REVISTA 6

ELECTRONICA y servicio

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CONTENIDO In memoriam Profr. Francisco Orozco González ✙ Dirección editorial Lic. Felipe Orozco Cuautle ([email protected]) Dirección comercial Profr. J. Luis Orozco Cuautle ([email protected]) Administración Lic. Javier Orozco Cuautle ([email protected]) Staff de asesoría editorial Profr. Francisco Orozco Cuautle ([email protected]) Profr. Armando Mata Domínguez Ing. Juan Manuel González Profr. J. Luis Orozco Cuautle Ing. Leopoldo Parra Reynada ([email protected]) Profr. Guillermo Palomares Orozco ([email protected]) Editor asociado Lic. Eduardo Mondragón Muñoz Juana Vega Parra Colaboradores en este número Ing. Leopoldo Parra Reynada Ing. Oscar Montoya Figueroa Profr. J. Luis Orozco Cuautle Profr. Armando Mata Domínguez Profr. Guillermo Palomares Orozco Profr. Alvaro Vázquez Almazán

Ciencia y novedades tecnológicas................. 5 Perfil tecnológico El surgimiento de la radio........................... 9 Leopoldo Parra y Felipe Orozco

Leyes, dispositivos y circuitos Diodos semiconductores............................ 14 Oscar Montoya Figueroa

Qué es y cómo funciona Telefonía celular...........................................26 Oscar Montoya Figueroa

Servicio técnico Cambio de cabezas en videograbadoras Panasonic.....................................................32 José Luis Orozco Cuautle

Instalación de autoestéreos, ecualizadores y amplificadores de audio........................................................38

Diseño Gráfico y Pre-prensa digital D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero ([email protected]) Gabriel Rivero Montes de Oca

Guillermo Palomares Orozco

Publicidad y ventas Cristina Godefroy T. y Rafael Morales M.

Armando Mata Domínguez

Suscripciones Ma. de los Angeles Orozco Cuautle Isabel Orozco Cuautle ([email protected]) Revista editada mensualmente por México Digital Comunicación, S.A. Certificado de Licitud de Título y de Contenido en trámite, Reserva al Título de Derechos de Autor en trámite. Oficinas: Norte 2 No.4, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepec de Morelos, Estado de México, C.P. 55040. México. Tels 787-1779 y 770-4884, fax 770-0214. Distribución: Centro Japonés de Información Electrónica, S.A. y Distribuidora INTERMEX. Impresión: Impresora Becanor, Bolívar 385, Col. Obrera, México, D.F. Tel. 578-4718. Precio ejemplar: $30.00 ($35.00 ejemplares atrasados) Suscripción anual: $360.00 para toda la República Mexicana, por correo de segunda clase (60.00 Dlls. para el extranjero). Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artículos, son propiedad de sus respectivas compañías. Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.

No.6, Agosto de 1998

Guía de fallas y soluciones en sistemas de componentes de audio...........................45

Electrónica y computación Instalación y configuración de monitores................................................ 56 Leopoldo Parra Reynada

Proyectos y laboratorio

Circuito amplificador de potencia........... 71 Oscar Montoya Figueroa

Boletín Técnico-Electrónico Procedimientos para localizar fallas en sintonizadores de televisores RCA Alvaro Vázquez Almazán ELECTRONICA y servicio

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CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS

de los microprocesadores de AMD. Por si esto fuera poco, otros fabricantes (como Cyrix y

vel, aunque sin hacer a un lado su objetivo original: agendar citas, registrar el directorio, ha-

Centaur Technologies) han aceptado incorporar las características de 3D-Now en sus futuros procesadores, lo que puede significar un serio

cer seguimientos de control de proyectos, e incluso llevar una contabilidad básica. Y todo, en un pequeño aparato que cabe en la palma de la

reto al predominio de Intel en la plataforma PC. Una ventaja adicional que de ninguna mane-

mano y con una simple presión sobre la pantalla sensible al tacto.

ra puede ser pasada por alto, es que el precio de venta del K6-2 es menor que el de procesadores de Intel equivalentes en desempeño. Un mayor poder de cómputo a un menor precio, puede ser una combinación peligrosa para el gigante de Santa Clara, California.

Una computadora en su mano: la Sharp SE-300

¡Cuidado Intel! Llega el AMD K6-2 Quienes están involucrados con el mundo de la computación, saben que la plataforma PC ha estado dominada desde su concepción por los microprocesadores de Intel, siendo los circuitos que marcan la pauta tecnológica entre los fabricantes de “clones”. Sin embargo, cada vez las compañías introducen mejoras que incrementan el poder de cómputo de sus microprocesadores, acercándose al desempeño de los chips de Intel, e incluso superándolos en algunos aspectos; tal

es el caso del K6-2 de Advanced Micro Devices, mejor conocida por sus siglas: AMD (figura 1). De hecho, AMD es una compañía que desde hace muchos años se ha convertido en uno de los principales competidores de Intel en el campo de los microprocesadores para computadoras personales, y ahora trata de colocarse en una posición de liderazgo al presentar su microprocesador K6-2, el cual incorpora tecnología de punta llamada “3D-Now”. Estos microprocesadores incorporan nuevos bloques operativos, cuya función primordial es efectuar cálculos veloces de elementos en tres dimensiones (característica que los hace ideales para los modernos juegos de computadora,

Los organizadores electrónicos personales, han evolucionado hasta alcanzar prácticamente el poder de una computadora personal de bajo ni-

Clipbook

Un ejemplo representativo de estos aparatos portátiles, es la agenda electrónica Sharp SE-300, la cual se viene a añadir a dispositivos como el Newton de Apple o el PalmPilot de 3Com, con la ventaja de que su tamaño es muy reducido para la amplia variedad de prestaciones que ofrece (figura 2). Cabe mencionar que los organizadores personales, no obstante sus ventajas, no han tenido el éxito esperado por los fabricantes; sin embargo, los avances en la tecnología de fabricación de microprocesadores han permitido fabricar equipos cada vez más pequeños, veloces, poderosos, con menores requerimientos de ener-

Menu Off

Activities Contacts

Sync

Expense Notes Clock

así como para aplicaciones avanzadas de diseño y animación en tercera dimensión), complementados por 21 nuevas instrucciones que sirven, precisamente, para hacer uso de los recursos adicionales incluidos en el circuito.

Calc

Esta innovación ya ha obtenido una recepción entusiasta por parte de los diseñadores de software de entretenimiento y diseño en 3D, e incluso el gigante Microsoft ha decidido modificar sus librerías DirectX para que los juegos que se ejecutan bajo Windows 95 o versiones superiores de dicho sistema operativo, puedan aproFigura 1

Backlight

Figura 2

vechar plenamente esa característica avanzada

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Figura 4

pecial el “Qicktionari”, producido por la compañía Innovations (figura 3A). Este aparato, cuyo aspecto es el de un termómetro electrónico inusualmente grande, incluye

Figura 3A

millones de minúsculos espejos (a esta pastilla semiconductora se le ha denominado DMD, siglas de Digital Micromirror Device o dispositivo de micro-espejos digitales), los cuales, debido a

en diminuto escáner en la punta, con el que es posible explorar línea por línea un texto impre-

un método muy avanzado tecnológicamente son capaces de girar en pequeños ángulos (±10 gra-

so, para entonces hacer un reconocimiento de

dos, figura 4).

los caracteres leídos y traducirlos en otro idioma. Naturalmente que este concepto representa un gran avance en relación con los traductores de teclado, en los cuales el usuario debe introducir letra por letra los textos o palabras. Sin embargo, su desventaja es que, por lo menos en este modelo, no es posible manejar varios idiomas y la traducción es unidireccional, es decir, sólo traduce del inglés al francés y no al contrario ni en otros idiomas. Mas es cuestión de tiempo para que evolucione el concepto y sea posible tener un traductor de bolsillo muy versátil.

Entonces, al aplicar una luz brillante a través de un disco rotatorio con filtros de los tres colores primarios (figura 5) y activando los espejos por tiempos muy definidos, se pueden obtener hasta 256 tonos distintos de rojo, verde o azul, los cuales combinadamente pueden desplegar más de 16 millones de colores.

presa que normalmente asociamos con la producción de circuitos digitales, microprocesa-dores y calculadoras; sin embargo, en sus laboratorios ha diseñado y comenzado a producir este revolucionario sistema. El DLP basa su funcionamiento en una oblea de silicio en donde se han grabado más de 2

Estas pantallas han salido ya de la etapa experimental y empezado a comercializarse en forma masiva, aunque por el momento su alto costo los coloca por encima del presupuesto del público en general (vea en la figura 6 una fotografía de unos chips ya listos para su venta, y una serie de microfotografías donde se aprecia la estructura de uno de estos micro-espejos). Esperamos los resultados.

Proceso digital de luz en pantallas de televisión El más reciente de los sistemas para el despliegue de imágenes que no se basan en el tubo de rayos catódicos, es el DLP (siglas de Digital Light Processor o procesador de luz digital). Este es un invento de la compañía Texas Instruments, em-

Figura 3B Espejo

gía y, tal vez lo mejor, más baratos. La posibilidad de masificación de estos aparatos ya está abierta.

Estructura básica de un micro-espejo dentro de un DMD.

Punto de torsión

¿Un traductor manual de textos escritos? Yugo

Entre los dispositivos ingeniosos que han aparecido recientemente, merece una atención es-

Tope

Figura 6

Figura 4

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En 1831, Michael Faraday, descubrió y observó físicamente la inducción electromagnética. Primeramente, Faraday colocó limaduras de hierro en una hoja de papel, colocó debajo de ella un imán y golpeó ligeramente la hoja para que las limaduras reaccionaran a la fuerza del imán; con este sencillo experimento, Faraday descubrió que la influencia de los imanes se manifestaba en forma de “líneas de fuerza”, mismas que forman un “campo magnético” que va desde un polo del imán hasta el otro.

EL SURGIMIENTO DE LA RADIO

Figura 1 Polo norte

Polo sur

Líneas de fuerza Líneas de fuerza

Primera de dos partes Michael Faraday

Polo sur

Polo sur

Leopoldo Parra y Felipe Orozco

En el artículo “El Galvanismo y las Radiocomunicaciones” (No. 4), mencionamos que, inspirado en las investigaciones sobre la correspondencia entre los fenómenos magnéticos y eléctricos, el científico escocés James Clerk Maxwell, predijo mediante una serie de ecuaciones que llevan su nombre, que toda perturbación eléctrica o magnética produce a cualquier distancia un efecto electromagnético que se propaga a la velocidad de la luz; es decir, demostró teóricamente la existencia de las ondas de radio. Cuatro años más tarde, Heinrich Hertz demostró empíricamente la equivalencia entre las ondas de luz y las ondas electromagnéticas, sentando así las bases definitivas para las radiocomunicaciones.

Como ya explicamos en un artículo anterior, aunque se realizaron múltiples experimentos sobre electricidad y magnetismo antes de Michael Faraday (figura 1), fue este investigador inglés quien descubrió la estrecha relación que existe entre ambos tipos de fenómenos. Fue precisamente Faraday quien descubrió que cuando en una bobina circula una corriente eléctrica, se produce un campo magnético proporcional a la corriente circulando, y a la inversa: cuando a una bobina se aplica un campo magnético externo, en sus extremos aparece una variación de voltaje (figura 2). Este descubrimiento, aparentemente tan sencillo, es la base sobre la cual funcionan prácticamente todos los aparatos eléctricos que nos rodean en nuestra vida cotidiana, desde el motor de un auto de juguete hasta los grandes trans-

gura 3). Esto, a su vez, se traduciría en la generación de una onda electromagnética que se origina en la carga eléctrica variable y viaja en todas direcciones (estos trabajos se publicaron en conjunto hasta 1873).

a la misma velocidad que la luz, lo que lo llevó a la conclusión de que la energía luminosa no era sino otra manifestación de este tipo de ondas

James Clerk Maxwell

Sus cálculos teóricos le permitieron determinar que esta onda electromagnética se propaga

Otro de los descubrimientos de Faraday, fue la inducción de oltaje en una espira en movimiento, lo que daría origen a las dinamos generadoras que se utilizan para la generación de electricidad. Campo magnético Electricidad inducida

formadores que sirven para distribuir el fluido eléctrico en las grandes ciudades.

Corriente variable

Los experimentos de Faraday

descubierto en forma teórica la estrecha relación que existe entre los campos eléctricos y magnéticos; postulando que una carga eléctrica en movimiento produciría en su alrededor un campo magnético variable, el cual, a su vez, induciría un campo eléctrico, y así sucesivamente (fi-

Los planteamientos de Maxwell En la década de 1860, el físico inglés James Clerk

Campos magnéticos (plano horizontal) Campos eléctricos (plano vertical)

Maxwell, con una gran lucidez que asombra incluso a los científicos contemporáneos, puso al

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Figura 2

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Figura 3

Figura 4

vamente en las cargas eléctricas en movimiento representadas por la chispa eléctrica se genera-

Las técnicas de Marconi fueron la base para el desarrollo de la radio.

Figura 6

gráficos (figura 7). Marconi viajó por toda Europa y América

ba una serie de ondas electromagnéticas, el aro receptor captaría parte de esta onda y la transformaría nuevamente en señal eléctrica, hacien-

Chispa inducida

promocionando su descubrimiento, hasta que a finales del siglo pasado y principios del presente

do saltar una chispa de menor tamaño, pero perfectamente sincronizada con la chispa principal Chispa eléctrica

Aro metálico receptor

(un salto imaginativo sorprendente para la ciencia de la época).

fue reconocido como el primero en desarrollar un uso práctico para las ondas electromagnéticas; por ejemplo, en 1899 logró establecer la comunicación entre Europa continental e Inglaterra por medio de ondas radiales, e incluso en 1901 consiguió una transmisión transatlántica entre Europa y América, hecho que definitivamente lo consagró como el padre de la radio (de

entre las puntas del aro receptor. Debido a lo rudimentario del experimento, Hertz tuvo que hacer grandes esfuerzos para localizar los puntos en que la inducción electromagnética sobre el aro metálico estuviera en su punto máximo; sin embargo, una vez obtenida la chispa inducida en el aro metálico, eso bastó para demostrar en la práctica la validez de las teorías de Maxwell. Precisamente, en honor a Hertz, se ha denominado con su nombre una de las variables fundamentales en el comportamiento de las ondas electromagnéticas (y en general de todo tipo de oscilaciones): los ciclos por segundo (figura 5).

Las ondas de radio y el espectro electromagnético

La telegrafía sin hilos

Tan sólo faltaba la comprobación práctica de estas teorías, y ésta fue conseguida por los experimentos de un físico alemán: Heinrich Hertz, quien utilizando una cámara de chispas y un aro metálico receptor (figura 4) corroboró la existencia de las ondas electromagnéticas. El fundamento de este experimento fue el siguiente: si efecti-

Incluso cuando Hertz descubrió la existencia de las ondas electromagnéticas, todos estos experimentos no pasaban de ser curiosidades de laboratorio; fue hasta que un investigador italiano, Guglielmo Marconi, quien al estudiar los descubrimientos realizados por Hertz, llegó a la conclusión de que las ondas electromagnéticas po-

demostrada la posibilidad de la comunicación a distancia sin necesidad de los cables hilos tele-

dían utilizarse para la transmisión instantánea de información a distancia (figura 6). Para conseguir la transmisión de datos por medio de ondas de radio, Marconi utilizó una cámara de chispas, la cual producía en su interior un arco eléctrico al aplicarle la señal de un capacitor. Para comprobar si efectivamente se podía aprovechar la onda resultante a distancia, le pidió a su hermano que llevara la cámara a un sitio alejado de su casa y detrás de una colina cercana, de modo que no hubiera contacto visual entre ambos: al momento en que se aplicó a la cámara de chispas una serie de pulsos de activación en código Morse, Marconi fue capaz de recibirlos con gran claridad, quedando así

hecho, para 1902 ya se había establecido un servicio de radio-cables regular entre Europa y América). Como reconocimiento a estos descubrimientos, Marconi recibió el Premio Nobel de física en 1909. A pesar del gran avance que representó para la época el desarrollo de la telegrafía sin hilos, aún quedaban diversos aspectos que resolver para que pudiera desarrollarse un sistema de radiotransmisión moderno, capaz de transmitir no sólo pulsos en código Morse, sino también sonidos, voces, música, etc. Tuvo que desarrollarse una rama de la física para que la radio comercial fuera una realidad: la electrónica. Concluye en el próximo número

Experimento de Marconi Cámara de chispas

Laboratorio de Hertz Hertz confirmó experimentalmente el concepto de onda electromagnética introducido por Maxwell, demostrando así que la electricidad puede transmitirse en forma de ondas. electromagnéticas.

Antena de recepción

Cuando la cámara de chispas comienza a funcionar, la antena recibe la inducción de voltaje y lo convierte en electricidad, de modo que se escucha en la bocina conectada en los extremos del lazo de recepción.

Heinrich Hertz

Figura 5

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Bocina captora

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Figura 7

DIODOS SEMICONDUCTORES Oscar Montoya Figueroa

Introducción

En este artículo revisaremos el principio de operación de los diodos semiconductores, concretando nuestra explicación en el funcionamiento y aplicaciones de los diversos tipos que actualmente se utilizan de manera común: rectificadores, zener, de corriente constante, de recuperación en escalón, invertidos, túnel, varicap, varistores y LED’s.

Recordemos que un semiconductor es un material (generalmente silicio o germanio) cuyas características de condución eléctrica han sido modificadas. Para esto, como sabemos, ha sido combinado, sin formar un compuesto químico, con otros elementos. A este proceso de combinación se le llama dopado. Por medio de éste, se consiguen básicamente dos tipos de materiales: tipo N, en los que se registra un exceso relativo de electrones dentro del material, y tipo P, en los que se presenta un déficit de electrones (figura 1). Los dispositivos electrónicos se forman con diferentes combinaciones de materiales tipo P y N, y las características eléctricas de cada uno de ellos están determinadas por la intensidad del dopado de las secciones de semiconductores, así como por el tamaño y organización física de los materiales. Gracias a esto es posible fabricar, por ejemplo, un transistor para corrientes pequeñas y otro para corrientes elevadas, aunque la forma básica de los dos sea la misma.

Diodos semiconductores Los diodos realizan una gran variedad de funciones; entre ellas, la rectificación de señales de

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Figura 1 Cuando a un material semiconductor se introducen impurezas (por ejemplo aluminio), sus características eléctricas son modificadas y entonces se genera un déficit relativo en su estructura. Al

Si +

P

Cuando se introducen impurezas de fósforo en un cristal semiconductor, se aumenta el número de electrones relativo.

