sticas y ventajas.
Este artículo tiene por objeto mostrar los detalles teóricos que se toman en cuenta para el diseño de un sistema de sonido profesional. No siempre, los sistemas de sonorización quedan a cargo de expertos; y el uso de la palabra, no siempre lo hace un locutor profesional. Esto obliga a realizar un estudio más a fondo sobre el diseño del sistema, y sobre la selección de los componentes que conformarán el proyecto. Este artículo pretende servir de ayuda a quien se encargará del proyecto, y a los usuarios que soliciten dichos sistemas. Conocerán cómo elegir un producto de entre las diversas marcas existentes en el mercado, de acuerdo con sus respectivas características y ventajas. Y usted, amable lector, dispondrá de información suficiente sobre los parámetros de la ingeniería acústica que se necesitan para que un proyecto se fundamente en las últimas investigaciones realizadas en el campo del sonido profesional.
El objetivo de un sistema de sonido de publidifusión, es comunicar la información en la forma más inteligible.
Figura 1
Efectos del sonido directo y del sonido difuso sobre la inteligibilidad de la palabra La inteligibilidad de la palabra, depende básicamente del porcentaje de pérdida de las articulaciones de las consonantes [!Lc(%)]. Mientras menor sea este valor, mayor será la claridad del sonido y cualquier persona podrá hacer uso de la palabra. Pero si la claridad es baja, deberá recurrirse al uso de los parámetros acústicos y las características del equipo en cuestión. El problema de la pérdida de inteligibilidad puede provenir del propio equipo o del sistema acústico del recinto. Así pues, debemos ser muy cuidadosos en la selección de los componentes. Y en los detalles técnicos del diseño del sistema. La inteligibilidad en un recinto, depende de: 1. El tiempo de reverberación (T), en segundos. 2. La diferencia entre el nivel de sonido directo y el sonido difuso ( !L). 3. La distancia en que se encuentra el oyente. 4. La relación entre el nivel de la señal y el ruido ambiente en el recinto. El sonido directo permite la inteligibilidad de la palabra, y el sonido difuso o reverberante la afecta. Este último, sin embargo, suele ser agradable en sistemas en los que sólo se reproduce música. En general, los altavoces de cono tienen un ángulo de dispersión de 90 ; por eso son medianamente direccionales. Y las columnas de sonido tienen un ángulo en sentido °
vertical entre 10 y 20 , dependiendo del número de altavoces que se utilicen. El sonido que los altavoces emiten con patrones de radiación omnidireccional, produce un gran nivel de sonido difuso. Esto influye negativamente en la inteligibilidad de lo que se escucha. De tal manera, podemos concluir que “para un sistema de sonido en que se requiere voceo, es preciso seleccionar altavoces direccionales” (figura 1). La idea central, es que el sonido recorra la menor distancia posible para llegar al oído de los espectadores. De manera gráfica, en la figura 2 se indica la relación existente entre el nivel de so°
°
Figura 2 Ejemplo que muestra las trayectorias del sonido directo y el sonido difuso.
Figura 3 Nivel y retardo del sonido directo con relación al sonido difuso.
nido directo y el nivel de sonido difuso, en un recinto determinado. Observe que el sonido directo sigue una trayectoria recta que le permite llegar a los oyentes en el menor tiempo posible, mientras que el sonido que toma la trayectoria R-1, R-2 y R-3 tarda más en llegar a ellos; la razón, es que antes tienen que reflejarse en las paredes, en el piso o en el techo. En la figura 3 se indica el tiempo que el sonido, dependiendo de su nivel, tarda en llegar al oyente. Considerando la misma ilustración y el mismo recinto, podemos determinar la diferencia que hay entre el efecto de un reproductor de sonido direccional y el efecto de un reproductor de tipo omnidireccional. Tal como hemos visto, siempre es uniforme el nivel del sonido que los altavoces omnidireccionales emiten en todas direcciones. En cambio, los altavoces direccionales emiten en una sola dirección el sonido concentrado. En la figura 4 se muestra que, en forma de columna y con pocos reflejos, el sonido directo llega directamente a los oídos de los asistentes. Gráficamente, en la figura 5 se muestra la equivalencia del nivel de sonido que esta columna produce en el recinto que nos sir-
Figura 4 Gráfica de niveles de sonido de una columna sonora DIRECCIONAL.
ve de ejemplo. Nótese el bajo nivel del sonido difuso o reflejado. En la figura 6, aparece una caja acústica normal que se usa frecuentemente en aparatos caseros y que emite el sonido en todas direcciones. El oyente recibe una mezcla de sonido directo y sonido difuso. Este último, se produce por los numerosos reflejos del sonido en las paredes, techo y piso del recinto. En la figura 7, en forma de gráfica, se hace una comparación entre los niveles de sonido directo y la cantidad de niveles de sonido difuso. Este análisis, nos lleva a la conclusión de que si queremos lograr una buena inteligibilidad de la palabra por medio de cierto sistema de sonido y en determinado recinto, es indispensable que use-
Figura 5 Columna sonora DIRECCIONAL en el recinto del ejemplo descrito.
Figura 6 Gráfica de niveles de sonido de una caja acústica OMNIDIRECCIONAL.
mos altavoces que emitan el sonido en forma direccional.
Cálculo del nivel de sonido directo y del nivel de sonido difuso El nivel del sonido se mide en décimas de Bel, o sea decibel (dB); y la referencia 0dB, indica la mínima presión sonora que se necesita para que el sonido sea percibido por el promedio de las personas. Esta presión sonora es de 20 micro Newtons/ m2. Antiguamente, la referencia era 0.0002 dinas / cm2. El nivel de sonido directo es Ldir . El nivel de sonido difuso es L dif . El sonido directo recibe una atenuación cuadrática, de acuerdo con la distancia (D) que tiene que recorrer. De tal manera, tenemos que: L dir = 20log D
(1)
Donde D es la distancia en metros. En la figura 8, se representa gráficamente esta ecuación. Si, por ejemplo, conocemos la presión sonora que produce un altavoz y nos colocamos a una distancia de 18 metros, la atenuación del nivel de sonido directo será de 25 dB.
Para comprobar este resultado, remitámonos a dicha gráfica. Ubíquese en el eje horizontal, donde aparece la marca de 18 metros. Suba una línea vertical, hasta llegar a la gráfica lineal. Y con una línea horizontal, vaya hasta el eje vertical; ahí encontrará el valor de la atenuación que recibe el nivel del sonido directo que emite el altavoz. El valor de la presión sonora que produce un altavoz , solamente puede ser especificado por los fabricantes que cuentan con una infraestructura de Laboratorios de Investigación y Desarrollo como la de los reproductores de sonido ASAJI. Siguiendo el procedimiento que acabamos de explicar, relacionado con la gráfica
Figura 7 Caja acústica OMNIDIRECCIONAL en el recinto del ejemplo descrito.
correspondiente a la figura Figura 8 8, o bien, aplicando la fórGráfica de atenuación del sonido directo con relación a la distancia. mula (1), podemos calcular el grado de atenuación del sonido directo con respecto a la distancia. En un recinto, siempre existe la combinación de sonido directo y sonido difuso. El nivel de sonido directo, depende de la distancia que tiene que recorrer para llegar al oyente. El del sonido difuso, depende de su tiempo de reverberación y de las dimensiones del recinto. El tiempo de reverberación se define como Para calcular el nivel del sonido directo, “el tiempo que tarda en atenuarse el nivel utilice siguiente fórmula: inicial de un sonido de 60 dB”. De manera gráfica, esto se explica mejor en la figura 9. L dir = L 1m,1w+ 10 log P el – 20log D (2) Si, por ejemplo, un sonido tiene un nivel inicial de 90 decibeles y se atenúa hasta un Donde: nivel de 30 dB después de 6 segundos, quieL 1m,1w= Nivel de presión sonora del reprore decir que el tiempo de reverberación es ductor de sonido, con 1 W de potende 6 segundos. cia y a una distancia de 1 m. En la colocación de los altavoces, hay Pel =Potencia eléctrica del altavoz (especique tomar en cuenta que los oyentes deficada como su potencia nominal). ben recibir la mayor cantidad de sonido diD = Distancia en metros, a la que se enrecto posible. cuentra el oyente. El tiempo de reverberación depende del volumen (V) y del coeficiente de absorción de las paredes, techo y piso del recinto. A su vez, este coeficiente depende del tipo de material que se usa como recubrimiento. La relación que define el tiempo de reverberación se conoce como la fórmula de Sabin, y señala: T =
Volumen 6 xCoef .absorción
1 Sup.
(3)
Donde Sup es la superficie total donde puede reflejarse el sonido en el interior del recinto.
Figura 9 Gráfica que define el tiempo de reverberación.