Si +

+

+

N

Si

Si

P

Si

Si +

+

corriente alterna en fuentes de poder y en radios de AM, reguladores de voltaje, formadores de onda, duplicadores de voltaje, selectores de frecuencia, detectores de FM, disparadores, indicadores luminosos, detectores de haz, generadores láser, etc. Las aplicaciones de los diodos son muchas y muy variadas; de ahí la importancia de conocerlos más a fondo. Los diodos semiconductores, como su nombre lo indica, son dispositivos conformados por dos secciones de material semiconductor, una tipo P y la otra tipo N. Su nombre proviene de la contracción de las palabras “dos electrones”, en inglés. En la actualidad, la palabra "diodo" se utiliza de manera más amplia para definir a muchos dispositivos semiconductores que únicamente tienen dos terminales de conexión; esto, a pesar de que su formación interna sea de más de dos secciones de material semiconductor. A la sección P de un diodo se le conoce con el nombre de "ánodo", y a la sección N con el de "cátodo". Para entender la forma en que trabajan los diodos semiconductores, comenzaremos nuestro análisis a partir de un diodo de dos secciones de características generales. En un diodo, su sección N tiene impurezas que le permiten tener un exceso de electrones libres en su estructura; así, dicha sección se hace de cierta forma negativa. Y como en su sección P las impurezas provocan un déficit de electrones libres, la misma se torna positiva. Cuando no hay un voltaje aplicado en las secciones del diodo, se desarrolla un fenómeno interesante en la unión P-N: los electrones libres de la sección N se recombinan (se unen) con los huecos cercanos a la unión de la sección P. A esta recombi-

+

nación en la unión del diodo, se le denomina "dipolo". La formación de dipolos en la zona de unión, hace que en esa parte se registre un déficit de portadores; por eso se le llama "zona de deplexión" (figura 2). Cada dipolo tiene un campo eléctrico entre los iones positivo y negativo. Los electrones son repelidos por este campo, cuando tratan de cruzar la zona de deplexión para recombinarse con huecos más alejados del otro lado. Con cada recombinación aumenta el campo eléctrico, hasta que se logra el equilibrio; es decir, se detiene el paso de electrones del semiconductor tipo N hacia el tipo P. El campo eléctrico formado por los iones, se denomina "barrera de potencial"; para los diodos de germanio, es de 0.3 volts; para los diodos de silicio, es de 0.7 volts. Si se conecta una fuente de potencial eléctrico (por ejemplo, una pila o batería) a las terminales del diodo, de forma que el polo positivo de

Diodo semiconductor no polarizado

Anodo

Zona de deplexión

Símbolo esquemático del diodo rectificador

Anodo

directa, los electrones libres de la sección N y los huecos de la sección P son repelidos hacia la unión P-N debido al voltaje aplicado por la fuente externa. Si el voltaje de polarización es más grande que el valor de la barrera de potencial, entonces un electrón de la sección N cruzará a través de la unión para recombinarse con un hueco en la sección P. El desplazamiento de los electrones hacia la unión, genera iones positivos dentro de la sección N, los cuales atraen a los electrones del conductor externo hacia el interior del cristal. Una vez dentro, los electrones pueden desplazarse también hacia la unión para recombinarse con los huecos de la sección P, mismos que se convierten en electrones de valencia y son atraídos por el polo positivo del conductor externo; entonces salen del cristal (semiconductor P), y de ahí se dirigen hacia la batería (figura 3). El hecho de que un electrón de valencia en la sección P se mueva hacia el extremo izquierdo, es equivalente a que un hueco se desplace hacia la unión. Este proceso de flujo de corriente en el diodo se mantiene, en tanto exista la polarización directa con el valor de voltaje mayor a la barrera de potencial. Si el diodo está polarizado de manera inversa, los huecos de la sección P son atraídos hacia el polo negativo de la batería y los electrones de la sección N son atraídos hacia el polo positivo. Puesto que huecos y electrones se alejan de la unión, la zona de deplexión crece de acuerdo con el valor del voltaje inverso aplicado a las terminales del diodo. Por tanto, la zona de deplexión deja de aumentar cuando tiene una diferencia de potencial igual al valor de la tensión inversa aplicada. Con la zona de deplexión aumentada, no circula entonces corriente eléctrica; la razón es que el dispositivo, en cierta for-

Cátodo

N

P

P

Cuando el diodo se encuentra en polarización Si

+

Figura 3 Desplazamiento de los electrones en un diodo en polarización directa

diodo y el polo negativo a la sección P, entonces el diodo está polarizado de manera inversa.

Si

Si +

+

polo negativo con la sección N, se dice que el diodo está en polarización directa. Pero cuando el polo positivo se conecta a la sección N del

+

+

Si

la fuente coincida con la sección P del diodo y el

Cátodo

Figura 2

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ma, aumentó al máximo su resistencia eléctrica interna (figura 4).

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- - + + +

N

- - + + +

-

-

-

-

+

-

-

-

-

- Electrón + Hueco

Aunque de manera práctica consideremos que no hay flujo de corriente eléctrica a través del diodo en polarización inversa, realmente sí se genera un pequeño flujo de corriente eléctrica inversa. El calor del ambiente, hace que de manera espontánea se generen pares "hueco-electrón" suficientes para mantener un diminuto flujo de corriente eléctrica. A la corriente eléctrica inversa también se le conoce como "corriente de portadores minoritarios". Hay otra corriente que se genera de manera paralela a la corriente inversa, y es la eléctrica superficial de fugas; ésta es producida por impurezas en la superficie del cristal e imperfecciones en su estructura interna.

Cuando un diodo se polariza de manera inversa, no circula corriente eléctrica a través de él, y la barrera de potencial en la zona de deplexión se hace muy grande.

N -

P + + +

Zona de deplexión

+

-

Figura 4

Los diodos tienen un valor de voltaje inverso

cia abajo corriente en sentido inverso). La gráfi-

truye para operar entre voltajes no muy altos de

máximo, que puede ser aplicado en sus terminales sin ser destruido. Este valor depende de la construcción interna del diodo. Para cada diodo,

ca se divide en dos partes: la zona de polarización directa y la de polarización inversa. En la zona de polarización directa, se obser-

polarización directa, y entre voltajes en sentido

el fabricante especifica el valor de voltaje inverso. Para efectos prácticos, se considera al diodo

va que no hay conducción a través del diodo antes de que se alcance el voltaje del umbral de

como si fuera perfecto; es decir, en polarización

la barrera de potencial. Una vez que el voltaje

directa porque así no presenta resistencia eléctrica (permite el paso libre de la corriente); en polarización inversa tiene una resistencia infinita, y por eso no permite el paso de la corriente eléctrica. En la práctica se utilizan las dos formas de polarizar al diodo y se aplican voltajes y corrientes diversas, de manera que el diodo funcione dentro de diferentes puntos de operación, según sea la función que de él se desea. Si a un diodo en polarización inversa se le aumenta continuamente el valor del voltaje aplicado, se llegará al punto de ruptura; entonces el diodo conducirá de manera repentina y descontrolada la corriente eléctrica. Sabemos que en polarización inversa hay una diminuta corriente de fuga; pero cuando el valor del voltaje inverso aumenta, los electrones de la corriente de fuga incrementan su energía; y cuando los electrones adquieren energía suficientemente grande, chocan contra los átomos del material y así se liberan los electrones de éstos -que a su vez se suman a la corriente eléctrica de fuga. Este proceso se sucede en cadena; de modo que si un electrón libera a dos, éstos liberarán a otros dos

es mayor que este valor, la conducción de la corriente aumenta a pequeñas variaciones de voltaje. En la zona de polarización inversa, el diodo se mantiene sin conducir hasta que se llega a la tensión de ruptura en donde la corriente en sentido inverso a través de él, se hace muy grande. En la gráfica, podemos ver que el voltaje de ruptura es muy grande en comparación con la tensión de la barrera de potencial. En general, el diodo semiconductor actúa como un dispositivo no lineal, ya que su curva característica no tiene un comportamiento de crecimiento suave; más bien presenta variaciones abruptas, según el voltaje aplicado. Esta característica eléctrica del diodo es aprovechada por los fabricantes, para producir semiconductores con aplicaciones específicas.

y así sucesivamente; por eso es que la corriente crece muy rápido. Mediante una gráfica se puede representar el comportamiento del diodo en términos de corriente y voltaje. El fabricante de semiconductores proporciona una curva característica para cada tipo de diodo; en ella se representan las variaciones de corriente, dependiendo del voltaje aplicado en sentido directo e inverso. En la figura 5, se muestra la gráfica representativa de un diodo semiconductor. El eje horizontal representa el voltaje aplicado al diodo (hacia la izquierda indica el voltaje en polarización inversa, y hacia la derecha el voltaje en polarización directa); el eje vertical, representa la corriente que circula a través del diodo (hacia arriba indica corriente en sentido directo, y ha-

Diodos rectificadores Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más sencillos. Se cons-

Curva característica de un diodo semiconductor genérico Corriente en sentido directo

inverso que no alcanzan la tensión de ruptura. El nombre "diodo rectificador" procede de su aplicación, la cual consiste en separar los ciclos

Figura 6 Encapsulado 59-04

Diodo rectificador

positivos de una señal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. Pero du-

La banda sobre el cuerpo del diodo indica la terminal del cátodo.

rante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuen-

conducir una corriente en sentido directo de hasta un amper, soporta un voltaje de 30 volts y está encapsulado en un empaque de soldadura su-

cia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán. Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten un voltaje de corriente alterna en un voltaje de corriente directa. Entre las matrículas de los dispositivos que encontraremos están los 1N4001 y 1N4002, con un encapsulado plástico tipo 59-04 (figura 6). Los diodos rectificadores para bajas frecuencias tipo Schottky, son excelentes dispositivos cuando trabajan con señales de baja frecuencia; sin embargo, con fuentes de poder de alta frecuencia son útiles. También se utilizan como diodos de protección de polaridad y como diodos lógicos en circuitos tipo OR. El MBR2535CTL conduce en sentido directo hasta 25 ampers, soporta un voltaje en sentido directo de 25 volts y se encuentra encapsulado en un empaque TO220AC (figura 7). El modelo MBRS130TL3 puede

perficial tipo SMB (figura 8). Los MEGAHERTZ son un conjunto de rectificadores ultra-rápidos, diseñados para proveer gran eficiencia en la conmutación de señales de muy alta frecuencia en fuentes de poder; no obstante, también se utilizan como correctores de factor en circuitos de potencia. Un ejemplo de este tipo de diodos lo tenemos en el MURH840CT, que puede conducir una corriente en sentido directo de hasta 8 ampers, soporta un voltaje de polarización de hasta 400 volts y tiene un tiempo de recuperación 28 nanosegundos (tiempo necesario para conmutar entre estado de conducción y de no conducción). Los SCANSWITCH, son rectificadores ultrarápidos que ofrecen alto rendimiento cuando son utilizados en monitores de muy alta resolución y en estaciones de trabajo en donde se requiere de un tiempo de recuperación muy corto y de voltajes de polarización de 1200 a 1500 volts. Como ejemplo tenemos al MRU5150E, que soporta una corriente en sentido directo de hasta

Encapsulado TO-220 AC

Diodo encapsulado SMB, para circuitos de montaje superficial.

Voltaje negativo (polarización inversa) Voltaje positivo (polarización directa)

El cátodo esta conectado al cuerpo del diodo 1. Cátodo 2. Anodo

Corriente en sentido inverso

1

Rectificador SCHOTTKY

Figura 5

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Figura 7

18 17

El cátodo se indica con la muesca

2

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Figura 8

Figura 9

Figura 10

Diodo de germanio

+I

Una señal de AM puede rectificarse con un diodo, para obtener la información contenida en la envolvente.

Curva característica

Los diodos zener se polarizan de manera inversa Símbolo esquemático de un diodo zener

Señal del R. F.

Señal recuperada

+

+V

-V

-

Zona de ruptura zener

5 ampers, un voltaje de polarización de 1500 volts y tiene un tiempo de recuperación de 175 nanosegundos. El supresor de transitorios para sistemas de automóviles, es un dispositivo que ofrece protección de picos de alto voltaje en el sistema eléctrico del automóvil. La protección proporcionada por el diodo incluye el fenómeno denominado “LOAD DUMP” (carga de basura), que ocurre durante el desplazamiento del automóvil mientras la batería se mantiene desconectada del sistema. Un ejemplo de este tipo de diodos es el MR2535L, el cual soporta una corriente en sentido directo de hasta 35 ampers, un voltaje de polarización de 20 volts y una corriente de 110 ampers para un transitorio durante 10 milisegundos. La temperatura máxima a la que puede funcionar sin sufrir daños en su estructura, es de 110ºC. En el mercado de semiconductores han aparecido un nuevo tipo de diodos conocidos como SWITCHMODE. Se trata de rectificadores Schottky de potencia, para alta frecuencia y bajo voltaje; estas características se logran gracias a la unión de silicio y metal. A diferencia de las uniones clásicas de silicio – silicio, este tipo de diodos pueden conmutar en tiempos menores a 10 nanosegundos y se construyen para rangos de corriente que van desde 0.5 a 600 ampers y

uso como detector de señales de AM. Una señal de Amplitud Modulada transporta la información, modificando así la amplitud de una señal que sirve de transporte (Portadora). Cuando se recibe en un radio la señal, el diodo se encarga de separar los semiciclos positivos a partir de los cuales se separa la señal original. Si tiene oportunidad de observar la tablilla de circuito impreso de un radio de AM, fácilmente localizará el diodo de germanio -ya que éste tiene un encapsulado en vidrio transparente- (figura 9).

Diodos zener Los diodos zener basan su principio de operación en el efecto de emisión de campo intenso, el cual se produce debido a una alta concentración del campo eléctrico entre los átomos de la estructura cristalina del dispositivo. Un diodo zener es básicamente un diodo de unión, pero construido especialmente para trabajar en la zona de ruptura del voltaje de polarización inversa; por eso algunas veces se le conoce con el nombre de "diodo de avalancha". Su principal aplicación es como regulador de voltaje; es decir, como circuito que mantiene el voltaje de salida casi constante, independientemente de las

-I

polarización del diodo es mayor que el voltaje

Diodos de corriente constante Estos diodos funcionan de manera inversa a los diodos zener. En vez de mantener constante el voltaje en sus terminales, estos diodos mantienen constante el consumo de corriente; por eso se les conoce como "diodos reguladores de corriente". Son dispositivos que mantienen entonces constante el consumo de corriente, independientemente de las variaciones de voltaje.

Voltaje (Volts)

Matrícula

con voltajes inversos de hasta 200 volts. La unión soporta temperaturas que van de 125ºC a 175ºC; el cátodo del dispositivo siempre se conecta al

1.8 2.0

1N4678 1N4679

encapsulado. Un modelo muy sencillo de diodos rectifica-

la corriente sufra cambios. Para que el diodo zener pueda realizar esta función, debe polarizarse

2.2 2.4

1N4680 1N4370

dores construidos con germanio, tiene amplio

de manera inversa. Generalmente, el voltaje de

2.5

1N2222B

19

1N4692 1N756B 1N4696 1N4699 1N967B

corriente de salida -según sea necesario-, a fin de mantener constante la tensión de salida. Es importante hacer notar que los diodos zener se construyen especialmente para que controlen sólo un valor de voltaje de salida; por eso es que se compran en términos del voltaje de regulación. A continuación mostramos una tabla con los voltajes de regulación y la matrícula del diodo zener que le corresponde:

variaciones que se presenten en la línea de entrada o del consumo de corriente de las cargas conectadas en la salida del circuito. El diodo zener tiene la propiedad de mantener constante el voltaje aplicado, aun y cuando

ELECTRONICA y servicio

6.8 8.2 9.1 12 18

de ruptura; además, se coloca una resistencia limitadora en serie con él; de no ser así, conduciría de manera descontrolada hasta llegar al punto de su destrucción (figura 10). En muchas aplicaciones de regulación de voltaje, el diodo zener no es el dispositivo que controla de manera directa el voltaje de salida de un circuito; sólo sirve de referencia para un circuito más grande; es decir, el zener mantiene un valor de voltaje constante en sus terminales. Este voltaje se compara mediante un circuito mayor a transistores o con circuito integrados con un voltaje de salida. El resultado de la comparación permite definir la acción a efectuar: aumentar o disminuir la

20

ELECTRONICA y servicio

Todos los dispositivos señalados, tienen la capacidad de disipar una potencia de hasta 500 miliwatts. Se construyen en un encapsulado de vidrio tipo DO-35; mediante una banda sobre el cuerpo del diodo, se indica el cátodo. En los valores de voltaje proporcionados por los fabricantes, se consiguen diodos zener para voltajes de regulación de hasta 400 volts (figura 11).

Encapsulado en vidrio para un diodo zener DO-35

Figura 11

El diodo 1N5305 es regulador de corriente con un valor de corriente de 2 miliampers y un voltaje aplicable de 2 a 100 volts.

Figura 12

Figura 14 Los diodos varicap se utilizan en circuitos sintonizados, para realizar de manera automática la selección de señales de frecuencias específicas.

Los diodos de recuperación de escalon son utilizados como circuitos multiplicadores de frecuencia.

Diodos de recuperación en escalón

Con ayuda de los diodos varicap, se puede extraer la señal moduladora de una señal portadora de F.M.

El diodo de recuperación de escalón tiene un dopado especial, ya que la densidad de los portadores disminuye cuanto más cerca está de la unión de las secciones de semiconductor. Esta distribución poco común de portadores, genera un fenómeno conocido como “desplome en inverso”. Si se aplica una tensión de corriente alterna en las terminales del dispositivo durante los semiciclos positivos de la onda de corriente alterna, el diodo se comporta igual que un diodo rectificador común. Pero durante los semiciclos negativos, la corriente inversa aparece sólo durante un tiempo muy corto, reduciéndose repen-

Diodo de recuperación de escalon

Símbolo esquemático de un diodo varicap

Diodos túnel

términos del voltaje aplicado en polarización

más alta. Esta es la razón por la que los diodos de recuperación son ampliamente utilizados como multiplicadores de frecuencia; es decir, para circuitos en donde la frecuencia de salida es un múltiplo de la frecuencia de entrada (figura 12).

Diodos invertidos

energía que entrega la fuente de alimentación (figura 13).

Los diodos zener tienen voltajes de ruptura superiores a los 1.8 volts. Si se incrementa el nivel de dopado del diodo (o sea, si aumenta el número de impurezas en el cristal), se logra que el efecto zener de regulación se suceda cerca de los 0 volts. La conducción en polarización directa se logra a partir de los 0.7 volts; pero la conducción inversa (punto de ruptura) se inicia a partir de los –0.1volts. A los diodos que tienen esta característica se les conoce con el nombre de "diodos invertidos", ya que conducen mejor en polarización inversa que en polarización di-

Diodo varicap El diodo varicap es un dispositivo semiconductor que puede controlar su valor de capacitancia en

Los diodos túnel se utilizan como osciladores, debido a su característica de resistencia negativa.

Diodo túnel

recta. Una de las aplicaciones de los diodos invertidos, es para rectificar señales débiles cuyas am-

Señal recuperada

plitudes pico a pico se encuentran entre 0.1 y 0.7 volts.

Si durante su construcción a un diodo invertido se le aumenta el nivel de dopado, se puede lograr que su punto de ruptura ocurra cerca de los 0 volts. Los diodos construidos de esta manera, se conocen como "diodos túnel". Estos dispositivos presentan una característica de resistencia negativa; esto es, si aumenta el voltaje aplicado en las terminales del dispositivo, se produce una disminución de la corriente (por lo menos en una buena parte de la curva característica del diodo). Este fenómeno de resistencia negativa es útil para aplicaciones en circuitos de alta frecuencia como los osciladores, los cuales pueden generar una señal senoidal a partir de la

tinamente hasta cero. La corriente de desplome de un diodo de recuperación de escalón, está plagada de frecuencias armónicas; éstas pueden ser filtradas, para obtener una señal senoidal de una frecuencia

Señal de F.M.

inversa. Esto es, cuando el diodo se polariza inversamente no circula corriente eléctrica a través de la unión; la zona de deplexión actúa como el dieléctrico de un capacitor; las secciones de semiconductor P y N del diodo hacen las veces de las placas de un capacitor; la capacitancia que alcanza el capacitor que se forma, es del orden de los pico o nanofaradios. Cuando varía el voltaje de polarización inversa aplicada al diodo, aumenta o disminuye de igual forma la zona de deplexión. En un diodo, esto equivale a acercar o alejar las placas de un capacitor. Cuando las placas de un capacitor se separan entre sí, la capacitancia del mismo se reduce; pero si éstas se acercan, la capacitancia aumenta. El mismo efecto ocurre cuando se modifica la polarización al diodo. Los diodos varicap se controlan mediante el voltaje que se les aplica; por lo que el cambio de capacidad se puede hacer mediante otro circuito de control, ya sea digital o analógico. Las aplicaciones de los varicap son la mayoría de las veces en circuitos resonantes, los cuales permiten seleccionar una señal de una frecuencia específica, de entre muchas señales de diferentes valores. Este tipo de circuitos se encuentran comúnmente en videograbadoras y televisores, como circuitos de selección de canales; en radiorreceptores de FM, sirven para separar la componente de audio de la portadora de alta frecuencia, etc.

Figura 13

ELECTRONICA y servicio

21

(figura 14).