El límite del nivel de sonido directo que se necesita para obtener un sonido inteligible, es de:
Para calcular el nivel de sonido difuso, usamos la siguiente fórmula: L dif = 120+10log
L dir (límite)= L dif – 10 dB
(4)
25T(1 " a) + 10log P ac (6) Volumen
O bien, podemos tener: La diferencia entre el nivel de sonido directo y el nivel de sonido difuso es !L, expresado en dB: !L
= L dir – Ldif
(5)
D0 es la distancia de referencia en la que el nivel del sonido difuso es igual al del sonido directo; es decir, cuando: !L = 0 dB
Entonces, de acuerdo con lo que se indica en la figura 10, es posible alejarse 3.15 veces más de la D 0 (que es la distancia crítica DL, para tener buena inteligibilidad de la palabra). Más allá de este límite, el sonido contiene tal cantidad de sonido difuso, que la pérdida de inteligibilidad ya no es aceptable.
Figura 10 Gráfica que define los campos del sonido directo y sonido difuso.
V
L dif = 136 – 10log + 10 log #.Pel (1 " a) (7) T
Donde: Pel = Potencia nominal del altavoz en W D = Distancia en metros T = Tiempo de reverberación en seg. a = Absorción promedio Pac = Potencia acústica Por otra parte, tenemos la fórmula: Pac = P el .#
(8)
Donde: # = Eficiencia del altavoz Usando la fórmula de Sabin, obtendremos la absorción promedio a. Debemos obtener el volumen del recinto lo más aproximado posible, en metros cúbicos como unidad de medida, así como la superficie total en metros cuadrados. Para calcular la potencia acústica, se requiere conocer la eficiencia del altavoz. Pero como no es muy común que este dato se indique en el empaque, cuerpo o documentación de la bocina, hay que medirlo o solicitarlo al fabricante de ésta. En el número 54 de esta revista, con el ejemplo de una cámara reverberante, describimos cómo hacer la medición de la potencia acústica. Una vez calculado el nivel de sonido difuso L dif , debemos determinar la diferencia !L. Para calcular el porcentaje de pérdidas de articulaciones de las consonantes, utilizaremos la gráfica que aparece en la figura 11.
Figura 11 Gráfica para obtener las pérdidas de articulaciones de las consonantes [!Lc(%)] para 35 dB de relación señal a ruido.
mos que el sistema de sonorización de este tipo de recintos no es precisamente todo lo bueno que se quisiera). Imaginemos una iglesia que tiene 50 metros de largo, 30 de ancho y 10 de altura. Imaginemos también que se ha determinado un tiempo de reverberación de 5 segundos (un problema acústico muy común en casi cualquier iglesia grande). Por último, supongamos que el nivel de ruido ambiente es de 75 dB. Con estos datos, procederemos a calcular el volumen del recinto: 50 x 30 x 10 = 15000 m 3 Por otra parte, necesitamos calcular el área total de absorción del sonido. O sea, la extensión conformada por el techo, piso y paredes del recinto. Área del piso y techo: 50 x 30 x 2 = 3000 m 2 Área de las paredes: (2 x 50 + 2 x 30)10 = 1600 m 2
Una vez que haya obtenido el valor !L, remítase a la parte superior de la gráfica. Recórrala verticalmente, hasta encontrar la línea que corresponde al tiempo de reverberación del recinto. Y en la escala vertical izquierda, podrá obtener el valor del porcentaje de pérdidas de las articulaciones de las consonantes [!Lc(%)]. Esta lectura es a una condición de 35 dB, de relación señal-ruido.
Ejemplo de aplicación
Área total de absorción: 3000 + 1600 = 4600 m 2 Con la fórmula (3) de Sabin, podemos calcular la absorción promedio del recinto: a=
15000 = 0.1087 6 x5 x4600
Con la fórmula (6), podemos obtener el nivel de sonido difuso: L dif = 120+10log
25T(1 " a) +10log Pac Volumen
Sustituyendo: Para explicar cómo se hacen estos cálculos, tomaremos como ejemplo el espacio ocupado por una iglesia (pues todos sabe-
L dif = 120 + 10 log
25x5(1 " 0.1087) +10 log P ac 15000
Para calcular la P ac , consulte en la hoja de datos de los altavoces la eficiencia de los reproductores de sonido. Para la columna ASAJI modelo 1304, la eficiencia es de 0.0251. Si aplicamos la fórmula (8), tenemos que: Pac = P el .#
L dir = 104 + 10 log 30 - 20 log 5 Y entonces, obtenemos el siguiente resultado: L dir = 104 + 14.77 - 13.97 L dir = 104.8
Tomando en cuenta ocho columnas distribuidas a lo largo del recinto, de manera que se incremente el nivel de sonido directo, por cada una de ellas tendremos, de acuerdo con las mismas especificaciones de ASAJI, una potencia eléctrica de 30W. Pac = 30 x 8 x 0.0251 Pac = 6.024 Watts acústicos Resolviendo, para calcular el nivel de sonido difuso: L dif = 120 + 10 log
25x5(1 " 0.1087) +10 log Pac 15000
L dif = 120 + 10 log 0.074275 + 10 log P ac L dif = 120 - 21.3 +10 log P ac L dif = 98.7 +10 log P ac Sustituyendo: L dif = 98.7 +10 log 6.024 L dif = 98.7 +7.8 L dif = 106.5 Para obtener el nivel de sonido directo de cada columna a una distancia de 5m, tomando también los datos de presión sonora a 1m, 1W, tenemos el cálculo siguiente: L dir = L 1m,1w+ 10 log P el -20 log D
Con estos datos, podemos calcular !L: !L
= L dir – Ldif
!L
= 104.8 – 106.5
!L = –1.7 dB
Usando este dato, podemos encontrar finalmente el valor de la pérdida de las articulaciones de las consonantes [!Lc(%)]. Tomando como base la gráfica correspondiente a la figura 11, en la escala de la parte superior tenemos DL con un valor de –1.7 dB. Siga verticalmente la línea vertical, hasta encontrar la línea que corresponde al tiempo de reverberación T (seg.) de 5 segundos. Yendo hacia la izquierda en línea horizontal, encontramos un valor de 6.2% que corresponde a las pérdidas de articulaciones de consonantes [!Lc(%)] . Este valor corresponde a una relación señal a ruido máxima de 35 dB. Entonces, de acuerdo con lo que se indica en la figura 12, y debido a la influencia del ruido ambiente cuando éste es inferior a 35 dB, tenemos que hacer un ajuste. Si el nivel de ruido ambiente fuese de 75 dB y el sonido directo de 104.8 dB, tendríamos la siguiente relación señal a ruido: S/ N = 104.8 – 75 = 29.8 dB Es necesario hacer el ajuste correspondiente a este valor de relación señal a ruido. De
Figura 12 Gráfica para calcular las pérdidas de las articulaciones de las consonantes debido a la relación señal a ruido (menor a 35 dB)
acuerdo con lo que se indica en la gráfica que vemos en la figura 11, con un 6.2% de pérdidas tendremos que hacer un recorrido, en dirección de la familia de curvas, hasta llegar a la línea vertical que corresponde a los 29.8 dB (30 dB) de relación señal a ruido (S/ N). Continuamos avanzando horizontalmente hacia la izquierda, encontraremos el porcentaje de pérdidas de consonantes; es de 9%.
Tabla 1 [!Lc (%)]
Observaciones
< 10%
Adecuada inteligibilidad, aun para mensajes complicados y para locutores y oyentes sin entrenamiento previo.
= 15%
Adecuada inteligibilidad para mensajes poco complicados, y para locutores y oyentes sin entrenamiento previo; y todavía adecuada para voceo claro y bien articulado.
< 30% > 15%
Adecuada inteligibilidad para mensajes simples. Para mensajes complicados, se requiere de la participación de locutores y oyentes entrenados.
= 30%
Límite aceptable de inteligibilidad, aun para locutores y oyentes entrenados, pero sólo si se trata de mensajes simples.
Para evaluar este porcentaje de [ !Lc(%)] pérdidas de las articulaciones de las consonantes (9%), hay que considerar los valores especificados en la tabla 1. De esta manera, sabremos la situación en que se encuentra el sistema de sonido que ahí se propone. Como puede ver en esta tabla, el resultado es bastante satisfactorio. Un 9% de [!Lc(%)], significa una muy adecuada inteligibilidad para cualquier usuario. Nuestra conclusión es que, de acuerdo con la aplicación en turno, bien puede pensarse en reducir a seis la cantidad de columnas de sonido (en vez de ocho). Así, se reducirá el nivel de sonido directo, habrá un ahorro de potencia del amplificador y, por lo tanto, se obtendrá una reducción en el costo de los altavoces.
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CIRCUITOS DE CONTROL DE FUNCIONES EN EQUIPOS DE AUDIO A lber to F r anco Sánchez
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Introducción
E n el presente artículo, presentaremos algu nos de los cir cuitos integr ados que se uti li zan par a el contr ol de funci on es de diver sos equipos de audi o; desde un a radiog rabadora, hasta un modular. Veremos qu e a pesar de la g ran complejidad de alg unos CI , los pri ncipi os básicos son los mism os; y que lo que varí a, es la cantidad de funci ones que cada un o puede controlar. C on la lectura de este artícu lo, us ted podrá compr obar que es posible reparar un equi po determi nado sin contar con su r espectivo diag rama, apoyándose en las hojas de datos (datasheets, en i ng lés) de los cir cuitos in teg rados que se utilizan en tal equipo; y precisamente, entre los ser vi ci os de i nfor maci ón qu e ofr ece el S I D P E , están mi les de datas heets , cu ya copia en papel usted adqui ri r en cualqui era de las ti endas Tek no.
Trate de pensar en algún equipo electrónico que carezca de controles. En realidad, sólo existe uno: el “insecto electrónico” que imita el principio de vida de algunos de los insectos reales (arañas básicamente) y que, sin un cerebro, reacciona solamente al contacto de sus patas con la superficie que pisan; o sea, son autómatas. Pero todavía no hay un uso práctico. Realmente, la utilidad de los equipos electrónicos está en el hecho de que podemos controlarlos dentro de las especificaciones marcadas. Así, un televisor nos sirve para sintonizar decenas de canales; y un modular, para sintonizar decenas de estaciones de radio o reproducir las canciones de nuestro CD favorito. El desarrollo tecnológico ha permitido que cada vez sea más fácil manipular los equipos electrónicos, a pesar de que son más y más complejos y realizan más funciones. Entre la gente dedicada al diseño de equipos electrónicos, se suele comentar algo como lo siguiente: “Mientras más fácil
sea para el usuario, más complejo será el diseño”. Usted, que se desempeña o tiene interés en la electrónica, seguramente estará de acuerdo con esta frase. Y seguramente, habrá observado que los sistemas electrónicos domésticos (televisores, radios, refrigeradores, etc.) son cada vez más completos y complejos. Recordará que, todavía hace algunos años, su reparación era un verdadero reto; por ejemplo, había que sumergirse en el “mar” de cables y tarjetas de los antiguos televisores. En la actualidad, el reto sigue pero ya sin cables; ahora se tiene que lidiar con señales lógicas que pasan de un microcontrolador a otro o de una memoria al sistema de control, etc. En el siguiente apartado, veremos algunos de los circuitos integrados que se han utilizado para controlar las funciones más comunes de los equipos de audio, tanto modulares, como radiograbadoras o minicomponentes.
Pero, ¿qué controla el sistema de control? Esta es la pregunta que nos debemos hacer cuando vayamos a revisar y/ o reparar un sistema o etapa de control. Figura 1
Primero debemos analizar las funciones del equipo en cuestión, para saber qué tan compleja es su operación; por ejemplo, algunos modulares con reproductor de CD permiten reproducir en forma aleatoria las melodías (función SK IP); pero otros no pueden hacerlo; otro ejemplo es el de las funciones para entradas auxiliares, puesto que no todos los equipos de audio cuentan con ellas. Mencionemos lo que es obvio, sólo para puntualizar: cada función adicional, se traduce en más circuitos internos en el equipo electrónico; puede agregarse por ejemplo un pequeño amplificador de micrófono; o bien, utilizar una de las entradas disponibles de una etapa mayor de amplificación que ya estaba en uso; o en definitiva, emplear toda una etapa, completamente nueva, para la ecualización por ejemplo. Tan sólo en el panel frontal de la sección del reproductor de CD de algunos modulares, podemos encontrar más de 20 teclas que nos permiten seleccionar igual número de funciones. En la figura 1 se muestra un ejemplo: el teclado de un modular que contiene funciones de muy diversa índole, que van desde valores preestablecidos de ecualización (pop, rock o clásico) hasta prestaciones como la de CLOCK, TIMER o ENTER que contribu-
Ejemplo de un teclado usado en equipos de audio.
yen a aumentar la cantidad de tareas que puede realizar el sistema de audio. Además de todas estas funciones, se cuenta con las llamadas “tradicionales”; selección del módulo a utilizar: radio (TUNER), tocacintas (TAPE) o CD, entre muchas otras. Una vez definidas las funciones disponibles en el equipo en cuestión, podemos revisar las diferentes etapas que se encargan de realizarlas. Es importante mencionar que en la mayoría de las ocasiones, las señales provenientes de las teclas del panel frontal van directamente hacia un microcontrolador que puede estar dedicado únicamente a tareas de control o a éstas y muchas otras funciones. En el presente artículo, revisaremos los circuitos que se encargan de enlazar muchas de estas señales de control que van hacia el microcontrolador o provienen de él. A veces, cuando se trata de sistemas grandes y etapas muy específicas, ni siquiera es necesario que las señales pasen por el microcontrolador principal; en este caso, se cuenta con circuitos integrados menos complejos que realizan perfectamente tal función. Analicemos el caso del selector de entrada BH3810FS, que realiza la función de fader (desvanecimiento de audio) y se utiliza en equipos Aiw a.
El selector BH3810FS Tal como ya dijimos, este circuito es un selector de entrada, realiza la función de fader, es compatible con el control tipo serie (datos en serie) y tiene un modo de sw itcheo que incluye la multiplexación de voz; y entre cinco entradas, todas controladas por datos seriales, puede seleccionar un selector de ganancia.
Este circuito integrado cuenta con ocho terminales de colector abierto y dos terminales con tercer estado, lo cual permite controlarlo por medio de otros dispositivos. Entre sus aplicaciones más comunes e importantes, se encuentran las de trabajar en modulares estéreo y reproductores de CD y radiograbadoras. Pero también se pueden encontrar en televisores y autoestéreos.
Características • Con la sola inclusión de este circuito y de un LPF, se puede lograr la función de fader. • Mediante el control serial, se pueden controlar las funciones de multiplexaje, fader y modos de MUTE. • El selector de ganancia permite elegir entre una ganancia de 6 a 20dB, con un incremento de 2dB a cada paso. • Selector de entrada de cinco canales.
Figura 2 Selección de funciones en el equipo NSX-S33 de Aiwa.
Se tienen terminales con el tercer estado; éstas son la número 15 y 16. Recuerde que el tercer estado ( tri-state) es un término de circuitos digitales; y que cuando se presenta tal estado, la terminal se mantiene virtualmente desconectada del circuito; o sea que no tiene valor 1 ni 0, sino que se encuentra en estado de alta impedancia (HiZ). Dichas terminales se utilizan para seleccionar el modo reproducción (PLAY) o grabación (REC) para los decks. Estas líneas se conectan con un procesador de señales de audio (BA 7762FS), especialmente diseñado para sistemas de este tipo. Las terminales 17 a 24 constituyen las salidas de colector abierto, el cual es un puerto de salida que, para esta aplicación, sólo utiliza tres de esas posibilidades. Las salidas son:
Figura 4 Voltajes de alimentación determinados por diodos zener.
• BIAS, que activa al transistor Q357, que actúa como interruptor para activar al oscilador.
Figura 5 A
Señal de encendido para el "drive" del CD
B Oscilador de Bias
C Transistor como interruptor para el sintonizador
R715 470 1/8W
TUNER SW VM TU:8.7 OTHER:0
Q711 CSD 1489 B
C712 0.1
Figura 6 Formato para los datos seriales MSB
Data
24 bits total
LSB
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 17pin 18pin 19pin 20pin 21pin 22pin 23pin 24pin
Description
Bit number
Input selector
3bit
Input selector
3bit
Mode selector
15pin
16pin
Open collector port
Tri-state port
Tri-state port
8bit
2bit
2bit
3bit
• TU ON, que también activa un interruptor electrónico construido mediante Q711. Este transistor se activa oprimiendo la tecla de TUNER, con lo que se activan todos los circuitos; y al seleccionar la función de TUNER, se activan todos los circuitos relacionados con dicha función. Observe que la conexión típica para las terminales de colector abierto (terminales de salida) se hace mediante una resistencia llamada de tótem pole. R622, R624 y R625 son las resistencias de polarización. • CD ON, que es una señal que activa a una serie de transistores configurados como un regulador a +8V (Q301-Q304) y que sirven para “encender” al driver de cuatro canales (BA6897S). Precisamente, éste es el drive que controla las funciones de TRACKING, FOCUS e incluso los motores SPINDLE y SLED. En la figura 5 se muestran las etapas transistorizadas, cuyo control está a cargo del puerto de salida del BH3810FS.