22

ELECTRONICA y servicio

Diodos varistores Los relámpagos que se producen durante una tormenta eléctrica, los motores eléctricos y los fallos comunes en la red de alimentación comercial, inducen picos de alto voltaje o variaciones en la forma de onda, en el voltaje de línea que llega a las casas. A tales picos y variaciones, se les conoce con el nombre de "transitorios". Un pico de alto voltaje tiene una duración muy pequeña, pero alcanza valores de 500 a 2000 volts. La continua presencia de transitorios en la red, poco a poco causa la destrucción de los circuitos que contienen los aparatos electrónicos; por eso es que para prolongar la vida de éstos, es necesario adecuar ciertas protecciones. En algunos casos se utilizan filtros entre la línea y el primario del transformador del aparato, o se ocupan circuitos estabilizadores de línea. Uno de los dispositivos empleados para estabilizar la línea, es el varistor; también es conocido como "supresor de transitorios". Este dispositivo equivale a dos diodos zener conectados en paralelo, pero con sus polaridades invertidas y con un valor de voltaje de ruptura muy alto (figura 15). Los varistores son construidos para diferentes valores de voltaje de ruptura; por ejemplo, un varistor con un voltaje de ruptura de 180 volts conectado a la línea comercial de 127 volts, se mantendrá como un dispositivo inactivo hasta que en sus extremos se presente un transitorio con un voltaje igual o superior a los 180 volts; entonces el dispositivo se dispara, conduciendo

Figura 15 Con ayuda de los varistores, se eliminan los transitorios de una señal de corriente alterna.

El color de la luz emitida depende del intervalo de energía del material; por ejemplo, el fosfato de galio arsenídico (GaAsP) emite luz de color rojo y el fosfato de galio (GaP) emite luz de

Transitorios

color verde. Los LEDs pueden emitir radiaciones desde el infrarrojo hasta la luz visible. Es im-

Línea comercial

Diodo varistor

Salida sin transitorios

muy pequeños. Son ideales para fuentes de alimentación de corriente directa. Como ejemplos de este tipo de diodos tenemos:

Símbolo esquemático de un led

• Matrícula SA5.øA, diseñado para protección en picos de voltaje inverso superiores a 5 volts. Es capaz de conducir en picos de hasta 54 ampers. • Matrícula SA11A, diseñado para protección en picos de voltaje inverso superiores a 11 volts. Puede conducir en picos de hasta 27 ampers.

Diodos emisores de luz Cuando un diodo semiconductor se polariza de manera directa, los electrones pasan de la sección N del mismo, atraviesan la unión y salen a la sección P. En la unión se efectúa la recombinación, en donde los electrones se unen a los huecos. Al unirse, se libera energía mediante la emisión de un fotón (energía electromagnética). Esta emisión de energía que en un diodo normal es pequeña, puede aumentar mediante la utilización de materiales como el galio, el arsénico y el fósforo en lugar del silicio o el germanio. Así, los diodos diseñados especialmente para emitir luz son conocidos como LEDs.

Durante la recombinación, en la unión del diodo se libera energía a través de la emisión de luz.

moto de videos, televisores o conexión de computadoras.

Otros tipos de LED En el mercado de semiconductores han aparecido versiones más complejas de LEDs; por ejemplo, el LED bicolor es un dispositivo de tres terminales dentro del cual se han incluido dos diodos en colores diferentes. Así, el LED puede

Los LEDs se polarizan de manera directa

Foton -

N

-

+

+

P R

Figura 16

ELECTRONICA y servicio

23

LED bicolor Rojo

Verde

portante resaltar que los LED´s se polarizan de manera directa y soportan un voltaje máximo al cual emiten la mayor radiación. Si se sobrepasa este valor, el LED puede dañarse (figura 16). Las aplicaciones de los LEDs son muchas; entre ellas, las siguientes: indicadores luminosos, displays alfanuméricos, transmisores para fibras ópticas, optoacopladores, en control re-

(su resistencia interna se hace casi cero) y reduciendo el efecto dañino del transitorio en el circuito. En suma, el varistor como dispositivo de protección recorta a todos los transitorios que se presenten en la línea; con ello, se evitan daños a los circuitos posteriores. Por ejemplo, el varistor V150LA2 está diseñado para suprimir picos de voltaje de corriente alterna superiores a los 150 volts. Hay un grupo de diodos llamados TVS (por las siglas en inglés de Transient Voltage Supresor), diseñados especialmente para suprimir los transitorios en líneas de corriente directa. Estos dispositivos son simplemente diodos zener con un voltaje de ruptura alto y con una buena capacidad de conducción de corriente en tiempos

Figura 17 Los diodos bicolor son un par de LEDs dentro de un mismo encapsulado.

24

ELECTRONICA y servicio

Cátodo 1 Anodo común

Cátodo

emitir un color rojo, un color verde; y si se encienden los dos al mismo tiempo, el LED puede emitir un color ámbar. Por esta capacidad de mostrar hasta tres colores, estos dispositivos son muy utilizados en paneles de control, teléfonos, estéreos, etc. (figura 17). Otro modelo de LED, es el tipo Flasher; al ser polarizado, enciende de manera intermitente. Dentro de él se ha incluido un circuito oscilador estable, que controla su emisión intermitente.

TELEFONIA CELULAR Oscar Montoya Figueroa

Introducción

La telefonía celular es uno de los servicios de la tecnología moderna que más rápidamente se han extendido en el mundo, ya que a partir de su introducción a principios de los años 80’s, el número de usuarios de este servicio se ha ido incrementando hasta llegar a las decenas de millones de usuarios, y no hay muestras de que esta tendencia disminuya. En este artículo hablaremos de manera general de qué son y cómo funcionan estos sistemas de comunicación.

La red telefónica es uno de los sistemas automáticos más grandes del mundo. Queda al servicio del usuario con sólo levantar el auricular y marcar un número, estableciendo de manera instantánea la comunicación con personas de cualquier continente. Esta red, además, es utilizada por otros sistemas que amplían las posibilidades de comunicación, como el facsímil y el Internet. Se calcula que existen más de 400 millones de teléfonos en todo el mundo, aunque la red telefónica no se ha desarrollado al máximo. Pero además de la telefonía alámbrica, existe una moderna infraestructura de telefonía celular, la cual ofrece los mismos servicios básicos (conferencias, Internet y facsímil), más otros adicionales (mensajes escritos, por ejemplo). El concepto de red de radio celular fue inventado en los laboratorios Bell, en Estados Unidos, en 1947. Pero fue después de 35 años que la tecnología permitió implementar el concepto de “célula” o “celda”, al montar la primera red analógica que se intercomunicaba mediante cables conductores de cobre y al fabricar los primeros equipos. La tecnología celular con sistema inalámbrico fue desarrollada por la compañía AT&T, con el propósito de lograr una mayor capacidad con

ELECTRONICA y servicio

25

26

ELECTRONICA y servicio

Figura 3

Figura 1 Líneas

F1 Tx Rx Tx Rx

F1 F3

Líneas

F2

F1 F3

F2

F2

F1 F3

F1 F3

F3

Líneas

Tx Rx

Terminal celular computarizada Tx Rx

celdas pequeñas de baja potencia y permitir que bandas de radiofrecuencia fueran reutilizadas. Otras ventajas que pronto se desarrollarían, incluyeron la posibilidad de teléfonos portátiles y terminales de bajo precio. Cuando los primeros sistemas en Chicago y Washington/Baltimore entraron en funcionamiento en 1983, algunas predicciones optimistas calcularon que habría cerca de un millón de usuarios en Estados Unidos para el año 2000; sin embargo, tan sólo en 1995 ya se habían alcanzado los 30 millones de usuarios.

Central telefónica

ción base con antenas encargada de recibir las llamadas y enviarlas hacia los teléfonos celulares que se mueven dentro de su zona. Cada estación base puede cubrir una área de entre 1.5 y 28 Km, dependiendo de la topografía y de los obstáculos de la zona (figura 2). Una de las ventajas de esta división de una zona en células, es la posibilidad de utilizar una porción muy pequeña del espectro electromagnético para proporcionar el servicio de telefonía. Veamos por qué. Para que dos estaciones transmisoras-receptoras anexas no se interfieran entre sí, es indis-

El principio básico de la telefonía celular

pensable que ambas utilicen frecuencias distintas de transmisión y recepción; en tal caso, las compañías de telefonía celular tendrían que contratar una gran cantidad de canales de comunicación para cubrir una zona muy extensa, lo que no resulta conveniente ni para las compañías ni para el usuario, por el consiguiente aumento en los costos. La solución a la que se llegó fue sumamente ingeniosa: se diseñaron las células de cobertura en forma semejante a un panal de abejas (figura 3), y se utilizaron sólo tres canales de comunicación, acomodados de tal forma que nunca se tuvieran dos células de una misma frecuencia juntas. Gracias a este procedimiento, los costos de instalación y mantenimiento se redujeron, logrando tarifas más accesibles para el usuario, al tiempo que se simplificaron los circuitos de recepción (que en vez de estar explorando un gran número de canales, sólo verifican la intensidad de los tres utilizados).

A su vez, las llamadas desde o hacia los teléfonos celulares son recibidas en el centro de conmutación que actúa como el cerebro del sistema. Cuando una estación base recibe la señal de una llamada desde un teléfono celular, la envía al centro de conmutación para que éste analice el número marcado y determine si se está llamando a otro teléfono celular o a un teléfono convencional; si la llamada está dirigida a otro teléfono celular, el centro de conmutación verifica cuál es la estación base más cercana al teléfono celular de destino y la envía allí (figura 4). En resumen, la llamada pasa del teléfono celular origen a la estación base de la celda en la que se encuentra ese usuario. La estación base envía esa llamada al centro de conmutación celular, el cual busca el teléfono celular del usuario destino y le envía la llamada a la estación base más cercana. Luego, esa estación le pasa la llamada al teléfono celular destino. Una vez que concluye la llamada, se libera el canal que había sido utilizado, pudiendo ser ocupado en cualquier momento por otro usuario que solicite comunicación o entre en la célula en el momento en que está realizando la llamada. La asignación de tal canal es asignada de manera automática por la computadora central. El hecho de que todo canal libre de una célula pueda ser ocupado en cualquier momento por uno u otro suscriptor, permite que el espacio radioeléctrico no se desperdicie, lo que sí sucede con las frecuencias privadas, pues es común que la persona a quien se le ha concesionado la utilice sólo unas cuantas veces al día.

El teléfono celular es un medio de comunicación electrónico similar al teléfono convencional, con la diferencia de que no requiere cables de conexión, sino que es inalámbrico. El enlace telefónico se lleva a cabo por medio de señales electromagnéticas de alta frecuencia, permitiendo al usuario la comunicación desde cualquier punto de la zona de cobertura sin importar si se encuentra en movimiento o en algún sitio específico (figura 1). El concepto de telefonía celular, se deriva de que en estos sistemas de comunicación el territorio de cobertura se divide en áreas llamadas celdas o células. En cada celda existe una esta-

Estación base

El cerebro del sistema controla el flujo de llamadas, asi como los tiempos para la facturación. Solicitud de llamada

1.5 a 28 Km Enlace

Celda, área de cobertura donde se considera óptima la recepción en la estación base.

Estación base

Figura 4

Figura 2

ELECTRONICA y servicio

27

Análisis del número y facturación

Teléfono celular

28

ELECTRONICA y servicio

Comunicación entre teléfonos celulares y teléfonos tradicionales

principio), consiguiéndose comunicaciones más rápidas y sencillas.

transferencia de llamadas se llama hand-off, y normalmente implica una pérdida en la comu-

Un aspecto importante que permite la automatización de llamadas entre teléfonos celulares y

Movimiento entre dos celdas

nicación de una fracción de segundo (llega al segundo en casos extremos); pero una pérdida

aparatos convencionales, es la estructura tan particular de la infraestructura telefónica. Como

Las explicaciones anteriores nos permiten en-

de señal de audio de esa naturaleza en una conversación telefónica no suele resultar grave; sin

tender qué sucede cuando el usuario del teléfo-

embargo, cuando se trata de la transmisión de

recordará, las líneas telefónicas convencionales están divididas en “sub-estaciones”, mismas que controlan todo el flujo telefónico de una zona determinada (figura 5). Estas sub-estaciones se identifican fácilmente por las tres primeras cifras de su número telefónico (si tiene curiosidad, consulte las primeras páginas del directorio telefónico de las grandes ciudades, y encontrará la sub-estación que corresponde a un número determinado, guiándose precisamente por sus

no celular está en un punto fijo dentro de la influencia de cierta repetidora; pero ¿qué sucede cuando el receptor está en movimiento? Supongamos el caso muy común de la persona que va hablando mientras conduce su auto. Para ejemplificar este caso, refiérase a la figura 3. Note que, en su trayectoria, el auto abandona una celda en la que se está utilizando la frecuencia 1 y entra en otra en la que se emplea la frecuencia 2. En este caso, cuando el receptor detecta que la señal que está recibiendo de la estación de frecuencia 1 se está debilitando, ras-

datos (por ejemplo, para el envío de documentos) sí se llegan a presentar problemas. Figura 6. Un caso especial se produce cuando un usuario de teléfono celular de una ciudad se desplaza a otra, la cual no está en el área de influencia de su proveedor de servicios de telefonía celular. En este caso, y gracias a convenios entre las empresas de distintas ciudades, una estación base de la localidad en que está el usuario detecta su teléfono celular, lo reconoce como de una compañía asociada y envía la señal a su centro de conmutación; desde ese momento, este

trea en los otros dos canales para localizar si ya está entrando en la zona de influencia de otra repetidora; en caso afirmativo, envía una señal de control a la estación de frecuencia 1, para que dirija la comunicación del usuario hacia la esta-

centro de conmutación lo reconoce como una llamada propia (aunque la facturación la lleva a cabo la empresa original). Este proceso se llama roaming. Las llamadas desde los teléfonos celulares en

ción de frecuencia 2 detectada, y una vez que se ha realizado esta conmutación, el teléfono desactiva el receptor de frecuencia 1 y cambia para recibir la señal de la estación de frecuencia 2. Este proceso se repite todas las veces que el usuario abandone la zona de influencia de una estación para entrar en otra adyacente. Esta

las que intervienen teléfonos convencionales, pasan por el centro de conmutación de la empresa local de telefonía. La llamada viaja del teléfono convencional a la central de conmutación respectiva a través de líneas telefónicas normales, de allí pasa al centro de conmutación de la compañía proveedora del servicio de telefonía celular. Dicha conexión puede ser de varios tipos: satelital, microondas, fibra óptica, etc. Luego, el centro de conmutación de telefonía celular localiza dentro de su red el teléfono celular del destinatario, envía la señal a la estación base más cercana y ésta transfiere la llamada al teléfono celular.

tres primeras cifras). Pues bien, cuando comenzó a aparecer la telefonía celular, las compañías proveedoras del servicio contrataron a la compañía telefónica local una o más sub-estaciones, de modo que todas las comunicaciones de sus usuarios aparentaran dirigirse a una zona específica; sin embargo, en realidad lo que se hace es enviarlas al centro de conmutación principal de la empresa, de donde se canaliza hacia las células correspondientes a los usuarios que utilizan el servicio. Es gracias a ello que podemos comunicarnos con un teléfono celular sin necesidad de marcar números adicionales (como sucedía al

B

D

A

Central secundaria 1-1

Central secundaria 1-2

Central secundaria 2-1

Central General 2

Central General 1

Central secundaria 2-2

La nueva “telefonía celular digital” Hasta hace poco, uno de los principales inconvenientes de la comunicación celular convencio-

Central secundaria 2-3

Central secundaria 1-3

nal, es que no había privacidad total; cualquier persona que deseara intervenir las llamadas de un determinado usuario era capaz de hacerlo con

Central secundaria 2-4 C

Figura 5

ELECTRONICA y servicio

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un equipo denominado “escáner de radio”, el cual se consigue fácilmente en tiendas especializa-

30

ELECTRONICA y servicio

Figura 6 Al cambiar de celda un celular en movimiento el CCM intercambia el control de una estación base a otra.

Celda

Celda

Estación base

Estación base

Zona de intercambio de celda nand-off

das. Recientemente, se han introducido en nuestro país los servicios de telefonía celular digital, técnica que permite la codificación de todas las transmisiones que se establecen entre el usuario y su estación base, de modo que si alguien trata de intervenir dicha llamada sin conocer el código de encriptación utilizado, tan sólo captará un ruido incomprensible. La telefonía digital también proporciona otras ventajas, por ejemplo: debido a que se puede enviar una mayor cantidad de datos en forma digital que por transmisiones análogas convencionales, los modernos teléfonos celulares digitales pueden llevar un control automático del “tiempo aire” que han consumido, para poder calcular fácilmente a cuánto ascenderá su facturación mensual; cuando un usuario recibe una llamada, puede saber desde qué teléfono proviene la llamada; igualmente, es posible aprovechar la pantalla del teléfono celular para recibir mensajes escritos como si fuera un “beeper”, etc. Por último, otra ventaja de la telefonía digital, es que resulta más adecuada para la transmisión de datos que la comunicación análoga convencional, lo que permitiría a sus usuarios a estar conectados a Internet (por ejemplo) sin preocuparse del fenómeno hand-off.

CAMBIO DE CABEZAS EN VIDEOGRABADORAS PANASONIC José Luis Orozco Cuautle

A manera de recordatorio

Usualmente, las cabezas de video en una videograbadora se encuentran montadas sobre un tambor de aluminio que cuenta con un motor ubicado en la parte inferior, el cual las hace girar a la velocidad apropiada. Sin embargo, la compañía Panasonic ha optado por colocar al tambor en un sitio diferente: la parte superior. En el cambio de cabezas, esta situación no debería sin embargo implicar obstáculos; mas como no siempre es así, en este artículo ofrecemos algunos consejos para llevar a cabo tal procedimiento con la mayor seguridad y rapidez posibles.

Tras retirar la tapa superior de una videograbadora convencional, el componente que más llama la atención por su tamaño es el tambor de aluminio, donde están colocadas las cabezas de video (figura 1). Este dispositivo gira a una velocidad de 1800 r.p.m. Como sabemos, las cabezas de video son pequeñas piezas encargadas del proceso de grabación y lectura de información de una cinta magnética. En los modelos más modernos del

Figura 1

ELECTRONICA y servicio

31

32

ELECTRONICA y servicio

formato VHS, se incluyen, además de las dos cabezas normales para el video, cabezas adyacentes para el manejo de las señales de audio o funciones especiales (pausa, cámara lenta, etc.) En el proceso de grabación, las cabezas se encargan de registrar las señales que provienen

Figura 2

Figura 4

El movimiento del Switch es activado por una señal de onda cuadrada que proviene del servomecanismo. Cabezas de video CH1

de los amplificadores de grabación -donde previamente fueron adecuadas tanto en intensidad como en frecuencia-. La grabación se realiza por medio de microscópicos segmentos helicoidales, denominados tracks. En el proceso de reproducción, las cabezas captan la información almacenada y la envían a un circuito amplificador; éste se encarga de elevar su nivel, hasta obtener un valor adecuado para poder enviarla a su procesamiento. De ahí, pasa al sistema de switcheo, donde, por medio de un interruptor electrónico, se selecciona la cabeza que en ese momento esté leyendo. El movimiento del switch, conocido como RF Switching Pulse (RF Swp), es activado por una señal que proviene del circuito del servomecanismo. Si con un osciloscopio extraemos esta señal en la salida del interruptor, podremos observar que es completamente plana (figura 2). Cuando una de las cabezas se ensucia, se rompe o se desgasta, genera problemas en las señales. Dependiendo de la cabeza dañada, las alteraciones pueden ser desde una imagen defectuosa hasta la carencia de audio Hi-Fi. Si se

CH2 RF SWP

SD420 de Panasonic, existe una pequeña placa que cubre la parte superior del tambor; justamente en esta placa se aloja el motor (figura 3). Aparentemente, este cambio no es un obstáculo para el cambio de cabezas. Pero si lo llega a ser, puede recurrirse a algunos tips que contribuyen a realizar el procedimiento con mayor seguridad y rapidez. Para remover el tambor, es imprescindible desconectar los cables que alimentan al motor y retirar la placa de la unidad stator; para esto, retire los dos tornillos que se encuentran en el interior de la unidad rotor (figura 4). Enseguida

Casi oculto en la parte lateral del cilindro retenedor, se encuentra un pequeño prisionero que debe ser extraído por medio de una llave Allen (figura 6). Una vez liberado este tornillo, puede retirarse el ensamble del tambor; aquí se

encuentran montadas las cabezas de video (figura 7A y 7B). En la figura 8 vemos el transformador rotatorio, donde se encuentra montado el tambor que sirve de acoplamiento para la señal de las cabe-

quite los tornillos que se observan en la figura 5, los cuales son los que propiamente fijan la unidad rotor; extraiga esta pieza. Y es justamente aquí donde podría usted tener problemas.

presenta uno de estos problemas, es indispensable sustituir ambas cabezas de video. Para extraerlas, en las videograbadoras convencionales sólo es necesario retirar unos tornillos que sujetan al tambor, así como algunos puntos de soldadura. Sin embargo, el modelo más reciente de la marca Panasonic implementa una modificación en la colocación del tambor, como explicaremos enseguida.