Formato de datos Una de las grandes ventajas de los circuitos integrados que se controlan por datos serie, es que sólo requieren de una línea de conexión para datos; y por supuesto, esta línea es para el reloj de sincronización; y
Mic. mute
Chip select
1bit
2bit
cuando se utiliza una línea más, es para la habilitación o inhibición del chip. En la figura 6, se muestra el formato con que se interpretan los datos que llegan a la entrada serie del selector de entrada BH3810FS. Como puede apreciar, los dos primeros bits que entran son los que determinan la habilitación del circuito integrado; por su parte, D21 activa la función MUTE. Si D21 = 0, la opción de micrófono se abre; y si D21 =1, se activa la función de MUTE. Los bits 17 a 20 controlan las terminales con el tercer estado (tri-state). Son dos bits para cada una de las dos terminales (15 y 16). Las terminales 17 a 24 son controladas por los bits D9 a D16 de la palabra de control serial. Cada una de las terminales es controlada por un bit, cuyo valor determina el estado de las mismas. Si el bit = 0, no fluye corriente a través de las salidas; pero si el bit =1, el puerto se abre, la corriente fluye y la función seleccionada se activa. Los nueve bits restantes controlan tres funciones. Son tres bits para cada una de éstas. D6-D8 son para el selector de modo, D3-D5 son para el selector de ganancia y D0-D2 son para el selector de entradas. Estos tres últimos bits, son los que determinan la función en que se encuentra el minicomponente.
Figura 7 Circuito general para el BH3810FS propuesto por el fabricante. key—con MD
10k
10k
10k
10k
10k
10k
10k
10k
CD 32
31
30
29
28
-RB
-RC
-RD
-RE
INPUT -RA
27
26
TK
FK
25 OUTPUT
-R
24
23
22
21
20
19
PORT
PORT
PORT
PORT
PORT
PORT
1
2
3
5
6
4
18
17
PORT PORT
7
8
TUNER POWER AMP
TAPE
INPUT
MIC OUTPUT
-LA
-LB
-LC
-LD
-LE
LPF
-IN
-L
1
2
3
4
5
6
7
8
PORT PORT VEE AGND 9
10
VEE
VDD
VDDDGND
SI
SCK
10
9
11
13
14
15
16
12
10k
0.1 mF
AUX
10k
GND DATALATCH CLOCK MICROPHONE
Un circuito general En la figura 7 aparece un circuito propuesto por el fabricante; nos puede servir de referencia en caso de que el chip se encuentre en otro equipo de audio, porque muestra la forma en que se conectan todas las terminales. En la tabla 1 se especifican las condiciones de operación que recomienda el fabricante. Los rangos de operación que ahí se señalan son datos útiles para cuando el equipo sea revisado, porque los valores de medición que de éste se obtengan deberán ajustarse a ellos; y si con la medición descubrimos que cierto bloque o componente sale de especificaciones, sabremos que en él se encuentra el origen de la falla.
µ —con
El circuito anterior, es uno de los tantos circuitos integrados que podemos encontrar en un equipo modular. Pero tal como antes mencionamos, existen más funciones; sobre todo en equipos digitales, porque su tecnología permite una gran flexibilidad para el manejo de información binaria y sin que se requiera de varias etapas de amplificación. Otra de las funciones esenciales en el panel de control de un modular, es el control de volumen. En todos los equipos modernos, el volumen puede controlarse por medio del teclado del panel frontal o por medio del control remoto. Enseguida analizaremos un circuito de Mitsubishi, que está creado específicamente para el control de volumen y tonos.
Tabla 1 Características eléctricas (condiciones: Ta = 25°C, VDD = 5V, VEE = – 4V, G = 14dB, f =1kHz, Rg = 600W, VIN = 150mV, and RL = 100kW) Parámetro
Símbolo
Min.
Typ.
Max.
Unit
Condiciones
Salida de voltaje máxima
Vom
1.5
2.2
—
Vrms
THD = 1%, through mode
Ganancia L, R
GVT
11
14
17
dB
Through mode
VF
—
Ganancia de micrófono
GVM
5
8
11
dB
Impedancia de entrada
RIN
35
50
65
kW
Voltaje de entrada L
VOL
—
0.15
0.5
V
Pins 17 to 27, IOL = 5mA
Corriente de fuga de salida "H"
IOH
—
0
2.0
A m
Pins 17 to 24, 13V aplicado al colector
Otro circuito de control Al igual que otras marcas comerciales, Mitsubishi fabrica circuitos integrados. Las funciones de estos componentes, son similares a las del circuito recientemente analizado. M62495, es el circuito que Mitsubishi ha creado como control de volumen y de tono. En la figura 8 se muestra el diagrama a bloques del sistema completo para este dispositivo, que se utiliz a en el modular XR-M88 (un minicomponente de Aiwa). Este circuito tiene las siguientes características: • Selector de entrada, con cuatro diferentes posibilidades. • Variación de volumen entre 0 y 84dB. • Salida para la función de grabación (REC) o mezcla con micrófono. • Selector entre monoaural y estéreo. La sección del diagrama esquemático del minicomponente XR- M88 se presenta en la figura 9. Observe la forma en que se aprovecha este chip. Se utiliza como selector de funciones, mediante los datos de control que se alimentan en la terminal 13. Y al igual que el chip anterior, se controla por
Pins 1 to 5, pins 26, pins 28 to 32
medio de datos seriales provenientes directamente de IC201. LC866560W-5M02FD, un chip de 100 pines, es el sistema de control. Los datos de control contienen información para seleccionar alguna de las entradas de señal. Y para la selección del volumen, se utilizan 4 de 18 bits de control. Dicho rango de volumen se divide entre todas las combinaciones posibles con cuatro bits. Con esto se genera una tabla de verdad, para determinar qué nivel de volumen corresponde a cada combinación de cuatro bits. El resto de la palabra de control sirve para determinar si el sonido es estéreo o
Figura 8
Diagrama a bloques del circuito M62495 de Mitsubishi.
Figura 9 Sección del minicomponente XR-M88 donde se aplica el circuito M62495.
monoaural; también sirve para determinar el tono del audio que se procesa.
También hay para pequeños No sólo en los modulares o minicomponentes existen circuitos integrados que traba jan como auxiliares de microcontroladores o como elementos de control. También se utilizan en sistemas de audio más peque-
Figura 10 A
ños, como es el caso de las radiograbadoras. Por tratarse de equipos portátiles, los fabricantes optan por la funcionalidad básica; y entonces, reducen el tamaño del producto final. En estos equipos portátiles, sigue siendo necesario un circuito integrado dedicado al sistema de control. En cambio, para la selección de sus funciones, no se requiere de circuitos alternos de control como los que antes describimos; en vez de estos componentes se utilizan dispositivos más simples (pero no por ello menos funcionales), que conocemos como multiplexores. BU4052BC, BU4052BCF y BU4052BCFV, son dispositivos multiplexores/ demultiplexores capaces de seleccionar y combinar señales lógicas o analógicas. La configuración de dichos componentes es de 4 a 2. Esto significa que, dependiendo del sentido en que fluya la información, se selecciona una de cuatro entradas para enviarla a dos salidas; o se seleccionan dos entradas, para enviarlas a cuatro salidas. Este proceso se lleva a cabo mediante señales de inhibición y señales de control, que permiten un flujo de señales óptima a través del chip. En la figura 10 se muestra el diagrama a bloques y la tabla de verdad de un dispositivo multiplexor/ demultiplexor de 4 a 2. Trabaja como dos mux/ demux 4 x 1, pero
Funcionamiento del circuito BU4052BC
VDD (16) INH (6) A (10) B (9)
LEVEL CONVERTER
B
BINARY TO 1of 4 DECODER WITH INH
Tabla de verdad INH
A
B
ON SWITCH
VSS (8) VEE (7)
L
L
X0 (12)
L
H
L
X
L
L
H
X
X3 (11)
L
H
H
X
Y0 (1)
H
X
X
N
X1 (14) X2 (15)
(13) X
Y1 (5) Y2 (2) Y3 (4)
Y
(3) Y
X: Irrelevant
E
con un solo circuito de control; así es como se selecciona cada salida en posiciones iguales (X 0 y Y0, X 1 y Y 1, etc.) Esto es aprovechado en aplicaciones como la que veremos a continuación, para seleccionar al mismo tiempo y para la misma función las señales izquierda (L) y derecha (R). Remítase a la tabla de verdad, y verá que también aparece la entrada de inhibición. Mientras ésta se mantenga en nivel lógico bajo (cero lógico), el chip reaccionará a las entradas de control. Pero cuando la entrada de inhibición se encuentre en un nivel lógico alto (H), el circuito se inhibirá y no habrá salida; no importa lo que haya en las entradas. En la figura 11 se muestra el segmento esquemático de uso del selector de funciones para la radiograbadora CA-DW735M. Nos referimos a las cuatro funciones con que cuenta este aparato: TAPE, AUX, CD y TUNER. También puede observar que la entrada de inhibición, pin 6, está conectada directamente a tierra; en condiciones normales, esto garantiza su operación permanente. Las señales de control provienen de un registro de corrimiento, que es un enlace
Figura 11 Aplicación del circuito BU4052BC en la radiograbadora CA-DW735M de Aiwa.
entre el microcontrolador y una parte del sistema de control. Se trata del registro BU4094BCP, que tiene la particularidad de almacenar los datos que recibe. Tiene una capacidad de ocho bits con entrada serie y salida en paralelo. En la figura 12 se muestran el circuito lógico y el diagrama a bloques para este registro. Observe la forma en que internamente se procesan los datos seriales que provienen del microcontrolador. Figura 12 Registro de corrimiento de 8 bits.