Cambio de cabezas de video en grabadoras modelo NV-SD420 La modificación principal en este modelo, radica en la posición del motor. En todas las videograbadoras anteriores, el motor se encuentra debajo del tambor; pero en el modelo NV-

Figura 3

ELECTRONICA y servicio

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Figura 5

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ELECTRONICA y servicio

Figura 6

zas de video y los amplificadores de las propias cabezas.

Ensamblado y reajuste Para ensamblar la máquina, ejecute el procedimiento anterior pero en orden invertido. Y no olvide colocar en su sitio cada uno de los tornillos que fueron retirados (figura 9).

Es importante señalar que cuando las cabezas de video son removidas, pueden presentarse problemas al reproducir las cintas; por ejemplo, cierta inestabilidad en la imagen (vibraciones tanto en la parte inferior como en la parte superior, o verticalmente). Por eso es necesario realizar un ajuste en las guías de entrada o de salida, según sea el caso. Para detectar dónde está el problema, con un osciloscopio se debe extraer del canal 1 la señal

Figura 8

de las cabezas de video, y del canal 2 la señal RF SWP. Así, se verifica que sea una señal de onda plana (figura 10). Si la señal que se obtiene en la salida de los canales presenta la característica que se muestra en la figura 11A, significa que

existe un problema con las guías de entrada. Si la forma de onda es como la que se muestra en la figura 11B, quiere decir que el problema se origina en las guías de salida. Por último, puede darse el caso de que el problema se esté originando tanto en las guías de entrada como en las guías de salida. Para verifi-

Señal de onda plana en la salida del Switch, con 30 Hz. y sus posibles variaciones. Señal onda plana

Mal

Mal

Mal

Figura 7A

Figura 9

Figura 7B

ELECTRONICA y servicio

35

36

ELECTRONICA y servicio

Figura 10

Figura 11

Figura 12 P2

Posible variación en la señal cuando la falla se localiza en las guías de entrada.

A

P3

INSTALACION DE AUTOESTEREOS, ECUALIZADORES Y AMPLIFICADORES DE AUDIO

Entrada

C

Salida

B

Cilindro P0 P4

Señal con problemas en las guías de salida.

D

E

F

carlo, mueva el control del tracking y observe la forma de onda de la señal respectiva en el osciloscopio. Si la variación obtenida no es plana, proceda a ajustar las guías marcadas como P2 y P3 en la figura 12, hasta obtener a la salida una señal de RF totalmente plana.

Guillermo Palomares Orozco

Prácticamente los auto-radios han desaparecido de los automóviles, para dar paso a equipos de alta fidelidad en los que se incluyen el radio mismo, el reproductor de cassettes, el reproductor de CD y el ecualizador, entre los más importantes. En este artículo, vamos a describir los aspectos prácticos de la instalación de estos modernos aparatos; para ello, explicaremos cómo instalar las bocinas, las conexiones eléctricas, el equipo reproductor en sí y el ecualizador, haciendo énfasis en algunos problemas que se pueden suscitar durante estas tareas. ELECTRONICA y servicio

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ELECTRONICA y servicio

La acústica en automóviles Es importante considerar que una buena acústica en un sitio tan cerrado como la cabina de un automóvil, no depende sólo de aspectos técnicos, sino también de tipo ambiental. El hecho de que el técnico tenga un conocimiento mínimo de estas limitantes, le permitirá elegir las condiciones técnicas más apropiadas para incrementar la calidad en la reproducción del sonido. El espacio reducido de los automóviles modernos, la ubicación lateral del conductor, los ruidos del automotor y las interferencias por líneas de alta tensión, lluvia y otros fenómenos naturales, son algunas de las condiciones ambientales que disminuyen una percepción adecuada del sonido. Por otro lado, las restricciones de tipo técnico se presentan al limitarse la reproducción por

Figura 1 En los dibujos puede apreciarse la difusión de las ondas sonoras según el lugar del coche en que estén instalados los altavoces y según el número de éstos que se hayan colocado. No hay que olvidar que si se colocan sólo delante, los pasajeros de atrás exigirán mayor volumen de sonido, lo que puede ser muy molesto para el conductor.

La batería debe desconectarse, para realizar conexiones y verificar que el freno de mano esté colocado; con esto último, se impide que el auto se deslice a causa de alguna pendiente. De igual importancia, es el uso de herramientas adecuadas para evitar romper componentes del vehículo; se recomienda tener mucho cuidado, para no rayar las partes plásticas del tablero o manchar los asientos con grasa al colocar los altavoces en la parte posterior.

Figura 3 También observe si la posición del altavoz será ocultada por el asiento o las piernas del conductor y los pasajeros.

Ventana Superficie de la puerta

Hueco Manija reguladora Hueco

abajo de los 100 Hz, especialmente en el frente de la unidad. También se atenúan las frecuencias por arriba de los 5 KHz, debido a las características de los materiales con que se fabrican los diversos componentes del vehículo; además, existe una alta direccionalidad de los tweert’s (altavoces para frecuencias altas y tonos agudos). Para corregir estos defectos, se han ideado múltiples sistemas. El más popular, es el ecualizador encargado de reforzar o disminuir espectros de audio para conseguir un sonido más "natural"; o bien, la colocación de bocinas de buena calidad en lugares estratégicos del auto para obtener un ambiente musical uniforme (figura 1). Existen componentes aún más sofisticados, que mezclan la señal de ambos canales y la entregan retardada entre los 4, 8 y 16 milisegundos

Consideraciones previas a cualquier instalación Es importante que antes de dar inicio a cualquier tipo de maniobra en el vehículo, considere ciertas reglas mínimas de seguridad para evitar percances. Dentro de las herramientas básicas, es indispensable un extintor. Como sabemos, la batería de un auto puede entregar corrientes de hasta 500 amperios; es decir, fácilmente se pueden incendiar alfombras o asientos de la unidad.

Canal central

Canal derecho

Canal derecho Bajo

hacia un altavoz central localizado en el tablero. Estos sonidos retardados suprimen sonidos indeseables causados por rebotes en el interior del automóvil (figura 2). A pesar de la existencia de condiciones que contribuyen a mejorar la reproducción del sonido (posición fija de los escuchas, condiciones constantes de espacio de audición, ruido de fondo constante), podemos concluir que la respuesta acústica en automóviles es por lo general demasiado pobre, dependiendo de cada modelo.

Canal izquierdo

Canal derecho

Canal derecho

Canal izquierdo

Figura 2

ELECTRONICA y servicio

39

Desarmadores tipo Philips de varias medidas. Pinzas de punta y corte. Puntas de desarmador eléctrico. Multímetro. Punzón para marcar lámina. Sierra caladora para lámina. Limas de desbaste. Lámpara de mano. Taladro eléctrico. Extintor. Pegamento de silicón (se adquiere en donde venden artículos para manualidades). · Cables para bocinas. · Cables de color (para identificar alimentación y tierra).

Instalación de bocinas

Bisagra de la puerta

Hueco

Lista de herramientas básicas del instalador: · · · · · · · · · · ·

Bisagra de la puerta

Hueco

Tape la apertura y cierre la puerta

Engranaje de la puerta Hueco Hueco

Recuerde que algunas partes pueden entrar en los huecos cuando la puerta está cerrada

na del sistema. Dichos agujeros son visibles cuando la tapa de la puerta ha sido removida (figura 3). Puede utilizar estas cavidades para el montaje de los altavoces, cuyas características dependerán del gusto y presupuesto del usuario; de cualquier forma, recomendamos el uso de bocinas coaxiales o triaxiales. Casi por regla general, en la parte trasera del auto se colocan dos bocinas redondas u ovaladas (llamadas de 6 x 9 pulgadas), justo abajo del cristal posterior para aprovechar el "baffle" for-

Generalmente, el usuario desea que se instalen bocinas en las portezuelas delanteras; esto es posible en la mayoría de las unidades. Para co-

mado por la cajuela (figura 4). Sin embargo, muchos automóviles no cuentan con las perforaciones para instalar estas bocinas; entonces tendrá que hacerlas usted mismo. Con el punzón, marque un círculo que servirá de guía para cor-

menzar, quite las manijas del elevador de las ventanas; si el auto cuenta con aditamentos eléctricos tales como antena, vidrios, desempañantes, etc., localice la pestaña de seguridad de cada uno de éstos y levántela con un desarmador; así podrá retirarlos, sin el riesgo de romperlos. Marque con un número o una letra tanto la pieza como el lugar del cual la retiró, a fin de facilitar su colocación posterior. Frecuentemente, las puertas están provistas

tar el metal y dar forma a las cavidades en que entrarán las bocinas; procure que el diámetro dibujado sea menor al tamaño de las bocinas, para que le sea más fácil ajustar éstas. Proceda entonces a cortar el metal con una segueta (manual o eléctrica). Sea muy cuidadoso en esta operación, ya que una rebaba de metal caliente puede estrellar el medallón del automóvil. Para conectar las bocinas al equipo de sonido, levante el extremo de la alfombra. A veces

de cavidades o agujeros para poder ajustar el desplazamiento hacia arriba y hacia abajo del

es necesario retirar los asientos para maniobrar mejor; o puede pasar el cable por las partes plás-

cristal de la ventana, y para reemplazar la cade-

ticas laterales de las portezuelas.

40

ELECTRONICA y servicio

Figura 4 Corte esquemático de un altavoz empotrable para el automóvil: 6

Cortesía: Pionner

5

de trabajo, ANTES de realizar cualquier movimiento. Así se comprobará que no tenga daños, y se

Figura 5

EXR-10

Conexión de 2 o 4 bocinas

evitarán sorpresas desagradables cuando ya tenga todo el tablero y los asientos desmontados.

Conexiones eléctricas

Altavoces posteriores

2

4 1 1. Bobina móvil del woofer resistente al calor. 2. Soporte de doble aislamiento. 3. Armazón exterior de aluminio fundido a troquel. 4. Woofer resistente a la humedad de 16 cm ø. 5. Altavoz de medios de cono de 44 mm ø. 6. Tweeter de cúpula de 22 mm ø.

La colocación del equipo reproductor de audio En la actualidad, casi todos los automóviles tienen dispuesto un lugar para el equipo de sonido. Quizá sea necesario colocar un adaptador al frente, cuando no exista compatibilidad entre las características de nuestro equipo y el radio originalmente instalado; esto es frecuente en automóviles Ford o Chrysler. Algunos modelos como el Tsuru austero de Nissan, no incorporan de fábrica un equipo reproductor de cintas; pero al remover la tapa del panel de instrumentos, se localizan los cables que viajan hasta la parte trasera para las bocinas opcionales; con esto, ya no hay que poner cableado trasero.

Altavoces frontales

De antena de auto

La disposición clásica de colores en el cableado para autoéstereos es la siguiente (figura 5):

3

Al bloque de control del revelador de alimentación de antena

Azul

Verde, gris, amarillo

-

Rojo: alimentación. Negro: tierra. Amarillo: back up (respaldo de memoria). Azul: Antena eléctrica o señal remoto para el amplificador - Verde, gris, blanco: conexiones de bocinas.

Fusible (1A) +

Amarillo

Fusible (3.5A) +

Es importante recalcar que NUNCA debe usarse como alimentación una línea que tenga que ver con el funcionamiento de la unidad. Imagine por

Rojo Negro

ejemplo que se conecta en los limpia-parabrisas; si por alguna razón se daña el equipo de audio, el fusible que lo alimenta se fundirá y se verá entonces limitado el uso de los limpiadores. O peor aún, si se conecta en la línea que alimenta a la bobina de alta tensión del motor; si ésta se llega a poner en corto, el automóvil se detendrá; así, de paso, se pone en riesgo al conductor y a los pasajeros. Siempre deberá poner un fusible de 3 a 4 amperios exclusivo para el

Rojo

Entrada de alimentación principal

Amarillo

Entrada de alimentación principal

Azul

Control principal relevador de alimentación de antena

Negro

Tierra

días; si la batería no es recargada, no podrá realizar dicho almacenamiento.

A la terminal +12V, que siempre es energizada

A la terminal de alimentación de +12V, que es energizada cuando la llave de encendido se introduce

-

Punto de tierra

Es importante que la impedancia de las bocinas

hacia arriba, significa que la terminal positiva de la pila es la terminal positiva de la bocina. Es importante tener mucho cuidado en la terminación de las conexiones, ya que la mayoría de los problemas que se registran en la instalación de autoestéreos, obedece a falsos contactos o a polaridad invertida en las bocinas o “an-

coincida con la del equipo en cuestión; por lo general, la salida es de 4 ohms. Si por ejemplo se conectan bocinas de 8 ohms, se producirá una pérdida de potencia y un calentamiento excesivo del equipo de audio. La unión de las bocinas con el aparato reproductor, debe hacerse cuidando que la polaridad sea correcta; es decir, el cable de señal positivo se colocará al lado positivo del altavoz. Una manera de identificar la polaridad de las bocinas

tenas” por soldaduras mal realizadas. En la medida de lo posible, evite los empalmes y las cintas; recomendamos preferentemente el uso de conectores, para un terminado más profesional. Otro error frecuente es la identificación equivocada de los cables (ya sea por confundir el cable común de bocinas delanteras con el de las traseras, o el positivo y el negativo de ellas), lo cual provoca que el balance de izquierda-derecha o el fader de las bocinas delanteras y/o tra-

de autoestéreos, radica en dejar éstos firmemente sujetos al tablero. Utilice la tira de metal que viene con cada aparato, para sujetarlo al chasis del auto. En los equipos desmontables, doble hacia adentro las lengüetas del riel; en aparatos

reproductor de cintas. La alimentación del autoestéreo se tomará de la caja de fusibles del auto, utilizando la línea denominada "accesorios" (ACC). El cable de tierra se debe atornillar firmemente en el chasis del vehículo, raspando la parte donde se quiere hacer la conexión a tierra. El cable de back up se conecta en una línea de alimentación donde no se interrumpa la energía en ningún momento, ya que su propósito es mantener un voltaje de respaldo para la memoria del radio (estaciones pre-seleccionadas, funciones especiales, etc.). En la misma caja de fusibles y con ayuda de un multímetro, busque la línea donde siempre exista voltaje. En el caso

fijos, apriete con firmeza las tuercas del frente. Una buena estrategia para prevenir proble-

de los equipos desmontables, este voltaje carga a una pequeña batería dentro del mismo apara-

en caso de que se les haya borrado la marca de identificación, consiste en conectar una pila de

seras no se pueda controlar. Se llegan a presentar también problemas de ruidos inducidos de-

mas, consiste en probar el equipo en el banco

to, permitiéndole guardar los datos hasta por 15

1.5V en sus extremos; si el cono se desplaza

bido a una mala conexión a tierra (figura 6).

El equipo reproductor de audio debe quedar en una posición idónea, accesible a la mano del conductor, pero que de ninguna manera interfiera con los controles del vehículo. Una clave para tener éxito en la colocación

ELECTRONICA y servicio

41

Interconexión de bocinas y del equipo reproductor

42

ELECTRONICA y servicio

Ejemplo 1 Amplificador

1

2

3

Ejemplo 2

Ejemplo 3

Ejemplo 4

Figura 6

al amplificador; la razón, es que se ha sabido de autos que se han incendiado a causa de que uno

4

de estos cables se atoró con el asiento, causando así un corto circuito; y al no haber fusible de protección, se drena corriente hasta quemar el auto.

Cable largo y fino

Los amplificadores cuentan con una línea lla-

Ejemplo 5

"

Ejemplo 6

"

Ejemplo 7

mada “remoto”, que debe ir conectada al cable del estéreo (azul) para permitir una operación simultánea del amplificador cuando se enciende el equipo. Casi todos los amplificadores modernos cuentan con salidas de alta impedancia con tomas RCA, cuyo uso es preferible en vez de conectar la salida de baja impedancia de bocinas del estéreo (figura 8).

Ejemplo 8

" Conectada a tierra de la batería = mal Todos los cables van a tierra

Ruidos en la reproducción

Ecualizadores Con el uso de ecualizadores en los automóviles, fue factible una reproducción de sonido en alta fidelidad. Las imperfecciones de acústica dentro de un vehículo, vinieron a ser amortiguadas con el uso de este aparato. El ecualizador es un igualador de frecuencias que, por medio de controles ajustables, da mayor nivel o enfatiza ciertas señales de audio y decrece el nivel de otras (figura 7). Normalmente se estila enfatizar frecuencias bajas o sonidos graves (menos de 500 Hz) y las frecuencias altas o sonidos agudos (8 KHz o más), así como decrecer los sonidos medios (2 a 4 KHz) correspondientes a la voz.

Una buena aproximación a la curva ideal (respuesta plana) con relación a la frecuencia, puede conseguirse ajustando adecuadamente el ecualizador.

Respuesta ideal Con ecualizador Sin ecualizador

Figura 7

En el mercado, podemos encontrar dos tipos de ecualizadores: con amplificador incluido, y el llamado "de paso" o mudo; aunque este último no cuenta con dispositivo amplificador, es más aceptado -y hasta puede ser la única opción en la mayoría de casospor cuestiones de fidelidad y de acoplamiento de impedancias. Para conectar este complemento, tome la alimentación del ACC del automóvil; con una toma lo más corta posible, conecte la tierra de todos los dispositivos al chasis.

El amplificador de audio Un amplificador de potencia (también llamado "fuente de poder") se intercala entre el ecualizador y las bocinas, para dar una mayor potencia a la señal y lograr el despliegue de un sonido más alto. Por lo general, se instala debajo de los asientos delanteros; pero cuando es muy grande, conviene instalarlo en la cajuela. La alimentación de este equipo se toma directamente de la batería, ya que es típico que se drene una corriente de 10 a 20 amperios; y si lo coloca en la caja de fusibles, sólo quemaría la línea de alimentación.

Hay ocasiones en que los equipos reproducen sonidos extraños cuando el motor está en marcha. Esta falla es común prácticamente en todos los modelos de autos y de estéreos. Para eliminarla, es imprescindible reconocer el tipo de ruido del que se trata. Existen dos tipos de ruidos: ruido electromagnético y ruido a través de los cables. Un método sencillo para precisar su origen, consiste en conectar todas las líneas de alimentación del equipo de audio a una batería independiente y encender el auto; si el ruido persiste, significa que es de tipo electromagnético; pero si se corrige o disminuye notablemente, se trata de un ruido a través de los cables. Esta labor de identificación, nos permitirá elegir la técnica correcta para solucionar el problema.

Batería Alimentación

Ecualizador

En este punto debemos ser extremadamente cuidadosos. Es necesario instalar un fusible exac-

Autoestereo Línea remoto

43

Bocina

Figura 8

44

sitivo a alimentar; si no se eligen los filtros indicados, se corre el riesgo de que se quemen continuamente. Si el ruido se introduce al sistema vía electromagnética, proceda a buscar las fuentes causantes. Una fuente poderosa son las bujías del motor que, como se sabe, producen chispas para la explosión de la mezcla aire-combustible dentro de los cilindros del motor; las chispas son generadas por la bobina (de 20 a 30 KV); y dado que tales pulsaciones son de alta frecuencia y sus respectivos armónicos son múltiples, es fácil que se comporten como emisores de ondas de radio que pueden ser fácilmente captadas por la radio de A.M. o por alguna cabeza de audio del cassette sumamente sensible. Otra fuente de ruido electromagnético, es el alternador; éste puede provocar interferencia, especialmente cuando no se le ha dado servicio. En ambos casos, es aconsejable sugerir al cliente que lleve a un centro de servicio mecánico su unidad, para que le cambien los cables de las bujías, corrijan algún contacto mal hecho en la máquina y den mantenimiento al alternador. Por otro lado, es buena técnica reubicar los cables de señal del equipo, alejándolos del arnés de cables (son la masa de cables que llevan voltajes a diversos lugares del vehículo). En automóviles VW sedan, que no tienen la batería ubicada en el compartimento del motor sino debajo del asiento trasero, el cable que conecta del generador hasta la batería maneja corrientes de 40 a 50 amperios; esto genera fuertes interferencias electromagnéticas. Para prevenir su inducción en las líneas de audio, deberá colocarlas en el lado opuesto de donde fluye este grueso cable.