STROBE
1
16 VDD
SERIAL IN
2
15
CLOCK
3
14 Q5
Q1
4
13 Q6
Q2
5
12 Q7
Q3
6
11 Q8
Q4
7
10 Q'S
VSS
8
9
OUTPUT ENABLE
QS
Este registro tiene también dos salidas seriales complementarias que, en este caso práctico, no se aplican (pin 9 y pin 10). Como ya mencionamos, de las salidas paralelas se obtienen los datos de control para el selector de funciones (BU4052BC). También contiene señales para el control de volumen, y dos bits adicionales de control para un circuito que contiene valores preestablecidos de ecualización. En la figura 13 se muestra en conjunto la forma en que funcionan el multiplexor/ demultiplexor y el registro de corrimiento. Ambos circuitos integrados están construidos con tecnología CMOS.
Circuito de prueba Ahora presentamos un circuito de prueba y experimentación para estos sistemas de selección de funciones (figura 14). Se elige el circuito integrado más sencillo, debido a que, por esto mismo, es posible armarlo con mayor facilidad y no perdemos tiempo en construir circuitos complicados que a veces generan problemas con los componentes externos o con el ensamble. En fin, el propósito principal es que usted comprenda y experimente con este tipo de funciones más que con algún tipo de componente o circuito integrado complejo. Pero si usted quiere experimentar con los demás componentes puede recurrir al SIDPE en cualquiera de las tiendas Tekno y adquirir la ficha técnica de estos circuitos integrados La idea básica de este circuito de pruebas es: • Que experimente y asimile el funcionamiento de las señales de control. • Que evalúe los valores permitidos para las entradas del circuito.
• Que pueda desarrollar aplicaciones adicionales para estos circuitos, no sólo como aplicación externa al circuito sino también como una posible herramienta para pruebas posteriores en diferentes equipos. En un primer paso, se propone un método para determinar qué voltaje debe estar presente en las entradas de control. Como recordará, los rangos de los niveles lógicos dependen del valor de voltaje de alimentación; así, un cero lógico no siempre es 0V. Tomamos entonces una de las entradas, y la conectamos directamente al voltaje de alimentación V DD. Este circuito integrado puede soportar voltajes de alimentación de entre –0.5V y 20V. Pero no es recomendable llevarlo a sus valores límite de operación, porque cualquier variación de voltaje podría causar daños irreparables. Se sugiere iniciar con una alimentación de 15V, luego bajarla a 10V y finalmente a 5V. Estos son valores para tres experimentos diferentes. También necesitaremos una fuente de alimentación regulada variable, que pueda
Figura 13 Sección de la radiograbadora donde interactúan los circuitos BU4094BC y BU4052BC.
Figura 14 Circuito de prueba fuera del sistema para el BU4052BC.
A
Basado en el diagrama lógico VDD=15V (16)
INH (6)
(19)
A
CONTROL 15V
B
(8)
Vss
(8)
X0 (12)
VDD
(13)
43
(4)
(3)
1kΩ 1kΩ
B
Basado en el diagrama a bloques VDD=15V A CONTROL
X
B V3
V
Y VDD
X0 INH
1KΩ
funcionar con los valores de voltaje de alimentación previamente establecidos. Si aplicamos el mismo voltaje a ambas entradas de control, estaremos trabajando con las entradas X 0 ó Y 0 cuando el voltaje sea equivalente a un cero lógico; y con las entradas X 3 o Y 3, cuando el nivel de voltaje de entrada esté en el nivel lógico 1.
Funcionamiento Una vez polarizado el chip (V DD =15V), conecte ambas entradas de control a la fuen-
te de alimentación variable. Asegúrese que quede con el valor más bajo (aproximadamente 0V). Conecte también X 0 y Y 3 a V DD; y para obtener el valor del voltaje de salida con la ayuda de un multímetro, conecte una resistencia de carga a la salida (10K $); o si lo prefiere, coloque un LED con una resistencia limitadora de 1K $ en cada una de las dos salidas. Inicialmente, la salida X 0 estará encendida. Conforme vaya aumentando el voltaje, observará la transición en los estados lógicos; y podrá determinar el valor de voltaje que el dispositivo reconoce como valor lógico 1, cuando suceda la conmutación en las salidas; es decir, cuando se apague un LED y encienda el otro. Esta medición se puede realizar en cualquier circuito integrado digital, con el propósito de saber cómo los valores de los niveles lógicos varían de acuerdo con el voltaje de alimentación aplicado. Con este dato, tendremos la certeza de que los voltajes que llegan a este dispositivo lo hacen de manera correcta y que el dispositivo reacciona en la forma que debería. Pero nunca olvide que existe una etapa de incertidumbre entre el cambio de niveles lógicos; por ejemplo, puede darse el caso de que ambos LED estén apagados o encendidos y que, a pesar de ello, llegue un nivel de voltaje en el que se estabilice y reconozca un estado lógico definido. La prueba que acabamos de explicar, se hace fuera de la placa de circuito impreso. Pero también es posible realizar mediciones dentro del circuito, las cuales sirven para determinar si éste se encuentra funcionando de manera adecuada. Lo primero que hay que hacer en este caso, es aislar las terminales de control; desuéldelas, y retire cualquier exceso de soldadura. Una vez que haya hecho esto, podrá controlar manualmente el circuito; conecte las ter-
minales a V DD ó V SS (GNG), hasta obtener los niveles lógicos deseados. Como verá, el procedimiento se reduce a la comprobación de la tabla de verdad del dispositivo; es decir, debemos verificar que con cada combinación de las entradas de control se logre la selección de función adecuada. Recuerde que los valores de las entradas no sólo deben estar dentro de los rangos de operación del chip (-0.5V y +20V), sino que además deben cumplir el requisito de nunca ser superiores a V DD; de lo contrario, se corre el riesgo de mal funcionamiento o daño irreparable del circuito.
Método general De los procedimientos sencillos recién planteados, podemos resumir lo siguiente: • Debemos estar seguros que los niveles lógicos sean adecuados; o sea, no basta con detectar voltaje en la terminal; es preciso que sepamos si este voltaje es adecuado para definir un 0 ó un 1 lógico. • Se puede aislar el dispositivo y reconstruir las palabras de control, de modo que con la ayuda de las terminales de inhibición o reloj (en el caso de que las tenga) sea posible manipular dichos entradas y verificar el correcto desempeño del chip.
En dispositivos complejos con palabras de control de ocho o más bits de control, se requiere de pequeños artefactos para la inyección de señales; y el control de la sincronización, se hace por medio de un “reloj artificial”. Todo esto, para simular las entradas de control DATA y CLOCK; y en su caso, las entradas LATCH, CS e INH (entrada de inhibición).
¿Qué más se puede encontrar? Entre los diversos dispositivos de control de funciones que podemos encontrar, hay algo en común: las entradas de control, las terminales de habilitación y lo que podríamos definir como “entradas de transición”. De estas últimas, cabe señalar que todas se encuentran presentes al mismo tiempo en la entrada del circuito; pero mediante las entradas de control, se define cuál de ellas será llevada a la siguiente etapa del circuito. No son muchas las variables; sólo hay que aprender a analizar el funcionamiento de cada elemento. Los métodos que hemos presentado son de aplicación general, y por eso sirven para cualquier circuito digital. De esta manera, podemos aislar las fallas y determinar si el problema se encuentra en los circuitos integrados o en los componentes discretos de estos mismos dispositivos.
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IC7200 3269
H flybk
2254
H- Drive 2nd LOOp H-shift
31
VIDEO
HA/SYNC SEPARATOR H.OSC +PLL
EHT o
3247
+8V 9
11
3242
EHT info
En la figura 1, se muestra un diagrama simplificado de la sección que realiza el proceso de sincronía V y H. Observe que el procesador único de televisión, es el dispositivo clave en que se generan las principales señales que controlan los circuitos excitadores y de potencia. Aunque aquí no se aprecia, la estructura básica de las etapas de deflexión V y H sigue teniendo gran simili5241
Figura 1 EHT info
Descripción de circuitos
30
3251 H-DRIVE
TXT/OSD DISPLAY
17
V-DRIVE GEOMETRY
16
34
EW GEOMETRY
15
3244 V-DRIVE+ 3249
3250
V-DRIVE-
EW-DRIVE
tud con la estructura de las etapas de otros televisores, con la diferencia de que se han agregado algunos circuitos; y la razón de haberlos incorporado es que, por sus requerimientos de diseño, manejan más potencia; y, por lo tanto, son más propensas a sufrir problemas que las demás etapas. En efecto, en estos televisores Philips con chasis M8, todo el proceso de sincronía V y H se realiza dentro del procesador único de televisión IC7200. Ahí se extraen los pulsos de sincronía, a partir de la señal de video presente. Y estos pulsos son procesados por circuitos especiales, los cuales entregan finalmente las señales de excitación V y H con la frecuencia y fase que se necesitan para reproducir correctamente la imagen en la pantalla del cinescopio. En forma de dos señales llamadas VDRIVE+ y VDRIVE-, y a través de las terminales 17 y 16, respectivamente, la excitación vertical abandona a IC7200 para dirigirse al bloque de barrido vertical (figura 2). Recordemos que esta forma de excitación doble se utiliza para mejorar la linealidad en el barrido del haz de electrones que recorre la pantalla del cinescopio. En este
bloque se amplificarán apropiadamente las dos señales de excitación, y la señal obtenida habrá de aplicarse a las bobinas de vertical del yugo deflector.
Exci taci ón hori zontal La excitación horizontal HDRIVE sale del procesador único por la terminal 30, con destino al bloque de barrido horizontal (figura 3). En esta sección será amplificada y moldeada la excitación H, a fin de darle la potencia y la forma que necesita para excitar primeramente a las bobinas de horizontal del yugo y así efectuar el barrido H. Y luego se alimentará al fly-back , para producir los voltajes que requiere el cinescopio y los que se suministran al resto de los circuitos del televisor. Así, éste encenderá plenamente y la señal de video se reproducirá de manera correcta en la pantalla del cinescopio.
Bloque de sincroní a En el bloque de sincronía (figura 1), se observa que el procesador único IC7200 también proporciona la señal EW DRIVE. Por
Figura 2 Barrido vertical simplificado
VLOTALK +13V
5472 VLOTALK
7477 TDA8359J
3
6
Q470
VP V DRIVE-
1
VGUARD CIRCUIT
V1+
VGUARD Q222
7
V DRIVE+
+50V
VOA
2
5471
V1IC SALIDA V
VM
9
2 3479
4
VOB 5
1
3471
VERT DEFL COIL
Figura 3 Diagrama simplificado de la sección de barrido horizontal Barrido horizontal +13v Main aux MAIN SUPPLY 140V
6467 BAV70
3487
5461
EHT
H.V.
3
FOCUS 1
SCREEN
VDEPL Q221 7461 7463 7462
FOCUS
1
3493 7400 BU450
5461
DRIVER STAGE
VG2
10
2
EHT info
HOR. DEFL COIL 3466
6
7400 STP3NC80FP
5 D
3404
G
SW CIRCUIT
11
3480
3468 H flybk
6456
3484 VIDEO 200V
6457
3488
S 3406
E/W PROTECTION
EW drive/ewd_dyn
Lotaux
+50V
3460 VT_SUPPLY
5460
7
FILAMENT
12 8 9
medio de ésta, se elimina la distorsión conocida como efecto cojín o pincushion . La señal EW DRIVE sale del procesador por la terminal 15, y tiene forma parabólica; y debidamente amplificada y mezclada con la señal que alimenta a las bobinas del yugo horizontal, sirve para eliminar la distorsión de la imagen cuando ésta se reproduce en la pantalla del cinescopio. Para que tenga una idea completa de las protecciones en el proceso de sincronía, mencionaremos que la sección del procesador que realiza esta función, recibe unas señales conocidas como EHT info y EHT o; ambas provienen de la sección de barrido horizontal, e IC7200 las utiliza internamente para interrumpir la generación de las señales de excitación V y H cuando llegue a ocurrir alguna emergencia; por ejemplo, cuando se generen sobrevoltajes en el flyback (rayos X) o cuando sea excesiva la corriente del rayo de electrones que barre
7482
3455
Lotaux +50V
6488
3450
7480
+8V
3447 VLotaux +13V 6446
3446
7441 PROT CIRCUIT
VGuard BLK-IN
3451 + 6447
2444
3452
7443, 7450 PROT CIRCUIT
POWER-DOWN EHT O
la pantalla (en este último caso, la imagen sería demasiado brillante).
Otros ci rcuitos Los demás circuitos de protección, localizados en el bloque del barrido horizontal, se relacionan con el monitoreo del barrido
vertical VGUARD. El pulso que proviene del cinescopio corresponde a BLK-IN, que es la información sobre el balance correcto de los colores en el cinescopio (balance de blancos) y sobre el monitoreo del voltaje producido por el fly-back (rayos X). Cuando se presenta algún problema relacionado con los puntos sujetos a monitoreo, en la línea de protección se produce un voltaje denominado POWER-DOWN. Esta línea se encuentra correctamente conectada al microcontrolador, el cual, en respuesta, interrumpe la orden de encendido para que el televisor sea bloqueado.
Sección barrido vertical El diagrama mostrado en la figura 4, nos servirá para explicar el funcionamiento de la sección de barrido vertical. Esta etapa consta principalmente de un circuito integrado, que en el diagrama aparece como IC7471 (matrícula TDA8359J). En esta sección se alojan todos los circuitos necesarios para amplificar la señal de excitación vertical (proveniente del procesador), y la recibe por sus terminales 1 y 2. Además, la sección presenta diferencias significativas que enseguida vamos a explicar. Nos referimos a que el yugo deflector está conectado entre las salidas positivas de dos amplificadores de poder que se alo jan en IC7471. Esta forma de conectar una carga entre dos amplificadores, se conoce como conexión puente o salida BTL (o bien, salida balanceada sin transformador). De esta manera se puede controlar mejor la potencia que se requiere para excitar correctamente a las bobinas de vertical del yugo, a fin de producir un barrido más lineal. En la misma figura 4, observe que los amplificadores de poder internos del IC7471 están marcados como A y B. Para que ofrezcan un mejor desempeño y permitan redu-
cir aún más la distorsión en el barrido, estos dispositivos están constituidos por transistores de potencia del tipo MOSFET de compuerta aislada. Por eso el yugo queda conectado entre las terminales 7 y 4 del circuito integrado, que corresponden, respectivamente, a las salidas señaladas como VOA y VOB. La terminal 9 ó VM, corresponde a la entrada de una pequeña muestra de la señal de barrido vertical. La finalidad de esto es realimentar dicha muestra a los circuitos internos, para lograr una mejor respuesta en el funcionamiento del circuito. El circuito amplificador de barrido vertical recibe por su terminal 3 un voltaje de 13VCD (marcado como VlotAux+13), que proviene de uno de los devanados secundarios del fly-back. Y así, se energizan casi todos los circuitos internos del amplificador. Además, IC7471 requiere de un voltaje adicional de 50VCD (marcado como VlotAux+50), que se conecta a la terminal 6 a través de L5472. En esta terminal se localizan las siglas VFLB, que corresponden a la generación del pulso de borrado vertical. El voltaje de 50VCD se genera en un devanado secundario del fly-back; y se suministra a IC7471, con el fin de que, por medio de la conmutación interna de un circuito de refuerzo, sea agregado a la señal de barrido vertical (ya amplificada), para que este mismo barrido se realice en forma lineal. Finalmente, por este proceso, el barrido vertical “adquiere” el pulso de borrado vertical; y éste, como sabemos, sirve para llevar el rayo de electrones desde la parte inferior de la pantalla hasta la parte superior de la misma, cada vez que termina de explorar un cuadro completo de la imagen; y así, el barrido se efectúa de una manera lineal.