ELECTRONICA y servicio

Como pudo usted advertir, la instalación de componentes en el automóvil es una labor que requiere de algo más que conocimientos básicos de electrónica; precisa también de herramien-

Amplificador

tamente en la toma de la batería, y no al llegar

ELECTRONICA y servicio

tre ésta y los aparatos. Es necesario asegurarse de que los filtros soporten la corriente del dispo-

Bocina

Caja de fusibles Alimentación

Para eliminar los ruidos por cable, instale en las líneas de alimentación un filtro de ruido en-

tas adecuadas, el conocimiento del aparato a instalar y nociones mínimas de mecánica.

Figura 1

Módulo sintonizador de F.M. Salida de FI 5.1 de 10.7 MHz.

C183

Armando Mata Domínguez

12 IF OUT

FRONT END PACK

M FRONT END C.B.

GND 3

GND

FM OSC

5

GND

13

GND

VT

6

7

FM +B

75Ω 300Ω

GND 4

FM

10

2

2

1 CON15 C159 0.01

R169 1K

GUIA DE FALLAS Y SOLUCIONES EN SISTEMAS DE COMPONENTES DE AUDIO

0.0047

Terminales de antena aérea

C149 Entrada de voltaje de sintonía

Línea de alimentación

Analicemos brevemente cada una de las secciones, enfatizando en qué consisten los agregados digitales y las fallas comunes que se presentan.

bandas de AM, FM y, en algunos modelos, la sintonización de la banda de onda corta. En la mayoría de aparatos, dicha sintonización se logra con sólo presionar las teclas Up/ Down ubicadas en el panel frontal, y auxiliándose con las indicaciones del display. En algunos casos la sintonización se hace con las teclas de memoria, en las que se han grabado previamente las estaciones seleccionadas por el usuario; esta

Sección conversora de radiofrecuencia Generalidades sobre los sistemas de componentes de audio

Como sabemos, esta sección es la encargada de permitir la sintonización de las estaciones de las

TC102

24P

R176

R175

4

3

AM L

14

9

10

11

13 VHF L

15

16

FM L

17

T.BASE

18

VHF H/L

8

19

P OUT

MUTE

7

4

CLOCK FREQ ADJ

100P

6

3 0

0.01

5

2 0

C168

AM IN

1

FM IN

2SC1815Y

C161 220P

VDD

2.4 C118

12 D10

0

R174

270

CLK

R118

Q104

decks), reproductor de discos compactos y ecualizador, entre los módulos más importantes.

45

30P

S

G

Q105

TC 102

20

EO

G

ISS 133

5

21

CE

D

22

DATA

R116 5.6K

23

24 X OUT

0.01

X IN

VT

C169

2

4.7K X3

100 Q104, Q105 PLL LPF 2SA1Q15(GR)

hacen al aparato más versátil y atractivo para el usuario. Obviamente, incluyen unidades de grabación y reproducción de cinta (los populares

ELECTRONICA y servicio

R119 470/63

C116 4.7/50

EO

R117 1K

X101 7.2M

las mismas que las de un radiorreceptor: sección conversora de radiofrecuencia, etapa de frecuencia intermedia, detectores de AM y de FM, y amplificador de audiofrecuencia. Dichos circuitos son polarizados o alimentados por la fuente de alimentación. En los componentes y minicomponentes de audio, cada una de estas secciones se modifica con el agregado de circuitos digitales; con éstos, se consiguen prestaciones adicionales que

C167 C163

La estructura básica de estos equipos es suficientemente conocida por estudiantes y técnicos en servicio electrónico. De hecho, las secciones son

2SK 246Y

En este artículo vamos a analizar brevemente las principales secciones de un sistema de componentes de audio, destacando los aspectos digitales de su operación. En cada caso se explican las fallas más comunes en estos equipos, así como las soluciones que en nuestra experiencia hemos observado; pero no pretendemos establecer una receta entre falla y solución. Es importante considerar que, puesto que a los sistemas de componentes de audio se les han agregado secciones digitales, es necesario seguir algunas precauciones en el manejo de los circuitos integrados, por ser éstos de la familia MOS.

IC103 LC7217 PLL

1881

5 (POWER ON) 1

7

Figura 2

46

ELECTRONICA y servicio

la misma queda dentro del circuito de integrado

variación de 2.8 a 7.8 voltios. Esta variación es el resultado de la operación de un circuito PLL, mismo que actúa cada vez que se presiona una

de frecuencia intermedia IC101 (figura 3). Al mismo tiempo que salen las señales de sintonía DATA, CLOCK y ENABLE, el micropro-

to oscilador y un mezclador, los cuales quedan integrados en un módulo denominado "sintoni-

sintonizador de canales de un televisor; esto se debe a que la selección de estaciones se logra

de las teclas SINT+ ó SINT-. Como es de suponerse, el microprocesador forma parte del cir-

cesador entrega información al display para que éste indique al usuario la banda y estación sin-

zador" (figura 1).

mediante la modificación del voltaje de sintonía

cuito, razón por la cual al proceso se le denomi-

tonizadas. Para memorizar estaciones, primero

na “sintonía digital”. A dicho proceso lo podemos sintetizar de la siguiente manera: cada vez que se presiona cualquiera de las teclas de sintonía, el microprocesador recibe la orden de entrada y, dependiendo del resultado, distribuye órdenes de salida hacia el circuito PLL y hacia el display. El circuito PLL, formado por IC103 en el circuito que se muestra en la figura 2, recibe las señales DATA, CLOCK y CIRCUIT ENABLE provenientes del microprocesador, para realizar entonces una división programable y una comparación de frecuencias. Se obtiene así el resultado en la terminal 21 de IC103, siendo una variación de décimas de voltio lo que determina el grado de conducción de Q105 y Q104; con esto, se modifica el voltaje de sintonía (VT). El complemento para que se logre el trabajo del sintonizador en FM, es la conexión de la antena aérea y el voltaje de polarización proveniente de la fuente de alimentación. La sintonización de AM se logra de igual manera, previa conmutación de la terminal 14 de IC103. Sin embargo, la sección sintonizadora se

se presiona cualquiera de las teclas MEM ubicadas en el panel frontal del equipo (figura 4) y enseguida se elige una estación; para borrar esta selección, se vuelve a presionar la misma tecla MEM. La operación del circuito se logra a través de IC851, el cual, como podrá observar en la figura 5, es el microprocesador asociado al display y al teclado. El microprocesador contiene un circuito de memoria que permite almacenar algunas funciones, tales como la programación de la hora, la programación de timer para el apagado o encendido programado y la memorización de estaciones. En lo referente a las estaciones memorizadas, las órdenes de sintonización se obtienen mediante las líneas DATA CLOCK y ENABLE, que parten del microprocesador, con el simple hecho de presionar cualquiera de las teclas MEM (previa programación por parte del usuario). Las fallas que típicamente se presentan en la sección de sintonía son las siguientes:

ubica fuera del módulo de FM; sólo una parte de

Falla 1: No es posible la selección de estaciones

C112

10/16

AM IF ADJ C142 0.01 C157 10/16

C120

+B

R43 330K

10K R100 27K

C129

R109 R11

33K

6.8K

3.9K

0.018(M)

R120

C135

R110

2.2/50

R122 15K

10/16

12

C121

R103 3.3K

1K

C113

C11 0.01

L 105 CFLZ 450 AM CFT

C141 0.01

1.5

1.1

1.5

13

14

15

R121

2

1.3

SD ADJ

16

2SC945LP Q101

3.9

AGC 17

18

0.01

2.7

AM RF 19

11

LED DRIVE

AM DET

4.7/50

20

S. METER AM IF

9.4

REG 21

3.3

8.3

S.CURVE AM MIX

BUF

10

C119 10K

AM ASC

9

8

POST AMP

Q.D.

LEVEL DET

LEVEL DET

22 1.6

9.3

IF

7

3.3/50

FM

3.6 6

5

4

R113

3

C144 2.2/50

C115

2

IC101 LA1265 5.5

C126 0.1/50

1

R108 9.4

C107

C106

1.01

R105 4.7K

L4

C109 22/16 C110

QUAD (S)

L3

R106 8FU450 82

QUAD (P)

0.01

(terminal VT del módulo) dentro de un rango de

plementarios de la sección en cuestión, están conformados por bobinas y varicaps. Por lo tanto, la unidad se diagnostica de manera similar al

330P C174

En la actualidad, los circuitos selectores com-

se con el control remoto. En el caso de la banda de FM, la sección está compuesta por un amplificador de RF, un circui-

CF 102

forma de sintonización, también puede realizar-

AM AMP

0.01 +B

IC FM IF DET AM OSC IF DET

CLOCK ADJ TP103

Primeramente, determine si el problema está en la sección de sintonía. Para ello, presione la tecla SINT+ o la SINT-; si observa que no existe cambio de dígito en el display, significa que el problema puede estar en el microprocesador; de lo contrario, la causa puede ser:

C114 0.01

1 1

AM TRACKING ADJ

AM VT ADJ C150 470P(PP)

L 101 AM A

OSC

a) Circuito PLL IC103 dañado (figura 6). Existen señales DATA, CLOCK y ENABLE provenientes del microprocesador, pero no cambia el voltaje de sintonía en la salida del circuito PLL. b) Transistor FET Q105 excitador abierto (figura

L5

R102 100K TC101 30P

KV 1260

C151 24P

C105 0.01

360

C172 0.01/50

D101 R101

D102 1SS133

AM

7). Existe cambio de voltaje de sintonía en la salida del circuito PLL, pero no hay cambio de Figura 3

ELECTRONICA y servicio

47

Figura 4

48

ELECTRONICA y servicio

VT en el sintonizador.

Figura 6

R117 1K

C116 407/50

R119

R175

13 VHF L

AM L

14

9

10

11

12

0

0

3

c) Módulo sintonizador dañado (figura 8). Hay cambio del voltaje VT, pero no existe selección de estaciones.

15

P OUT

8

16

FM L

AM IN

MUTE

7

4

17

VHF H/L

FM IN

6

3 0

18

T.BASE

EO

5

2

4

Falla 2 Sintonización con falta de selectividad (se sintoniza pero con ruido y fuera de cuadrante)

VDD

EO

C161 1 220P

24P

TC102 CLOCK FREQ ADJ

19

R174 4.7K X3

2SC1015Y

20

CLK

2.4 C118

21

DATA

R118 270

Q104

22

R176

30P

23 G

Q105

24 X OUT

S

TC 102

CE

0.01

G

X101 7.2M

D

X IN

R116 5.6K

2SK 246Y

100 C169

IC103 LC7217 PLL

2

5 (POWER ON) 1

7

la sulfatación provoca este problema. La solución más confiable consiste en reemplazar el dispositivo.

Sección de frecuencia intermedia y detectores de AM y FM

Al respecto, las causas más comunes son: a) Trimer TC102 desajustado (figura 9). Existe cambio de voltaje de sintonía, pero la estación sintonizada no coincide con el valor que se muestra en el display. b) Sintonizador dañado (figura 10). Aunque existen todas las condiciones de funcionamiento,

R117 1K

En esta nueva generación de equipos, la sección de frecuencia intermedia queda incluida en un circuito integrado; éste contiene las secciones para las diferentes bandas de sintonización, complementándose con algunos circuitos selectores externos formados con base en bobina y capacitor -aunque otros son del tipo cerámico- (figura 11).

C116 407/50 R119

49

MUTE

7

8

AM L

AM IN

6

VHF L

FM IN

5

FM L

0

VDD

4

0

EO CLK

3

2 0

2.4

P OUT

24P

C161 1 220P

13

VHF H/L

TC102 CLOCK FREQ ADJ

G

C118

2SC1015Y

Figura 5

ELECTRONICA y servicio

R118 270

Q104

15 14

T.BASE

Q103

30P

21 20 19 18 17 16

EO

FM +B

R115 8.2K

TC 102

CE

S R114 47K

Q103 FM/AM

Q105

DATA

G

X OUT

D

2.5 24 23 22

X IN

R116 5.6K

0.01

X101 7.2M

VT

C169

2SK 246Y

100 Q104, Q105 PLL LPF 2SA1015(GR)

9

10

11

12 D1

Figura 7

50

ELECTRONICA y servicio

Figura 11

TC102 CLOCK FREQ ADJ

24P

R105 4.7K C112

10/16

R103 3.3K 10/16

12

C109 22/16 C135

0.018(M) R43 330K

R110 R100 27K

C129

R109 R11

33K

6.8K

C121

1.5

1.1

2.2/50

1.5

13

14

15

1K

16

0.01

17

18 2

2SC945LP Q101 R121

SD ADJ

Salida de F.I. de 455 KHz (A.M.)

LED DRIVE

C119 10K

AGC

19

1.3

8.3

9.3

AM DET

AM RF

L 105 CFLZ 450 AM CFT

C141 0.01

S. METER AM IF

3.9

11

3.3/50

20

S.CURVE AM MIX

4.7/50

21 2.7

3.3

1.01 C107 REG

10

Entrada de señal

470/6.3

0

0

5

6

8

10

11

12

13

AM L

9

14

VHF L

AM IN

7

15

P OUT

4

16

FM L

3

MUTE

VDD

2

FM IN

EO

G

EO

C161 1 220P

17

VHF H/L

C118

2SC1015Y

18

T.BASE

2.4

CLK

R118 270

DATA

30P

20 19

CE

Q104

Q105

21

X OUT

S

TC 102

24 23 22

X IN

G

BUF

9

8

2.5 X101 7.2M

D

0.01

2SK 246Y

100 C169

LEVEL DET

7

C144 2.2/50

POST AMP

Q.D.

AM ASC

22

3.6 6

5

4

IF

LEVEL DET

1.6

En este caso, la causa más común es que la bobina de cuadratura L4 está desajustada o dañada (figura 13). El daño ocurre por desvalorización del capacitor asociado, el cual se torna negruzco por efecto de envejecimiento. Si bien el problema se soluciona con sólo retocar el núcleo de la bobina (o sea, reajustarla), a veces será necesario reemplazarla. Otra opción, es reemplazar el capacitor asociado en paralelo; en tal caso se recurre a uno nuevo de cerámica del tipo de lenteja, el cual por su tamaño no puede incluirse dentro de la

La finalidad de esta sección, es filtrar y amplificar las señales provenientes del circuito conversor de radiofrecuencia, para después extraer los mensajes o señales de audio. Esto ultimo es responsabilidad de los circuitos detectores. En la figura 12, puede observar el seguimiento de señales en los modos de AM y de FM. Las fallas típicas de esta sección son las siguientes:

3

C11 0.01

C149

2

C113

Falla 1: Sintonización de estaciones en FM con bajo volumen, distorsión y fuera de cuadrante

(TU OUTPUT) TP102

R169 1K

C159 0.01

L4

IC101 LA1265 5.5

R108 9.4

9.4

CON15

R116 5.6K

C106 0.01 R104 100

C143

2.8

1

2.3

FM

16K

2

1

R107

2

(D.C. BALANCE) IP101

GND

10

FM OSC

5

GND

13

GND

6

FM +B

7

VT

FM

75Ω 300Ω

GND 4

1/50

GND 3

QUAD (S)

L3

FRONT END PACK

R113

QUAD (P)

C115

CF 101 GFE10.7 MA5

CF 102

DC BALANCE ADJ

12 IF OUT

M FRONT END C.B.

FM MONO DISTORTION ADJ

C126 0.1/50

0.0047

Figura 10

R106 8FU450 82

Figura 8

C183

bobina sino que se debe colocar externamente por el lado contrario de ésta. Los valores comunes que pueden utilizarse son: 33, 39, 47, 56, 68 u 82 pf; la elección depende del valor que permita el ajuste correcto (figu-

0

Figura 9

ELECTRONICA y servicio

51

ra 14).

52

ELECTRONICA y servicio

Falla 2: No hay sintonización de estaciones en FM; sólo se escucha ruido La causa más común de esta falla, es un daño en el filtro cerámico CF101; el estropeamiento ocurre, porque este componente se abre de manera interna. La única solución es el reemplazo;

AM IF AGC

C141 0.01

C112

C109 22/16

R106 8FU450 82

CF 102 1.3

3.3

1.1

10/16

R103 3.3K 10/16

12

C135

0.018(M) R43 330K

R110 R100 27K

C129

R109 R11

33K

6.8K

C121

1.5

C113

C11 0.01

L 105 CFLZ 450 AM CFT

13

14

El control de volumen y los sistemas de ecualización

2.2/50

1.5

SD ADJ 15

Las señales provenientes de los circuitos detectores de AM y FM, llegan al circuito selector IC251 e IC252. Se trata de un circuito integrado cuya conmutación queda determinada por el microprocesador, dependiendo de la función seleccionada por el usuario (figura 16). Después de seleccionar la fuente de audio, la señal llega al sistema de control de volumen. Sea de tipo potenciómetro o digital, éste puede ser regulado mediante el control remoto inalámbrico. El control de volumen de tipo digital queda asociado al microprocesador, y es comandado

1K

2

3.9

16

0.01

17

18

2SC945LP Q101 R121

2.7

AM DET

C119 10K

AM RF 19

20

Salida de señal de audio

LED DRIVE

3.3/50

REG 21

11

R113

AM MIX

22

10

S. METER

4.7/50

R107

8.3

9.3

S.CURVE

AM ASC BUF

9

8

7 POST AMP

Q.D.

LEVEL DET

LEVEL DET

(TU OUTPUT) TP102

6

5

4

IF

2.2/50

C115

3

3.6

Entrada de señal de RF de AM

por fortuna, el filtro cerámico es una parte compatible entre las diferentes marcas de equipos (figura 15).

únicamente por las teclas VOL+ y VOL-. Al ser pulsadas, éstas provocan que el sistema de control envíe señales codificadas a través de la línea de datos en serie, rotulada DATA; ésta se

2 FM

AM ASC REG 21

20

7

9

8

S.CURVE AM IF

AM DET

AM RF

AGC

SD ADJ

18

17

16

15

14

Falla 1: No hay audio Las causas más comunes son:

R106 8FU450 82

1.3

10

S. METER

AM MIX

19

Las fallas comunes que suelen presentarse en estos circuitos son las siguientes:

A

B

C

Funció n

0

0

0

Tuner

2.2/50 11

POST AMP

Q.D.

LEVEL DET

BUF

8.3

9.3

3.6 6

5

4

complementa con las líneas CLOCK y LATCH. Dichas señales llegan al circuito integrado de volumen, que internamente cuenta con un conjunto de circuitos flip-flops; éstos, a su vez, convierten la línea serie en línea paralelo, para después llegar las señales a un convertidor digital/ análogo. El resultado es el que determina la ganancia de la señal de audio (figura 17). El sistema que controla el volumen a través del potenciómetro, es el método típico. En éste se agrega un motor del tipo bidireccional, que se maneja por control remoto; así, el microprocesador y el circuito drive son asociados (figura 18).

Tabla de verdad

C144

3.3

1.01

3 IF

LEVEL DET

22

L4

IC101 LA1265 5.5

R108 9.4

C107

1/50

1

QUAD (S)

L3

R105 4.7K

C106 0.01 R104 100

2.3

2.8

C143

QUAD (P)

CF 102

Bobina de cuadratura CF 101 GFE10.7 MA5

Figura 15

C144

C126 0.1/50

16K

(D.C. BALANCE)

1.01 C107

2 FM

1.6

L4

IC101 LA1265 5.5

R108 9.4

9.4

IP101

1

QUAD (S)

L3

R105 4.7K

C106 0.01 R104 100

1/50

2.3

2.8

C143

QUAD (P)

Figura 12

FM MONO DISTORTION ADJ

DC BALANCE ADJ CF 101 GFE10.7 MA5

13

0

0

1

Video auxiliar

LED DRIVE

0

1

0

C.D.

12

0

1

1

Deck o tape

1

0

0

Photo

Figura 13

Figura 14

ELECTRONICA y servicio

53

54

ELECTRONICA y servicio

Figura 16

Figura 17 C Audio L IN

potenciómetro; en este caso, se ha dañado el circuito drive del motor de rotación.