Figura 4 4 .2 V
V
V
V
v
ri v
ri 6
p
r-
r+
H
4 .2
d p
e 6
p d p 0 e z
0 H z 2
2 2
7
2
2 2
7
n
n
4
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5
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3 2 7
1
k
4 V
3 2 7
4 4
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9
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k
5
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-
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4 8 7 3 1 5 9 J
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1 5
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3 + V 1 3 v
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4 8 V 6 V F V O
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3
3
Generación del Pulso V GUARD
Sección de barrido horizontal
Para generar este pulso, se toma, ya amplificada y a través del diodo zener Z6476, una muestra de la señal de barrido vertical (figura 5). Esta muestra, correspondiente al pulso de borrado, adquiere un nivel aproximado a 47Vpp en el ánodo del diodo zener; y entonces se hace pasar a través de un divisor de tensión, formado por las resistencias 3495 y 3496; después, por medio del capacitor C2476, el voltaje pulsante obtenido se aplica al ánodo de uno de los diodos internos de D6470; y por su cátodo, el diodo en cuestión entrega el pulso V GUARD. Este pulso adquiere un nivel de unos 5 Vpp, y entonces el otro diodo de 6470 (el diodo superior) se encarga de “amarrar” el nivel de voltaje del pulso a unos 5.7 Vpp máximo. Si V GUARD alcanzara un valor más grande, este diodo empezaría a conducir; y, por lo tanto, el voltaje del pulso no excedería el nivel de 5.7 Vpp. De aquí, V GUARD pasa al circuito de protección, que se localiz a en la sección de barrido H.
La sección de barrido horizontal se divide en las cuatro etapas que describiremos a continuación.
1. Secci ón de excitación horizontal En la figura 6, presentamos su diagrama eléctrico. Observe que la señal de excitación horizontal, que proviene del procesador único de televisión IC7200, ingresa a esta sección a través del transistor Q7462. Esta etapa se ha diseñado para trabajar con un circuito amplificador de mediana potencia basado en transistores. El circuito de entrada, Q7462, es un amplificador de voltaje; y los dos siguientes, corresponden a una etapa de salida en configuración simétrica o push - pull. En esta última se amplifica la corriente de la señal de excitación H, para que, a través de C2455, pueda ser aplicada a T5461 o transformador de excitación. Y de manera eficiente, este transformador transfiere a la etapa de salida H, ya amplificada, la energía de la señal de excitación.
Figura 5 V Lot aux + 5V
Generación del pulso Vguard
Realimentación a VI+ terminal 1 Parte de IC7471 SALIDA VERTICAL VDA
6470 BAVgg
R3470 330k R3495 22K Z6476 15V
C2476 2n7
3497 100K
R3496 100K
7 Barrido V
VM
VOB
9
4
Vguard
Al yugo V
62 Vpp
5v
Figura 6 Sección de excitación horizontal VLOT Aux+13V
Main aux BAS216 13V3
6488
12V 6467 BAV70 12V5 12.6Vp-p (H)
3492 1K
3491
3493 Q7461 BC337 11V6 2405 A la base del transistor de salida
5V2 2460
2455
5V5 + 5V2
2481 0V Q7463 BC327
5V2 6462 BZX79-C8V8
1V5
Q7462 PDTC143ZT
T5461 2415
5V2
H drive
47µ
0V 3488 330R
1.0Vp-p (H)
En modo de stand- by , la sección excitadora recibe un voltaje, marcado como M ain Aux , a través del diodo D6467. Este voltaje proviene de la fuente de alimentación. En el momento de encender el televisor, el flyback genera sus voltajes secundarios; y la etapa excitadora se alimenta de uno de ellos, al que se denomina Vlotaux +13V. Cuando aparece el voltaje de +13V, proveniente del fly-back, el otro diodo (D6467) se polariza inversamente y no permite el paso del voltaje Main Aux. Por esta razón, el mismo arreglo de diodos permite con-
mutar los voltajes que se suministran a la sección excitadora.
2. Salida hori zontal La sección de salida horizontal (figura 7), está diseñada de manera convencional. Se encarga de amplificar la potencia de la señal de excitación, proveniente de la etapa previa. Esta señal ingresa a la base del transistor de salida horizontal Q7460, por medio del transformador de excitación T5461. Y para realizar el barrido horizontal en el cinescopio, la señal que se obtiene en el colector de Q7460, ya aumentada en potencia, alimenta primero al circuito formado por el yugo M0221. En este circuito, se localizan los componentes (tales como L5457) que ayudan a mejorar la linealidad de la deflexión.
El punto intermedio de los diodos D6460 y D6461, que se conocen como diodos moduladores, es la referencia para que dicha deflexión cierre su trayectoria. Y como estos diodos modulan la señal de barrido, se elimina de la imagen la indeseada distorsión conocida como efecto cojín.
conservan su texto original, para que, cuando usted lo desee, pueda localizarlos rápidamente en el resto del diagrama. Regrese a la figura 8, y observe que en la terminal del fly-back que corresponde al punto conocido como ABL (control automático del nivel de brillo), se toma una muestra de las variaciones de voltaje que aquí suceden. Y después, esta misma muestra se envía a la terminal 54 del procesador único IC7200, a través de un circuito am-
3. Voltajes secundari os de fly-back Luego de suministrarse al circuito formado por el yugo M0221 (paso que vimos en el apartado anterior), el barrido horizontal, proveniente del propio Q7460, ingresa al fly-back o T5445 por su devanado primario (localiz ado en las terminales 3 y 1). Cuando el voltaje de alimentación (que proviene de la fuente) y la conmutación sincronizada del transistor de potencia provocan que empiece a circular corriente por el primario del mismo fly-back, se inducen todos los demás voltajes en sus secundarios. Esto se ilustra en la figura 8. En la sección derecha, donde está el flyback, se especifican los voltajes secundarios. Y en cada línea, con un pequeño texto, se indica el nombre del voltaje y la sección que alimenta. Algunos de estos voltajes
Figura 7 Sección de salida horizontal 5451 27u B+ Regulado 2450 4710
+
3
3487 4R7
3485 2451 3486
YUGO H
3458 1K
18Vp-p (H)
2458 2u2
5452 100MHZ
Excitación horizontal
6468 BAV21
126V
0V 3463 33R
0V
2465 D6460
2463 2462 D6461 R6P30J
L5457 LIN
2490 2u2
1.0kVp-p
T5461
1
MO221
2458 680p
Q7480 BU4508
T5445 FlyBack
6465 BAV21
3459 15K
2457
(ABL) A terminal 54 de IC7200 o la Q7204
Figura 8 1.9V
Sección de voltajes generados por el fly-back
3485 27K
2482 68n
EHT info 3466 330K
6484 BAV21
Protección a IC7200/11, 34
3467 100K EWdrive 2483 10n
2448 220p
T5445 FLYBACK EHT
3469 3k3 Hflybk
B+ Regulado
0V5 BAV99 6449
3490 8k2
3 FOCUS
3483 RES 0V
5V 6485 BYD33J
VG2
3494 4R7
200v video supply
1 H Drive Q7460 SALIDA HORIZONTAL
10
3481
2485 4u7
6483 BZX79-C33
3482
6 3484 3K9
3460 3k9
5
VT_SUPPLY 3488 4R7
6487 BYD33D
11
vlotAux+50v 2481 470p
7
vlotAux+13v
2487 47u
9V
5V
3455 8R8R
12 2488 47u
6486 EGP20DL
8
7482 BO135 2488 + 1m
2480 47u
9
2489 470u
3450 100R
3449 6481 100R BZX79-C5V6
6488 EGP20DL 9V
7480 BD135
+5v
8V
8V9
2489 330m 3447 100R
33Vpp
vlotAux+5v
vlotAux+13v 3448 820R
6482 BZX79-C9V1 Filament
5480
A
Figura 9 Circuito corrector de efecto cojín
Al cátodo de D6461 (modulador)
VLot aux +13v 3400 330R 6400 BZX79-C9V1
L5400 3401
L4
2400 470n
3402 220K
CU15
L5401
3411 4R7
2402 470n
2401 2u2
3403
6401
+
3408 100R
3409 137V D EW drive
3404 1K
G 0V
S 0V
Q7400 STP3NC60FP
3405 10R
plificador formado por Q7204 y por sus elementos adyacentes (no aparecen en la figura). La variación de voltaje que se toma como referencia, sirve para controlar el brillo del video que se reproduce en la pantalla del cinescopio. IC7200, se encarga de ejecutar internamente este proceso. Y la otra muestra aquí tomada, EHT info, se envía a los respectivos circuitos de protección.
4. Eliminación del efecto cojín En la figura 9, aparece el diagrama del circuito corrector de efecto cojín. Está constituido por un circuito, cuya función consiste en amplificar la potencia de la señal EW drive que proviene del procesador único de televisión IC7200. Esta señal tiene una forma parabólica y una frecuencia de 60Hz; y además, está sincronizada con el video presente. El componente activo, Q7400, es un transistor tipo MOSFET de compuerta aislada. Este componente trabaja en la región
3406 10R
3410 10K
3407 RES
Protección EW +
2404 47u
lineal, y aumenta la potencia de la parábola correctora del efecto cojín. Después de pasar por este proceso de amplificación, dicha parábola se aplica, a través de L5400 y L5401, al punto medio de los diodos moduladores D6460 y D6461 (que se localizan en la sección de salida horizontal). Y ahí, debidamente amplificada, la señal EW modula el barrido horiz ontal con el fin de eliminar la distorsión del barrido (efecto cojín). Algunos modelos de televisión con chasis M8, no utilizan este circuito corrector de imagen. Y el circuito que alimenta a las bobinas de horizontal del yugo, quedaría tal como se muestra en la figura 7 (que corresponde a la sección de salida horizontal).
Circuitos de protección de la sección de barrido horizontal De nuevo, pongamos nuestra atención en la figura 8. Observe que se genera una pro-
Figura 10 Voltaje de filamentos del Flyback
+8v del Flyback V Lot aux + 13V Q7441 BC857B
3441 100R Vguard 5V
13V3
3443 1M
2441 1u
D6447 1N4148
D6444 1N4148
3442 22K
13V3
BLK-IN 3456 1K
3451 10R
Q7450 BC857B 3452
6453 BZX384-C10
5V6
2444 1u
3457 1K
2V
POWER DOWN
EHTo 3453 1K
+
Del circuito BLK-IN
2443 47n
3446 5K6
3445 15K
De la sección de barrido vertical
Normal 3.2V Protección 0V
A la sección de sincronía en IC7200/34
V Lot aux + 13V
3454 5V3 Q7443 BC557B 6448 BZX79-B6V2
tección en el punto conocido como ABL. En este punto del fly-back, aparece un voltaje que sigue las variaciones de brillo que ocurren en la imagen. Esta situación se aprovecha como protección. Si el brillo de la imagen es tal que ponga en riesgo los circuitos del televisor, el voltaje resultante ingresará a las terminales 11 y 34 del procesador único para tratar de interrumpir las señales de excitación V y H. Esta protección se indica en el diagrama como EHT info. En la figura 10, presentamos la sección que corresponde al resto del circuito de protección. En su totalidad, está formada por los transistores Q7441, Q7443 y Q7450 (elementos activos) y por los componentes que los circundan. Si, por ejemplo, aumentaran peligrosamente los voltajes generados por el fly-
back, la señal de referencia que proviene del voltaje de filamentos y que ingresa al circuito a través de D6447, también se incrementaría; y entonces, lograría disparar al circuito formado por Q7443 y D6448. En tales circunstancias, el transistor se activaría y permitiría que el voltaje pasara del emisor al colector; así, el voltaje de protección, llamado EHT o, aumentaría de valor; este cambio de voltaje le “notifica” a la jungla, por su terminal 34, que debe interrumpir las señales de excitación V y H, dado que se ha producido una emisión excesiva de rayos X. Y en la terminal POWER DOWN se presentaría un voltaje de nivel bajo, a causa de la desactivación consecutiva de Q7450; este voltaje se aplicaría entonces a IC7200 (sección microcontrolador), a través de su terminal 69; y la respuesta inmediata de
este circuito integrado, sería interrumpir el pulso o voltaje de encendido STDBY (mismo que es entregado por el procesador único de televisión IC7200, a través de su terminal 6). Y de esta manera, el televisor se apagaría por completo. Por las señales V GUARD y BLK-IN que se suministran a Q7441, se concluye que cuando, por ejemplo, no se efectúe correctamente el barrido vertical, el televisor también será apagado. Y es que como los demás transistores del circuito de protección se activarán y desactivarán alternadamente (tal como acabamos de señalar), provocarán que en la sección de jungla se interrumpa la excitación V y H y que se interrumpa también el pulso de encendido del microcontrolador del procesador único de televisión (o sea, IC7200).
Conclusión Los diagramas incluidos en este artículo, corresponden a los circuitos que integran la sección de barrido V y H. Como complemento, aparecen los oscilogramas correspondientes a las señales que maneja cada circuito dibujado y se especifican los voltajes de los puntos de prueba principales. La finalidad esto, es que a usted se le faciliten las mediciones cuando tenga que resolver algún problema; y así, pueda diagnosticar rápidamente las fallas que se presenten en estas etapas del televisor. Repase esta información, cada vez que necesite una referencia sobre el funcionamiento de la sección. Verá que se simplifica su trabajo de diagnóstico y detección de componentes dañados.
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Conceptos básicos La sección amplificadora de potencia con transistores discretos, se aloja en un módulo cuadrado; y en éste se encuentran dos tarjetas de circuito impreso, en las que se utilizan principalmente elementos de montaje de superficie (SMD) y unos cuantos disFigura 1
XR-P740M SERIES ONLY 11
Figura 2
22
R7123 1.6K
P
D7107 RD2.2E362-TP
R7121 56.0K
R7107 2.2K
SIGNAL ROUTE : REAR SIGNAL ROUTE : CENTER SIGNAL ROUTE
R7111 510
0
R7101 470
IC7101 3 2
C7121 100P CH
CH
P R7116 1.8K
) 5 H C S ( 5 0 0 0 J y s s a D C F A m o r F
+5.6v
11
UNREG+12v
10
UNREC
9
REC.CND
8
BLOW
7
REF.CND MUTE
C7103 330P
R7137 10
E
R7139 10
CR
R7151 33K
CH
R7119 604
R7113 510
Q7107 2SA1162-TL
R7109 2.2K
+ C7109 ACH1151-A-T 47/16
R7125 1.8K
0P-
PR7133 T 2 100 6 3 S E 9 . 0 2 1 2 7 D D R
D7105 H33104-02-TR
-1.1
-2.2
6 C7140 ACH1248-A-T
+
5
+
4
AC
3
UNREG -12v
2
+12V.M.
1
C7135 220
3
1 2
E C
B
R7135 100
P
C7141 ACH1248-A-T
22/16 -12v
R7143 10 1/8W
C7121 270P
-0.6 R7105 910
R7141 10 1/8W
C7123 1/50 ACHIO56-A-T
C Q7101 2S3C2240-T
B
C7143 47P
R7103 47K
R7127 10K
R7117 180K
1
C7124 0.033
C7125 270P
CH t s u j d a t r o h S
-
CH 12
Q7105 E 2SC2712-TL
D7103 HS3104-02-TP
UPC4570C2-TF
+12v
S
1.1
P + 1/2
C
R7131100
0.6 C7119 100P
24
Q7103 23D1618-TL R7129 100
Q7109 2S81115-TL
-24
22/16
R7143 100 1/8W YF C7139 0.047
CN7101 KPE12
OP-
R7124 1.8
Q7104 2SD1615-TL
R7130 100
P
Q7412 133164-TL
C
OP+
2
B D7108 RD2.2E352-TP
R7122 56
3
E R7132 100
CH C7120 100
R7108 2.2
D7104 HS3104 -02-TP
CH C7122 100
1
C
B Q7106 2SC2712-TL
E C7130 0.033
P R7138 10
C7142 47P
R7112 510 CH
6 5 R7102 470
-
7
2/2 +
R7118 180
UPC457062 -TF
C7126 270P CH
R7126 10
R7142 10 1/8W
C7124 ACH1066 -A-T
Q7102 2SC2240-T C
CH
B
P
E
R7106 910
R7104 47
Short adjust
IC7101
R7116 1.6k
R7114 510
R7152 33
CR
R7144 10 1/8W
C7128 270P R7140 10
R7120 604 P
CH
OP+ ) ) S S E I I E R E R S E S M 0 M 4 0 7 4 3 P - P R R X X ( ( W W 0 0 0 1 5 ) R R 6 O O F F H C y S y s s s s a a T T ( N N 1 O O 0 5 R R F F 7 O N O t C t
7
OP-
6
DC
5
PROTECT
4
TEMP
3
-12 FAN
2
+12 FAN
2 3
C7110 ACH1151-A-T
8
TRIG.
R7110 2.2
+
C7104 330P
Q7108 2SA1162-TL
D7106 H33104-02-TP
1 3
1 R7126 1.8
R7134 100
2 E
D7110 RDZ.2E382-TP
P
1 IC7401 CN7103 AKTE1022
VOUT
VIN
NC7812CT C7402 ACG1050 0.082/25
C7401 ACG1053-A-1 0.33
IC7403 R7405 ACH1104-A-T 1.0
VIN
C7406 ACG1050-0
+12V M
VOUT
NC7812CT IC7404 VIN
NC7805CT
C7405 ACH1053-A-1 0.33
R7404 ACH1104-A-T 1.0
C7404 0.1
C7407 ACG1053-A-1
YF IC7402
2
R7402 510 R7401 51
YF
+
1
C7409 ACH150-A-1 10/35
NJK7912A VIN
VOUT
VOUT
3
C7408 ACG1050 0.082/25
Q7114 133181-TL
R7136 100
B Q7110 2S31115-TL
C