Audio L OUT

Audio R Audio R

Falla 3: Equipo bloqueado (no enciende y no se puede accesar ninguna función)

INSTALACION Y CONFIGURACION DE MONITORES

La causa usual de esta falla, es que las teclas VOL+ o VOL- se encuentran en corto. En ocasio-

Data Clock

a) Circuito selector de funciones dañado. Comúnmente, el circuito se abre; esto impide el paso de la señal de audio. Una prueba contundente, consiste en puentearlo entre las terminales de entrada y las terminales de salida. b) Circuito de control de volumen digital dañado. De igual manera, este circuito se daña y entonces se pone en corto. La solución es reemplazarlo.

Falla 2 Aumento o disminución de volumen por sí solo La causa más común de esta falla, se encuentra en el sistema de control de volumen de

F

PIN3

MOTOR C. B.

1

(VR1) L1 470µH

C205 47/10 BP

TO B FRNT C.B CON 4-1

5

2

M

AT MOTOR ON

VOLUMEN C.B.

PINS

VOLUMEN

L OUT 1

R OUT 3

5

GND

4

R

R201 100

R202 100

C202 4.7/50

R204 3.9K

R203 3.9K

R207

D 2SK246 GR X2 S

S

La sección de ecualización se localiza antes del control de volumen, y a veces es de tipo analógico. Al estar formada por una combinación de potenciómetros de un solo valor asociados a capacitores de valores diferentes, forma

4.7/50 C201

Figura 18

Leopoldo Parra Reynada

distintas constantes de tiempo que bloquean o permiten el paso de frecuencias distintas hacia la etapa final de audio. El mismo circuito existe en versión digital, en cuyo caso basta con presionar las teclas asociadas para lograr la ecualización que se desea. No obstante, existen programas prefijados por el fabricante (Pop, Rock, Jazz, Classic, etc.) cuya ecualización ha sido ajustada de acuerdo con diversos estudios sonoros. Además estos sistemas en ocasiones se refuerzan con las modalidades de BBE y DBE, que es algo similar a los antiguos controles de graves y agudos. La misma señal de audio se puede modificar con el agregado de la función KARAOKE (palabra japonesa que significa "audio sin voz"). Con dicha función, cualquier reproducción de audio se comporta como una verdadera pista de audio que contiene sólo música; entonces, el usuario puede agregar su voz a través de un micrófono externo.

330

Q202 100 G

1

C203

D

R205 47K

G

R206 47K

Q201

2

+

VRI-2

VRI-1

TO B FRNT C.B CON 5

3

-

50KA

220/10

S GND 2

L

PIN 6

E

CON6

L2 470µH

nes, la misma falla se produce cuando el equipo cuenta con sistema de control de volumen de perilla tipo Jog; de ser así, significa que el uso continuo provoca el problema. Es importante que cuando esto se sospeche, el sistema sea desconectado; así, el bloqueo del equipo debe corregirse.

Sección amplificadora de audio No hablaremos de esta sección, en virtud de que en el número anterior de Electrónica y Servicio dedicamos un artículo exclusivo al servicio en la etapa de salida de audio en minicomponentes. Le sugerimos lo consulte.

ELECTRONICA y servicio

55

La evolución de los monitores

En este artículo se hace una revisión de los principales conceptos involucrados en la pareja monitor-tarjeta de video de computadoras PC; simultáneamente, se dan algunos consejos prácticos para la elección de este periférico de salida de datos. Por último, se muestra cómo instalar y configurar un monitor tanto para el modo DOS como para Windows 3.1 y Windows 95. El tema básicamente está dirigido a quienes se inician en el servicio a computadoras personales. 56

ELECTRONICA y servicio

Las primeras computadoras eran enormes aparatos con una serie de componentes asociados, que en nada se parecían a la estructura actual de una computadora personal, con su unidad de sistema, su teclado, su ratón y su monitor. En efecto, la inclusión del monitor en la arquitectura de los sistemas de cómputo, es el fruto de graduales avances en la tecnología informática y en la fabricación de los circuitos encargados del manejo de señales. De manera resumida, en la tabla 1 se muestra cómo se fue dando el cambio de los diversos medios utilizados para la expedición de datos, hasta llegar a los actuales monitores. Igualmente, en la tabla 2 se indica la evolución de los monitores utilizados en computadoras PC o compatibles. Cabe señalar que en los más recientes tipos de monitores (SVGA, UVGA y superiores), se llegan a incluir diversas prestaciones, que van desde una reducción significativa de las radiaciones hasta el uso de controles digitales, la construcción de circuitos más eficientes y de menor consumo de energía, etc. Definitivamente, las primeras pantallas TTL han quedado muy atrás. Sin embargo, no basta con adquirir por ejemplo un monitor UVGA para que automáticamente

Tabla 1 Dispositivos y medios empleados para la expedició n de datos Máquina central

Medio utilizado para expedició n de datos

Características principales

Observaciones

Luces parpadeantes en un tablero

Las lámparas que se utilizaban producían mucho calor; como solían fallar, tenían que ser cambiadas constantemente. Para operar la máquina e interpretar los resultados expedidos, se requería de personal especializado.

Aunque sirvió para las necesidades de la é poca, implicaba alto riesgo de error humano y continuas fallas de las lámparas.

2. Computadora tipo estante

Cinta de papel perforado

Por medio de un có digo de puntos, la computadora imprimía en la cinta los resultados.

No se dependía de la atenció n de un operador. Aunque los resultados podían ser vistos por cualquier persona (puesto que estaban impresos), su interpretació n requería de conocer el có digo de comunicació n establecido con la computadora.

3. Computadora tipo

Haciendo uso de la impresora tipo té lex, los datos se imprimían en papel.

Podía imprimir letras y números entendibles para cualquier persona. El tiempo de espera entre el momento que la computadora empezaba a expedir los resultados y el momento en que é stos eran totalmente impresos, podía ser de algunos segundos y hasta varios minutos.

Cualquier persona podía utilizar la computadora, pues con poco entrenamiento era capaz de entender las operaciones básicas del sistema. Entonces é ste dejó de ser só lo una curiosidad acadé mica, y quedó al alcance de las grandes corporaciones.

En vez de recibir señ ales desde la antena, el televisor recibía señ ales desde una computadora.

El televisor es el antecesor inmediato de los monitores de computadora. La informació n enviada por el sistema al televisor, aparecia instantáneamente en la pantalla de é ste.

1. ENIAC (mediados de los añ os 40´ s)

4. ComputaPantalla de dora tipo televisor mini-consola

la computadora expida una mayor resolución y

ra, hemos incluido la tabla 3, así como las si-

un mayor número de colores. Este aspecto está relacionado directamente con un elemento que interactúa de forma estrecha con el monitor: la

guientes descripciones.

Tamaño de la pantalla

tarjeta de video, de la que hablaremos más adelante.

Existen dispositivos de sólo 9 pulgadas diagonales y otros de 30 ó más. Como cada uno de

Consejos básicos para la elección de un monitor nuevo Con la intención de orientarle sobre la correcta elección de un monitor nuevo para computado-

Factores a considerar en la elecció n de un monitor nuevo Requerimiento

TTL monocromático

Características principales Podía desplegar letras, números y símbolos de escasa complejidad,en tono verde o amarillo. Pantalla de aspecto poco atractivo, que podía expedir una matriz de 80 x 25 puntos (hasta hacer un total de 126,000 puntos)

Velocidad mínima de refresco: 60 cuadros por segundo

a) Punto de venta b) Textos c) Sistemas domesticos

Primer tipo de monitor utilizado en la plataforma PC (específicamente, con máquinas XT)

Tipo de transmisió n: no entrelazada

Si es de menos, mejor. Se calcula dividiendo la máxima frecuencia horizontal entre el número de renglones de la resolució n a utilizar. La resolució n a la que se usaráel monitor debe ser soportada por é ste en modo no-entrelazado.

Tipo de controles: normal

Origen: de marca

Cuenta con respaldo de servicio.

Origen: gené rico

Por costar menos, puede adquirirse uno con mayores prestaciones que los de marca. No tiene respaldo de servicio.

Tamañ o de pantalla: 17, 20 o 21 pulgadas

Para uso profesional

Gama cromática: a color

Nace a mediados de los añ os 80´ s, cuando la industria de programas de computadora había crecido notablemente. La pantalla del monitor se dividió en un arreglo de 640 x 350 pixeles; o sea, un total de 224,000 puntos individuales, con una variedad de 16 colores distintos.

Inicialmente desplegaba una resolució n de 320 x 200 pixeles con una profundidad de 256 colores, o una VGA (Video Graphics pantalla de 640 x 480 pixeles a 16 colores. Pero con la Array o Arreglo rápida evolució n de las tarjetas manejadoras de video, Gráfico de Video) pronto se volvió estándar la pantalla de 640 x 480 a 256 colores, que es la resolució n a la que se ejecuta la mayoría de las aplicaciones multimedia.

En 1987, cuando apareció el VGA, el mundo de los monitores sufrió una transformació n que hasta el momento se mantiene como el estándar internacional en plataforma PC.

Resoluciones de 800 x 600, 1024 x 768, 1200 x 1600 pixeles, y hasta más. La profundidad de color se ha incrementado hasta alcanzar las decenas de miles e incluso millones de tonos de color distintos en una misma imagen.

A color, só lo para juegos y aplicaciones que lo requieran.

Plataforma en que se utiliza: estándar (para PC)

Es la é poca en que las máquinas XT son sustituidas por las AT, que incorporaban el microprocesador 80286. Esta resolució n gráfica permitió el desarrollo de aplicaciones como las primeras versiones de AutoCAD y la presentació n de diversos ambientes gráficos de trabajo, entre los que destacan QuarterDesk, GEO y la primera versió n de Windows.

SVGA (Super VGA) UVGA (Ultra VGA) y superiores

Gama cromática: monocromático

Emisió n de ondas electromagné ticas: normal

Gracias a los monitores CGA, se desarrolló una nueva faceta de software: los juegos de computadora.

EGA (Enhanced Graphics Adapter o Adaptador Gráfico Mejorado)

Observaciones Es el nuevo estándar para PC´ s

Distancia entre puntos: 0.26 a 0.28 mm

Observaciones

Desplega gráficos de baja complejidad. En su pantalla el área de imagen se dividía en pixeles. Los pixeles se acomodaban en una matriz de 320 x 200, dando un total de 64,000 puntos individuales en cada pantalla.

CGA (Computer Graphics Adaptor o Adaptor Gráfico de Computadora)

Características estándar Tamañ o de la pantalla: 15 pulgadas

Resolució n: 800 x 600 (SVGA) y 1024 x 768 (UVGA)

Evolució n de los monitores en computadoras PC o compatibles Tipo de monitor

ellos tiene una aplicación muy específica, de ésta depende el tamaño de pantalla que se elija. Pero hay que hacer una aclaración pertinente. Cuando el fabricante especifica que el monitor es de 15 pulgadas, por ejemplo, nos está diciendo que eso es lo que mide, de esquina a es-

Resolució n:800 x 600 (SVGA), 1024 x 768 (UVGA) y superiores Distancia entre puntos: 0.26 a 0.28 mm

d) Auto-edició n e) Animació n por computadora f) Planos arquitectó nicos

Velocidad mínima de refresco: 60 cuadros por segundo Tipo de transmició n: no-entrelazada Tipo de controles: digital

Más velocidad de refresco y mayores resoluciones. Guardan en memoria las preferencias del usuario (resolució n)

Emisió n de ondas electromagné ticas: baja Plataforma en que se utiliza: multisync

Los monitores de este tipo se adaptan a cualquier computadora a la que se conectan, y son capaces de trabajar con mútiples resoluciones y frecuencias de operació n

Origen: de marca

Esto se ha combinado con la aparició n de monitores de pantalla cada vez más grande, pasando de las tradicionales 14 pulgadas diagonales hasta los modernos dispositivos de 17, 21 e incluso 35 pulgadas, ideales para presentaciones o para juegos multimedia.

Tamañ o de la pantalla: 25 o más pulgadas (27, 30, 32 o 35)

Resolució n: Distancia entre puntos g) Presentaciones Velocidad mínima de refresco por computadora Tipo de transmisió n: Tipo de controles: digital Emisió n de ondas electromagné ticas: baja Plataforma en que se utiliza: Mutlsync

Tabla 2

ELECTRONICA y servicio

57

Son las bases para video-proyectores de computadoras

Gama cromática: a color

Tabla 3

58

ELECTRONICA y servicio

quina, el tubo de imagen sin gabinete, de tal manera que al montarlo en la unidad su longitud diagonal se reduce aproximadamente una pulgada (figura 1).

Figura 1 Los fabricantes miden las 14 pulgadas de un monitor, tomando en cuenta el tamaño total del cinescopio sin gabinete; así que el tamaño real de una pantalla es ligeramente menor.

Gama cromática Un monitor monocromático es la elección obvia, si se desea utilizar la computadora en alguna aplicación donde el color no resulte imprescindible. Ejemplos de esto son los puntos de venta, el trabajo de una secretaria que utiliza la computadora sólo como máquina de escribir, los sistemas domésticos que se arman con bajo presupuesto, etc. Pero lo mejor es un monitor a color.

as

ad

ulg

P 14

ofrece una resolución de 1600 x 1200, si usted

Pantalla VGA con una resolución de 640 x 480 pixeles

podrá suponer, la cantidad de pixeles que se uti-

bido a que el usuario está muy cerca del monitor.

lizan para representar una imagen influye decisivamente en la calidad de la misma (figura 3). Cuando vaya a adquirir un monitor nuevo,

En computadoras, todas las líneas horizontales se expiden una detrás de otra; esto es, no se separan en pares e impares. Lo anterior signifi-

exija que su dot pitch (distancia entre triadas) sea de un máximo de 0.28 mm. Esta es la medida

ca que la pantalla se renueva completamente a la misma velocidad de refresco vertical, lo cual

estándar para monitores de buena calidad; y si puede conseguir uno de 0.26 mm, es mejor.

resulta conveniente para la vista del espectador; a este método se le llama "transmisión no-entrelazada" (figura 4).

Velocidad de refresco de pantalla

Resolución Las siglas VGA, SVGA, UVGA, etc., hacen referencia a la resolución máxima que puede expedir el monitor. Como ya vimos en la tabla 2, la resolución VGA es de 640 x 480 pixeles, la SVGA de 800 x 600 y la UVGA de 1024 x 768 (figura 2). Cuando vaya a adquirir un monitor, decídase por aquella resolución que esté seguro va a emplear y que no resulte incómoda para la vista. Por ejemplo, tratar de utilizar un monitor de 14 pulgadas en una resolución superior a 800 x 600 resulta muy cansado, pues los datos, los iconos, las ventanas y demás elementos gráficos son muy pequeños. Tampoco preste atención a un monitor que le

tos de imagen se le denomina "pixel"; y como

está seguro de que nunca necesitará una pantalla con tal cantidad de puntos. Para monitores de 14 y 15 pulgadas, una resolución SVGA o UVGA resulta más que suficiente; y como los monitores profesionales (17 o más pulgadas) requieren a veces de mayor resolución, le sugerimos se asesore con el vendedor para asegurarse de que el dispositivo satisfaga las necesidades de usted o de su cliente.

Espaciamiento de puntos Las imágenes de la pantalla en realidad están formadas por minúsculos puntos de luz roja, verde y azul, reunidos en paquetes denominados “triadas”. A cada uno de estas triadas o elemenPantalla Super VGA con una resolución de 800 x 600 pixeles. Observe que a mayor resolución, el tamaño de los objetos es menor.

Al aparecer las computadoras personales, específicamente la resolución VGA y superiores, los diseñadores se enfrentaron a un problema muy serio: la información en la pantalla tenía que refrescarse a una velocidad en la que el usuario no advirtiera el cambio, de modo que no causara fatiga visual y fuese cómodo trabajar. Por tal motivo, se decidió que la frecuencia de refresco mínima quedara en 60 cuadros por segundo (fps); y si esto se pudiera aumentar, sería óptimo.

Entrelazado o no entrelazado La transmisión entrelazada ha funcionado en los televisores, pues entre estos aparatos y el espectador hay casi siempre una distancia media. Pero para computadoras no resulta conveniente, de-

Controles normales o digitales Los monitores con controles digitales suelen estar construidos bajo especificaciones más estrictas que los normales. Gracias a ello se alcanzan mayores velocidades de refresco y resoluciones, aunque a un precio más alto; en promedio, éste se eleva de 20-25% en relación con lo que cuesta un monitor convencional.

Emisión baja o normal Los monitores modernos traen de fábrica una leyenda que dice “Low Emission”, con la que se indica que las emisiones electromagnéticas de los mismos son muy reducidas (norma europea). Los monitores que carecen de esta leyenda se consideran normales, en cuyo caso se ha procu-

Pixel es la abreviatura de Picture Element. Se refiere al elemento de imagen más pequeño que puede representarse en la pantalla de un monitor de computadora. En los monitores de color, el elemento más pequeño de imagen se forma con celdas de tres puntos de fósforo que emiten, respectivamente, luz verde, azul y roja. En un monitor a color de tipo Súper VGA, dicho elemento puede ser un punto luminoso de 0,28 milímetros de diámetro. En los monitores más baratos puede tener casi medio milímetro (0,49 mm). En un monitor estándar TTL monocromático, por ejemplo, una letra cualquiera se puede formar con una matriz rectangular de 9 x 9 puntos (81 píxeles). La resolución del texto y las gráficas depende de la densidad de los pixeles en la pantalla.

B

R

G

1 pixel

B R

R

G R

B R

G B

G B

R

G B

R G

G

Distancia entre pixeles

B

B

A

1 pixel

Figura 2

ELECTRONICA y servicio

59

Imagen de monitor

60

ELECTRONICA y servicio

Figura 3

Figura 4

Primer retorno vertical.

Primer campo

Líneas pares en el trazo del segundo campo.

Segundo retorno vertical.

Líneas pares

Líneas impares en el trazo del primer campo.

Líneas impares

En los monitores con barrido entrelazado, cada imagen o cuadro se forma con dos campos. En este ejemplo aparecen corridas las líneas de los campos para distinguirlas.

Segundo campo

Cuadros = 525 líneas Cada cuadro se forma por el entrelazado de dos campos, uno de líneas impares y otro de líneas pares.

Entrelazando las líneas de dos campos, surge una imagen sin parpadeo. En los monitores con barrido no entrelazado se expiden los cuadros de manera simultánea, y no alternando campos pares e impares

rado que el grado de interferencia que provocan a otros aparatos electrónicos no sobrepase de cierto nivel (norma americana). Si le es posible y no representa un gasto adicional excesivo para usted, adquiera un monitor de baja emisión; sobre todo, si va a pasar diariamente varias horas frente al dispositivo.

monitores de marca. Sin embargo, al momento de enfrentarse a la reparación o a la solución de problemas menores, los de marca cuentan con

Multisync o estándar

Si se decide por un monitor genérico, trate de que éste tenga prestaciones superiores a las de un monitor de marca: mayor tamaño de pantalla, mayor velocidad de refresco, controles digitales, etc.

Como sabemos, la plataforma PC es la que predomina mundialmente. Sin embargo, algunos monitores han sido diseñados de modo que puedan adaptarse a cualquier tipo de computadora a la que sean conectados. Por esta razón, es indispensable tener un dispositivo capaz de manejar múltiples resoluciones y frecuencias de operación. A los monitores de este tipo se les denomina "Multisync", y suelen ser los más avanzados y costosos.

Monitor de marca o genérico La mayoría de los monitores "de marca", en realidad son fabricados por compañías ajenas a la titular correspondiente. Dado que Acer, IBM y Compaq carecen de fábricas exclusivas de monitores, puede darse el caso de que usted se encuentre con dos dispositivos exactamente idénticos, uno de marca reconocida y el otro de marca genérica -y obviamente más barato. Los monitores genéricos presentan exactamente el mismo índice de fallas que los

mayor apoyo por parte del fabricante; incluso, con sólo conectarse a la página que en Internet ocupa la compañía en cuestión, se puede obtener una respuesta concreta o al menos una orientación sobre lo que haya que hacer en cada caso.

la figura 5 se muestra el diagrama a bloques de

representar a todos y cada uno de los caracteres

una tarjeta de video VGA típica. Veamos cómo trabaja el conjunto, para que a partir de ello ad-

permitidos.

vierta la importancia de este elemento en el despliegue de datos en la plataforma PC. En primer lugar, antes de que los datos suministrados por la aplicación alcancen la pantalla, tienen que atravesar los buses de expansión y llegar hasta la tarjeta de video para que ésta los pase de binarios a decimales. Los buses pueden ser tipo ISA, VESA o PCI -este último es el más moderno y utilizado en la actualidad. En la tarjeta de video, un puerto especial que maneja el rango de direcciones de 03C0 a 03DF recibe los datos enviados por el microprocesador. Si la dirección enviada a los buses coincide con el rango de captura de éstos, la dejan pasar hacia el resto de los circuitos de la tarjeta; si no coincide, la bloquean, pues son datos que no pertenecen a la tarjeta de video. Dichos datos llegan primero a un circuito integrado de alta complejidad denominado "controlador VGA", cuya función es recibir los bits en serie que provienen del microprocesador, e interpretarlos para determinar la información que se va a desplegar en la pantalla.

Expedición de texto Si se va a expedir únicamente texto (caracteres ASCII), entra en ación el controlador VGA; éste se auxilia de una memoria ROM denominada "BIOS de video", para generar las letras y números. En esta memoria vienen grabadas las combinaciones de puntos que deben excitarse para

La tarjeta de video y su importancia en el despliegue de información La tarjeta de video, es el elemento donde los datos digitales generados por las aplicaciones se traducen en niveles de voltaje que excitan al monitor. Es precisamente la tarjeta la que determina factores tan importantes como la resolución de la imagen desplegada, la profundidad cromática conseguida (número de colores que se pueden manejar), la frecuencia horizontal y vertical a las que funcionará el monitor, etc.

Memoria RAM

Out

DAC´s

Controladora devideo

ROM de video

Lo único que quedaría por hacer, es determinar el color del fondo y de los caracteres en sí; tras hacerlo, esa información se alimenta a los circuitos convertidores de digital a analógico (DAC’s) para que éstos expidan los niveles de voltaje necesarios y así se excite el monitor (figura 6). Al mismo tiempo, la propia controladora VGA genera los pulsos requeridos para la sincronía horizontal y vertical, y los envía directamente hacia el monitor.

Expedición de gráficos Si se va a expedir información gráfica, entonces entra en juego un bloque adicional incorporado en las tarjetas de video a partir de la resolución VGA. Dicho bloque consiste en uno o más chips de memoria RAM, en donde se va almacenando temporalmente la información que la controladora de video determina se debe expedir en la pantalla. Una vez que se ha llenado la memoria, los DAC’s van siendo alimentados para que a su salida generen los niveles de voltaje necesarios para la correcta excitación del monitor (figura 7); al igual que cuando se expide texto, la controladora genera directamente los pulsos de sincronía que se requieren para producir los barridos horizontal y vertical dentro del monitor. Para mantener un despliegue estable, y al mismo tiempo para que el manejo del monitor no distraiga considerablemente al CPU de su labor principal de cálculo, es fundamental que la memoria RAM sea capaz de almacenar toda la información necesaria para el despliegue de una pantalla. Así que tanto la resolución como el número de colores dependen estrechamente de la cantidad de memoria colocada en la tarjeta de video. En la tabla 4 se muestra una relación completa de las resoluciones y profundidades de color, así como la cantidad de memoria que mínimamente se requiere para poderlas controlar.

Tarjetas de video con nuevas prestaciones Tarjetas VGA y superiores Debido a que las tarjetas VGA y superiores son

a) Tarjetas con circuitos controladores VGA. Es-

las de mayor uso en la actualidad, enseguida hablaremos de su estructura y funcionamiento. En

ELECTRONICA y servicio

61

Figura 5

62

ELECTRONICA y servicio

tas incluyen sistemas "aceleradores" de video, cuya única función es realizar en la propia tar-

Zócalos de expansión de memoria

Figura 6

Tabla 4 Características ideales en la relació n monitor-tarjeta de video Tipo de monitor

Tarjeta compatible

14 ó menos pulgadas

De 1 MB de RAM

15 Pulgadas

De 1 MB de RAM

Se requeriría una de 2 MB o más de RAM, únicamente si debido a la naturaleza de las aplicaciones en cuestió n se desea utilizar un despliegue con una resolució n de 800 x 600 o mayor, pero conservando la profundidad de color de 16 millones de tonos (situació n que suele ser bastante común en aplicaciones de diseñ o gráfico o auto-edició n).

De 4 MB de RAM

Só lo en estos casos se justifica la adquisició n de una tarjeta de video con 4MB de RAM, ya que ello permitiría por ejemplo utilizar una pantalla de 1280 x 1024 a 16 millones de colores (ideales para aplicaciones en gráficos avanzados o para el diseñ o de animació n tridimencional con fines de uso en video). Existen tarjetas a las que se puede poner más memoria RAM; por ejemplo, si se desea una resolució n de 1600 x 1200 a 16 millones de colores, serán necesarios al menos 6 MB de RAM. Pero como estas aplicaciones son demasiado especializadas, muy pocas veces se les tiene que atender.

RAM instalada Conector a monitor

ROM de video

Chipset controlador de video

17 o más pulgadas

jeta muchos de los cálculos que aún necesitan apoyo del microprocesador. De esta manera, se incrementan considerablemente la velocidad de proceso del microprocesador (al ser liberado de tareas) y la velocidad de expedición de imágenes en la pantalla. b) Tarjetas con circuitos de cálculo especializado. Son útiles para la expedición de imágenes tridimensionales, especialmente para juegos tipo Doom o Quake. c) También existen tarjetas que pueden expedir su señal a un monitor y a un televisor, de manera simultánea; y aunque requieren de circuitos especiales de conversión de VGA a

Señal barras R

datos desde el microprocesador hasta el monitor. Consulte la tabla 4.

de imágenes (normal o para tercera dimensión 3D-), etc.

nía; como ya vimos, esta función la llevan a cabo tanto el circuito controlador VGA como los convertidores digital-analógico (DAC’s). Toda esta información ya llega "digerida" al monitor; es decir, la tarjeta de video es la que determina -según ya se dijo- aspectos tan importantes como la resolución de las imágenes desplegadas (número de columnas y renglones que se observan en una pantalla) y la profundidad de color de dicho despliegue.

Señal barras G

Interacción tarjeta de video-monitor

Señal barras B

es decir, el monitor recibe información pero nunca la proporciona al microprocesador. Para funcionar adecuadamente, un monitor típico necesita recibir cinco señales desde la tarjeta de video: componente de color rojo, com-

Como puede advertir, la tarjeta de video juega un papel preponderante en el despliegue de imágenes en computadoras personales. Veamos ahora cómo elegir e instalar una tarjeta de video.

Elección de una tarjeta de video

ponente de color verde, componente de color azul, sincronía horizontal y sincronía vertical. Es decir, en la tarjeta de video tienen que generarse

La misma atención que se necesita para elegir un nuevo monitor, debe aplicarse para seleccionar la tarjeta de video que controlará el flujo de

Si no estamos conformes con el desempeño de nuestro monitor, lo único que queda por hacer es reemplazarlo por uno nuevo y más avanzado. Pero antes de llevar a cabo una acción tan radical, convendría revisar un punto tan importante como lo es la tarjeta de video; si ésta frena el desempeño del sistema, se afecta la calidad del despliegue. Cuando la expedición de datos es deficiente, por lo general se piensa que el monitor está fallando; pero la mayoría de las veces el problema radica en la tarjeta que controla dicho despliegue. Si no está muy a gusto con la calidad de las imágenes expedidas en su monitor, le recomendamos que, antes de pensar en reemplazarlo, cambie simplemente la tarjeta de video. Para ello, siempre pondere aspectos tales como su presupuesto y sus necesidades específicas; de estos dos factores, elegirá enseguida entre una diversidad de características técnico-funcionales: buses de expansión empleados (ISA-16, VESA, PCI), chipset controlador de video, cantidad de memoria RAM incluida, capacidad de despliegue

los voltajes analógicos correspondientes a los colores rojo, verde y azul, así como los pulsos necesarios para excitar a los circuitos de sincro-

NTSC, su estructura básica sigue siendo igual a la de las tarjetas convencionales.

Conforme a lo mencionado hasta ahora, es evidente que el flujo de datos entre la tarjeta de video y el monitor es incesante y unidireccional;

Observaciones Con ella podemos configurar nuestro sistema para alcanzar una resolució n de hasta 640 x 480 puntos a 16 millones de colores. Al aumentar la resolució n, comienza a bajar el número de colores que puede desplegarse; si por ejemplo se desea utilizar a 800 x 600, podrán expedirse como máximo 64,000 colores (cantidad más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones).

Figura 7

ELECTRONICA y servicio

63

64

ELECTRONICA y servicio

Instalación de una tarjeta de video

Configuración del sistema

arrancar la máquina en modo DOS tradicional,

1. A fin de localizar y retirar la tarjeta usada, abra el gabinete de la computadora.

Supongamos que ya se compró la nueva tarjeta y que fue colocada conforme a la explicación

2. A continuación, y si es posible en el mismo sitio, inserte la nueva tarjeta y asegúrela al ga-

anterior. Supongamos también que al encender el sistema y comenzar a arrancar Windows 95,

binete por medio del tornillo respectivo. En

súbitamente aparece un mensaje como este:

caso de que la tarjeta usada sea, por ejemplo, de tipo ISA-16 y que la nueva sea de tecnología PCI, ésta no podrá colocarse en la misma ranura. 3. Libere entonces una ranura trasera, para que en ella entre la nueva tarjeta. 4. Deslice la nueva tarjeta en su ranura de expansión, hasta que asiente de manera firme. Asegúrela con el tornillo respectivo.

"Windows no reconoce su manejador de video, arranque en modo a prueba de fallos". El modo a prueba de fallos es un sistema ultra-básico, mediante el que no se dan de alta dispositivos multimedia ni la profundidad de colores elegida. ¿Qué está sucediendo? ¿Acaso la nueva tarjeta no funciona adecuadamente? En realidad, este problema es bastante común; se debe a que a pesar de que el nuevo dispositivo

La situación se complica ligeramente cuando nos enfrentamos a una máquina "de marca", ya que en ocasiones, para reducir costos de manufactura, los diseñadores deciden incorporar los cir-

de control de monitor está correctamente instalado en términos del hardware, no lo está en términos del software. Una vez que se siguen algunas recomendaciones básicas, dar de alta correctamente a una tarjeta de video es muy sencillo.

cuitos necesarios para la excitación del monitor en la misma tarjeta madre; es decir, no hay una tarjeta separada que podamos retirar. Esto provoca un problema muy serio, dado que una computadora por lo general no puede trabajar al mis-mo tiempo con dos tarjetas de video; si ambas se le conectaran, podrían producirse bloqueos o fallas en la operación del sistema. ¿Cómo puede usted entonces actualizar la tarjeta de video? La respuesta es muy sencilla, aunque habrá que utilizar el manual de configuración proporcionado por el fabricante. Si revisa la documentación, seguramente encontrará que en la tarjeta madre existen uno o más jumpers; al configurarse adecuadamente el sistema, los jumpers inhabilitan a la controladora de video interna y dejan libre el canal de comunicación para que ahí sea colocado un dispositivo externo. Como consecuencia, en el interior de la computadora habrá dos tarjetas de video; pero sólo una estará funcionando. Para que el sistema quede finalmente funcionando y todas las aplicaciones puedan aprovechar las características avanzadas del nuevo manejador de video, es necesaria aún la configuración vía software.

A continuación veremos cómo se hace esto, en el modo DOS, en Windows 3.11 y en Windows 95.

Configuración de la tarjeta de video en modo DOS Esta acción parece poco práctica, en un mundo que al parecer de forma masiva está dejando en el olvido al DOS. No obstante, el cambio hacia los nuevos sistemas operativos no se ha dado de forma instantánea. A pesar de los esfuerzos de Microsoft por hacer que todas las compañías productoras de software se apeguen al estándar de Windows 95, dicho sistema operativo es tan celoso con los recursos de la máquina que se convierte en un freno para los rápidos movimientos que se tienen que realizar en determinados programas (especialmente juegos). Y es que, por ejemplo, los protocolos de comunicación de Windows 95 exigen

Para dar de alta las características avanza-

para poder ejecutar algunas aplicaciones.

das de una tarjeta de video en estos programas,

Gracias a los esfuerzos realizados por Video Electronics Standard Association (VESA), a partir de 1994 prácticamente todas las tarjetas de video producidas en el mundo cumplen con una

es necesario pasar por un proceso de instalación que varía de aplicación en aplicación. Por ejemplo, en algunos programas es necesario sobreescribir algunos archivos internos de la

serie de especificaciones conocidas como "VESA compatible" (figura 8). Estas especificaciones son

aplicación por aquellos incluidos en los disquetes de configuración; hay también casos en que se

una serie de protocolos de comunicación estandarizados entre la tarjeta madre y todas las tarjetas de video que cumplan con el estándar. De este modo, la mayoría de los juegos y aplicaciones convencionales diseñados a partir de esa

incluye un pequeño archivo de instalación automática, y casos en que se requiere entrar a la utilería de configuración del programa en cuestión y avisarle que de ahora en adelante se utilizará determinado manejador en vez del tradi-

fecha, automáticamente tratan de utilizar dichos protocolos de comunicación; así les es posible colocarse en la resolución y profundidad de colores requeridas para el buen desempeño del programa, sin que haya necesidad de dar de alta ningún manejador adicional. Sin embargo, algunas aplicaciones tradicionales que hacen uso extensivo de las capacidades gráficas de una computadora, necesitan forzosamente la presencia de archivos de configuración que le indiquen al programa la manera correcta de comunicarse con la tarjeta de video -y así aprovechar al máximo las características especiales de ésta. Entre los programas que requieren de este tratamiento están el AutoCAD para DOS, 3D-Studio, Lotus 1-2-3 (sobre todo para generar gráficas estadísticas), WordPerfect (para acceder a la pre-visualización de la impresión) y otros como Word para DOS y WordStar.

cional. Trátese de uno u otro, le recomendamos que consulte cuidadosamente los archivos READ.ME incluidos en los discos de configuración; o bien, revise la documentación que acompaña al programa en que se desea dar de alta al manejador.

Configuración de la tarjeta de video en el ambiente Windows 3.1 Una situación completamente distinta la tenemos con los ambientes de trabajo Windows 3.1 y 3.11, los cuales sí deben estar bien configurados para poder aprovechar todas las características de una tarjeta de video. Por ejemplo, en una instalación convencional de Windows 3.11 la máquina por default se coloca en un modo VGA sencillo; esto es, una resolución de 640 x 480 puntos y una profundidad de color de apenas 16 tonos. Esto puede ser conveniente para el uso de aplicaciones como procesador de texto y hoja de cálculo; pero en aplicaciones que requieren el manejo de gráficos complejos, no sirve tal resolución. Si queremos aumentar la resolución de la pantalla o el número de colores que se pueden expedir al mismo tiempo, es preciso dar de alta correctamente a los drivers o manejadores que se encargan de modificar los protocolos de co-

que todas las aplicaciones ejecutadas bajo su ambiente de trabajo pasen primeramente por el Kernel del sistema operativo. De esta forma se evita una comunicación directa entre la aplicación y el hardware del sistema, misma que sí es permi-

municación entre el ambiente de trabajo y la tarjeta de video. De esta manera, el ambiente reconoce la memoria adicional instalada, accede a las características de aceleración de video, etc.

tida en el modo DOS; esto resulta vital para los juegos avanzados. Como resultado, el usuario tie-

Básicamente, existen dos formas distintas para dar de alta una tarjeta de video en este Figura 8

ne que optar por salir del ambiente Windows y

ELECTRONICA y servicio

65

66

ELECTRONICA y servicio

ambiente de trabajo:

Figura 9

Método tradicional Si con la tarjeta anterior su sistema estaba configurado para utilizar la resolución VGA tradicional, seguramente al momento de hacer el cambio de dispositivo y encender la computadora habrá encontrado que todos los programas de DOS funcionan exactamente igual, y que también podrá acceder sin problemas al ambiente de trabajo Windows. En tal caso, podemos configurar la nueva tarjeta de video desde el mismo ambiente gráfico; para ello simplemente diríjase a la ventana PRINCIPAL del Administrador de Programas, y elija el icono INSTALAR WINDOWS. Continúe con estos pasos: 1. Cuando aparezca la lista de los dispositivos instalados, fíjese en lo que indica la línea de PANTALLA; de seguro dice exclusivamente VGA (figura 9). Para cambiar este parámetro,

Figura 10

en el que debe aparecer un archivo con el nombre OEMSETUP.INF (actualmente se ha sustituido el disquete por un CD-ROM). Siga las indicaciones en pantalla y notará que a la lista original de manejadores se habrán añadido aquellos correspondientes al chipset de su tarjeta (figura 11). 4. Escoja la resolución y profundidad de color deseadas. Tenga a la mano los disquetes de instalación de Windows 3.1, por si el proceso de configuración los solicita. 5. Cuando acabe el procedimiento, reinicie Windows. Luego de hacerlo, seguramente notará una pequeña variación en la tonalidad de sus ventana e iconos.

de manejo de gráficos para visualizar una fo-

mismas opciones que se tenían en la Instala-

tografía digitalizada; se recomienda ejecutar PaintShop Pro u otra aplicación avanzada, o

ción de Windows en modo gráfico. 4. Con ayuda de los cursores del teclado, resalte

cuando menos PaintBrush. De inmediato observará que la calidad de las imágenes obte-

la opción PANTALLA y presione ENTER. Se trasladará a una nueva pantalla, en donde

nidas es muy superior a la que se tenía con la resolución VGA tradicional.

puede consultar la lista completa de los manejadores incluidos en Windows, así como

Una situación especial se presenta cuando encontramos que la tarjeta de video anterior sí estaba configurada. Siendo así, Windows 3.1 espera encontrar instalada una tarjeta con un chipset "X"; pero usted acaba de sustituirla por una que tiene un chipset "Y". En este caso, aunque la máquina arranca normalmente en modo DOS, el sistema se bloquea al momento de intentar entrar a Windows; en la pantalla aparece entonces un ruido y un mensaje de error, o cualquier otro comportamiento extraño. Si tomamos en cuenta que no se puede modificar la instalación de Windows desde el mismo ambiente gráfico, lo que hay que hacer es ejecutar el cambio en modo DOS. Veamos cómo se realiza esto:

los correspondientes a la tarjeta anterior (figura 12B). 5. Nuevamente desplácese hasta el final de la lista, y elija la opción OTRO (REQUIERE DISQUETE DEL FABRICANTE). 6. Introduzca el disco que acompaña a la tarjeta de video, y proceda a dar de alta a los manejadores de su nuevo dispositivo. También tenga a la mano los disquetes de instalación de Windows, ya que seguramente se le solicitarán. 7. Concluido el proceso, salga de la utilería de instalación y dé la orden WIN. Notará que ahora sí puede entrar sin problemas al ambiente de trabajo.

Método de instalación automática

6. A fin de comprobar que ya se tiene una mayor resolución de colores, utilice alguna aplicación

talla como la mostrada en la figura 12A. En esa pantalla, en modo DOS, están listadas las

Algunos fabricantes de tarjetas de video, para simplificar el proceso de instalación al usuario, han incluido un nuevo método de configuración semiautomático. En él, prácticamente todo el proceso es llevado a cabo por un archivo ejecutable (por lo general con el nombre SETUP.EXE). Para dar de alta estas tarjetas, simplemente cumpla estas instrucciones:

Figura 11

Figura 12A

Figura 12B

1. Reinicie su sistema y permanezca en modo DOS. 2. Por medio del teclado, indique el cambio de directorio donde está la instalación de Windows (normalmente C:\WINDOWS\). 3. Ya que esté en dicho directorio, dé la orden INSTALAR. Observará que aparece una pan-

haga "clic" sobre el menú OPCIONES y elija CAMBIAR LA CONFIGURACION DEL SISTEMA; entonces aparecerá una lista similar a la anterior, en la que ahora sí podremos manipular sus variables. 2. Haga "clic" en las opciones de PANTALLA, y aparecerá una larga lista de dispositivos que son soportados de manera directa por Windows 3.1. Al final, aparece también una opción que dice OTROS, REQUIERE DISQUETE DEL FABRICANTE (figura 10). 3. Elija dicha opción e introduzca el disco de configuración que acompaña a la tarjeta de video,

ELECTRONICA y servicio

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68

ELECTRONICA y servicio

1. Desde el Administrador de Programas, desplie-

dan las utilerías especiales de la nueva tarjeta

gue el menú ARCHIVO y seleccione EJECUTAR. 2. Indíquele la unidad de disco, el directorio y el nombre del archivo (por ejemplo, A:\WIN31\

de video (figura 14). A veces aparecen cuadros de configuración, en los que podemos elegir fácil y rápidamente la

SETUP.EXE). Siga las instrucciones en pantalla. 3. Al término del procedimiento, reinicie Win-

resolución, la profundidad de colores, así como aspectos más sutiles (apertura horizontal y ver-

dows. Entonces habrá concluido con la insta-

tical, etc.); pero puede suceder que sólo sirvan

lación de la nueva tarjeta.

para hacer el cambio de manejador.

A veces, el programa obliga al usuario a dar un paso adicional. Cuando se presenta este caso, el programa instala todos los manejadores dentro del directorio Windows; pero deja para el usuario la tarea final de cambiar el manejador que utilizará el ambiente de trabajo; entonces hay que ejecutar estos pasos: a) Vaya a la ventana PRINCIPAL del Administrador de Programas, y elija INSTALAR WINDOWS. b) Solicite OPCIONES-CAMBIAR LA CONFIGURACION DEL SISTEMA. Gracias al programa de instalación, ahora aparecerá entre la lista de posibles pantallas la correspondiente a la nueva tarjeta de video; así que simplemente señálela (figura 13). c) Indique a Windows que desea utilizar el manejador actual y reinicie. Con ello habrá concluido la configuración del nuevo dispositivo de despliegue. Por lo general, estos programas de instalación producen una ventana exclusiva donde se guar-

Figura 15

Figura 16

parámetro como una pantalla VGA convencional. De ahí que para no arriesgarse a encender el sistema y bloquearlo por completo, usted debe monitorear cuidadosamente el proceso de arranque. Ahora prosiga con estos pasos:

6. En el apartado TIPO DE ADAPTADOR DE VIDEO, presione el botón de CAMBIAR; entonces aparecerá la lista de dispositivos compatibles con su tarjeta de video anterior. 7. Para dar de alta la nueva tarjeta, presione el botón UTILIZAR DISCO. Siga las instrucciones en pantalla, para cambiar el manejador de video a aquel que optimizará la comunicación con su nueva tarjeta. Por precaución, tenga a la mano los disquetes o el CD-ROM de instalación de Windows 95 (el proceso puede solicitarlos). 8. Una vez concluido este procedimiento, reinicie su sistema.

Configuración de la tarjeta de video en el ambiente Windows 95 Dado que el ambiente de trabajo Windows 95 es un sistema operativo gráfico, necesita una interacción muy estrecha entre el núcleo del sistema y la tarjeta de video, a fin de aprovechar al máximo las características avanzadas que ésta pudiera ofrecer. Primeramente, tenemos que la resolución estándar para Windows 95 es de 640 x 480 a 256 colores; por eso de inmediato se descartan todas las tarjetas de video de 256 KB de memoria RAM instaladas, ya que sólo pueden manejar dicha resolución a 16 colores. Por lo tanto, y con el propósito de evitar en lo posible la aparición

1. Cuando aparezca en la pantalla el letrero de "Iniciando Windows 95...", presione rápidamente la tecla F8. Entonces aparecerá en pantalla un menú que le permitirá elegir la forma

de problemas, cuando vaya a dar de alta una nueva tarjeta de video debe seguir algunos pasos muy específicos. En primer lugar, lo más común es que en Windows 95 los manejadores de la tarjeta anterior

de arranque. 2. Solicite un arranque en modo Windows a prueba de fallos y permita que continúe la carga del sistema operativo. Con esto conseguirá que el sistema, independientemente de que tenga

sí estén dados de alta; aunque, para ahorrarse algunos pasos de configuración, muchos fabricantes de máquinas "de marca" colocan este

o no dados de alta los manejadores de la tarjeta anterior, se coloque en modo VGA convencional; este es un excelente punto de partida para iniciar la configuración de la nueva tarjeta de video.

Finalizamos aquí el tema, esperando que le sea de utilidad en su formación como técnico en servicio a computadoras PC.

3. Una vez que se presente el ambiente de trabajo, con el botón derecho del ratón haga "clic" en el color que se ve al fondo del escritorio; así aparecerá un pequeño menú, entre cuyas opciones encontramos una línea de PROPIEDADES (figura 15). 4. Elija dicha opción, y verá que aparece en pantalla un cuadro de diálogo como el que se muestra en la figura 16. 5. Elija el folder CONFIGURACION, y presione el botón CAMBIAR TIPO DE MONITOR; verá que aparece un cuadro de diálogo como el de la Figura 13

Figura 14

ELECTRONICA y servicio

69

figura 17.

70

ELECTRONICA y servicio

Figura 17

Figura 1 El exceso o déficit de electrones en un material cristalino, produce un semiconductor de tipo N ó P, respectivamente.

CIRCUITO AMPLIFICADOR DE POTENCIA Oscar Montoya Figueroa

Los semiconductores

El funcionamiento de un amplificador de potencia se realiza cuando una señal de intensidad muy baja es amplificada mediante circuitos electrónicos. Para entender su funcionamiento, es necesario recordar brevemente los principios de operación del transistor; esto es lo que veremos en el presente artículo, en el que además construiremos dos circuitos amplificadores de potencia con materiales que pueden conseguirse fácilmente en cualquier tienda de partes electrónicas.

Recordemos que un semiconductor es un material de tipo cristalino, generalmente silicio o germanio; estos materiales presentan por sí solos una resistencia eléctrica muy elevada. Para lograr que un material de este tipo reduzca su resistencia eléctrica, es necesario agregarle impurezas (aluminio o fósforo) a fin de crear un exceso o un déficit relativo de electrones dentro del semiconductor. Cuando a un material cristalino se le agregan impurezas para provocar un déficit de electrones, se obtiene un semiconductor de tipo P. Cuando se agregan impurezas para provocar un ex-

+ +

Silicio +

+ + +

+

- Silicio -

+

+ + +

+

+

+ +

Déficit

El silicio con impurezas de aluminio forma un material tipo "P".

Figura 2 Dos materiales semiconductores formando un diodo Zona de transición

P -

- + - + -

-

+

-

+ - + - +

-

+

- + -+ -

-

+

Exceso

El silicio con impurezas de fósforo forma un material tipo "N".

+ -

+ -

+ -

+ -

+ -

+ -

Unión

comporta de manera distinta cuando se le aplica un voltaje con polaridad positiva o negativa

de este valor, le permitirá conservar su estado de resistencia; así se evita que conduzca la co-

(más adelante se explica este comportamiento). Si en los extremos del diodo se aplica un vol-

rriente eléctrica. Pero si el voltaje de polarización aplicado supera al valor de la barrera de

taje de corriente directa, a manera de que el polo positivo de la fuente corresponda a la sección P del semiconductor y el polo negativo de la fuente corresponda a la sección N del mismo, se obtiene un diodo polarizado de manera directa. Si las polaridades aplicadas al diodo son de la forma contraria, se dice que el diodo se polariza de manera inversa. Cuando el diodo se encuentra polarizado directamente, presenta una resistencia para valores muy pequeños de voltaje llamada "barrera de potencial" (para diodos de silicio, es de 0.7 volts; para diodos de germanio, de 0.3 volts). Cualquier voltaje aplicado al diodo por debajo

potencial, entonces el diodo comienza a conducir la corriente eléctrica (figura 3). La barrera de potencial en los semiconductores, es una resistencia eléctrica interna que se forma por la recombinación de electrones y huecos cercanos a las uniones entre semiconductores de diferente tipo (P-N o N-P). Por el contrario, cuando un diodo está polarizado de manera inversa se mantiene en un estado de no-conducción; esto se debe a que su barrera de potencial se sostiene en un nivel muy alto (figura 4). Y si se incrementa suficientemente el voltaje inverso aplicado al diodo, se llega a un punto de “ruptura” donde se comenzará a

En un diodo polarizado directamente, la barrera de potencial es de 0.5 a 0.7 volts. Cualquier voltaje por arriba de este valor, pone en conducción al diodo. Barrera de potencial

ceso de electrones en el material, se dice que se ha formado un semiconductor tipo N (figura1).

Cuando un diodo se polariza de manera inversa, la barrera de potencial se hace tan grande que evita el paso de la corriente eléctrica a través de él. Barrera de potencial Diodo

Diodo

Los diodos semiconductores

P

Cuando se unen dos semiconductores, uno de tipo N y el otro de tipo P, se forma un diodo (figura 2); este nombre es una herencia de los antiguos tubos de vacío. Un diodo no presenta una

P

N

N

Corriente eléctrica

+

curva de respuesta lineal al voltaje que se le aplica; es decir, que la corriente a través de él se

ELECTRONICA y servicio

N

-

Batería

ELECTRONICA y servicio

71 72

-

-

Figura 3

+

Batería

Figura 4

conducir -de manera inversa- la corriente eléctrica. A este efecto se le conoce con el nombre de “avalancha”. Existen pruebas de voltaje aplicadas a los dio-

Figura 6

Figura 5 Curva característica de un diodo semiconductor

A Transistor PNP

A Esquema eléctrico

I (Corriente) E

Conducción en sentido directo

dos, que permiten obtener un registro de sus corrientes de conducción. Se elaboran listas

N

completas de estos datos, los cuales son graficados para obtener la curva característica de cada diodo (figura 5). Generalmente los fabricantes proporcionan la curva característica de cada uno de los diodos que fabrican, permitiendo así a los diseñadores de circuitos prever las condiciones de operación y la manera en que se podrá utilizar un diodo en particular. Para aquellas personas relacionadas con la reparación de circuitos, la curva característica del diodo les permite seleccionar los reemplazos adecuados cuando uno de estos dispositivos ya no se encuentra en el mercado o cuando el mismo provoca conflictos dentro del circuito que se está reparando. Actualmente los diseñadores han logrado modificar las condiciones de operación de los diodos, de tal forma que su uso no se limita exclusivamente a la rectificación; pueden funcionar también como reguladores de voltaje, capacitores variables, detectores de radiofrecuencia, duplicadores de voltaje y en otras aplicaciones que aprovechan sus características inherentes.

P2

C

E

P1

B

B

-V

N

P2

B

VEB

-VCB

V (Voltaje) Punto de ruptura

B C Transistor NPN

Conducción en sentido inverso

D Esquema eléctrico C

E

-I

E

C

N1

P

C

E

N2

N1

P

N2

B

B

que el diodo, el transistor requiere ser polarizado para que realice la función en la que será empleado. Para ello se coloca una fuente de alimentación (una batería) entre colector y emisor, de tal manera que el polo negativo de la fuente que-

En 1948, los laboratorios Bell desarrollaron un dispositivo semiconductor con tres secciones de materiales semiconductores (una configuración NPN y otra PNP); nos referimos al transistor. Cada transistor NPN cuenta con dos secciones de material N separadas por una sección de material P; en tanto, cada transistor PNP cuenta con dos secciones de material P separadas por una sección de material N (figura 6). El nombre de "transistor" se deriva de transferencia de resistencia. En su momento, este dispositivo fue el reemplazo directo de la válvula tríodo, que

de conectado al emisor del transistor. En la construcción interna de un transistor, existe una tercer zona llamada base; ésta separa al colector del emisor. Mientras no exista una polarización positiva en la base, el circuito descrito se mantiene en un estado de no-conducción; esto se debe a que las barreras de potencial de las uniones se hacen tan grandes que no permiten el paso de los electrones a través de ellas. Si se aplica un voltaje positivo entre la base y el emisor, se fomenta la producción de portadores mayoritarios; es decir, “huecos” que pueden servir de transporte a los electrones que se encuentran en el emisor. Esto genera el paso de la corriente eléctrica desde el emisor a través de la base, saliendo por la terminal externa del colector; de esta forma se reduce la resistencia de las barreras de potencial. Mientras se mantenga el voltaje aplicado en la base, el flujo de corriente a través del transistor se mantendrá. Si en la base, por el contrario, se aplica un voltaje negativo, no se generan portadores mayoritarios; entonces la corriente eléctrica del transistor se interrumpirá, y las barreras de potencial en las uniones se harán más grandes.

durante esa época dominaba al mundo. Por motivos de claridad, basaremos nuestra

Ahora ya sabemos que la corriente eléctrica a través de un transistor puede ser controlada

explicación en transistores de tipo NPN. Al igual

mediante la aplicación de un voltaje positivo o

Los transistores

C

E

C

P1

ELECTRONICA y servicio

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-VEB

VEC

IE

Sentidos de referencia para las corrientes y tensiones en un transistor

VBE

negativo en la base del mismo. Existe una característica que hace a los transistores especialmente útiles, sobre todo en lo que se refiere a la amplificación de señales electrónicas. El flujo de corriente eléctrica que circula entre el emisor y el colector, puede ser de valores que oscilan entre el rango de los miliampers hasta los ampers (una corriente muy grande). Pero, para controlar el flujo de corriente entre el emisor y el colector se requiere de corrientes del orden de los microampers. En otras palabras, una corriente grande de emisor a colector puede ser controlada mediante una corriente pequeña aplicada en la base.

B

VCB

IC C

E

B

VCB

B : Base C: Colector E : Emisor

mismo modelo de amplificador para señales de baja frecuencia (como el audio) que para señales de alta frecuencia (como las de radio). De igual forma, el diseño del amplificador está determinado con base en los valores de corriente y voltaje de la señal que se desea amplificar. En la figura 7, se muestra un circuito amplificador de voltaje a transistor. Las resistencias R1

Amplificar una señal electrónica consiste en incrementar los valores de intensidad de una señal, manteniendo sus características de forma y frecuencia. Para cada rango de frecuencia de la

y R2 polarizan la base del transistor T1 mediante una configuración de divisor de tensión; RC es la resistencia de polarización positiva del colector; RE es la resistencia de polarización a tierra o negativa del emisor. El capacitor CE y la resistencia RE conectados al emisor del transistor, actúan como un circuito de desacoplamiento a la corriente alterna. Si observáramos con osciloscopio este nodo, se mostraría una línea que indica que este punto siempre se mantiene en un solo valor de voltaje. En este circuito, la señal de entrada se acopla mediante RG y C1. El voltaje de la señal de entra-

señal que se desea amplificar, se requiere de un diseño especial; es decir, no se puede utilizar el

da que llega a la base es menor que el voltaje de polarización dado por R1 y R2 , ya que se produce

Operación de un amplificador de potencia

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una pequeña caída de tensión sobre RG. Como el

Figura 7

rápida un amplificador de excelentes caracterís-

El símbolo esquemático para el amplificador

tierra, al presentarse una señal de voltaje de corriente alterna en la base, las variaciones de vol-

ticas. Al principio, los amplificadores operacionales fueron circuitos que se utilizaron en computa-

operacional se muestra en la figura 9A. Tiene básicamente dos entradas, una positiva (+) y otra negativa (-), llamada también "inversora"; cuenta

taje actúan sobre el diodo de la unión base-colector también con una corriente alterna.

doras analógicas; se construían con válvulas electrónicas y se empleaban principalmente para

con una salida común y dos terminales de polarización con un voltaje bipolar (indicadas como

realizar operaciones matemáticas. Actualmen-

+V y –V). , En mucha de la literatura técnica, el

te, los amplificadores operacionales son circuitos integrados de materiales semiconductores. Los amplificadores pueden ser utilizados también como amplificadores de ganancia variable de precisión, amortiguadores, sumadores, fuentes de corriente, convertidores y osciladores, entre otras tantas aplicaciones.

nombre de "amplificador operacional" es referido como opamp (que es la contracción del nombre en inglés). En un amplificador de tipo inversor (figura 9B), se aplica una señal de entrada tanto en la terminal inversora como en la terminal común de tierra; y en la salida se obtiene una señal amplificada, pero con un defasamiento de 180˚, de la misma forma que sucedió en el circuito amplificador de voltaje que analizamos anteriormente. En este circuito existe, de igual forma, la red de retroalimentación para controlar la ganancia del circuito; pero ahora la señal de entrada se aplica en la terminal negativa (-), en tanto que la entrada positiva o no inversora es puesta a tierra. En el amplificador del tipo no inversor (figura 9C), cualquier señal aplicada en la terminal no inversora y la terminal común de tierra, proporciona en la salida una señal que se encuentra en fase con la señal de entrada, pero con un valor de intensidad mayor. En este circuito, la conexión de los resistores R1 y RF constituye la red de re-

emisor del transistor se encuentra conectado a

Circuito amplificador de voltaje a transistor.

Cuando en la base se presenta el medio ciclo positivo de la señal de corriente alterna, la corriente en el colector es creciente. Esto significa que el voltaje en la resistencia del colector aumenta en la misma proporción, provocando así un menor voltaje en la terminal del colector. De esta manera, el voltaje de salida entregado por la terminal del colector está invertido 180º en fase. Un semiciclo positivo de una onda de corriente alterna de entrada en circuito, entrega en la salida un semiciclo negativo pero con una mayor intensidad de voltaje. De igual forma, para un semiciclo negativo de entrada, en la salida se entrega un semiciclo positivo. En la terminal del colector del circuito, se obtiene un voltaje de corriente directa más una señal de corriente alterna. Para separar la señal de corriente alterna tal como fue aplicada en la entrada del circuito, se utiliza un capacitor de desacoplamiento (que en este caso es C2) que funciona como un circuito abierto a la corriente directa y como un circuito cerrado a la corriente alterna. Entonces, en la salida del circuito en la resistencia RL se obtiene la componente de corriente alterna. Se han colocado los oscilogramas correspondientes a las señales que se observarán en cada parte del circuito, para entender mejor la forma en que se realiza la amplificación de voltaje dentro de él. Un diseño del mismo circuito, pero con valores, puede ser utilizado como amplificador para señales de audio (figura 8).

Los amplificadores operacionales No hace muchos años aparecen los primeros circuitos integrados, y con ellos una nueva realidad que ha modificado inevitablemente el panorama tecnológico. Un circuito integrado es un dispositivo de tamaño muy reducido, pero en el que internamente se concentran cientos y miles de transistores, además de resistencias, capaci-

(+) Rc

R1 RG

Señal de salida

C1

Vcc T1 C2 CE

R2

RL

RE (-)

Señal de entrada

Símbolo esquemático del amplificador operacional tores y diodos, todos ellos interconectados para formar un dispositivo capaz de realizar funciones más complejas. Esto permite que los aparatos electrónicos sean más pequeños, que realicen una gran cantidad de funciones y que su consumo de energía eléctrica sea considerablemente menor. Un amplificador operacional característico, es un circuito de alta ganancia continua que funciona desde 0 hasta 1 MHz. Este dispositivo, para su estudio y para la mayoría de los procedimientos de diseño, se considera como una caja negra con terminales externas o puntos para conexión. Al conectar las terminales con voltajes de alimentación, generadores de señal y resistencias de carga, se puede construir de manera fácil y

-V(Voltaje negativo) Entrada positiva

+ Opamp

Entrada negativa

Salida

+V (Voltaje positivo)

Figura 9A

Configuración de amplificador inversor RF + R1 Salida

Entrada

Figura 9B Señal de entrada +/- 1mv

3.6 KΩ 10KΩ

680Ω

Configuración de amplificador no inversor

10V

0.1µfd BC546 10µfd 0.1µfd

2.2 KΩ 1KΩ

10k

Señal de salida +/- 6v

+

RF

Entrada -

Salida

R1

Figura 8

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mismo, se ha colocado una red de retroalimentación para cada una, y en la salida se obtiene la Figura 9C

76

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troalimentación, la cual permite controlar mediante un arreglo de resistores la ganancia de voltaje de salida del amplificador; de otra manera, la ganancia quedaría determinada por el valor del voltaje de polarización del circuito. También con la red se evita la saturación del circuito, permitiendo su operación útil. La señal de entrada se aplica en la terminal no inversora. Si dos señales se aplican al mismo tiempo en las terminales de entrada, respecto de la terminal común de tierra, en la salida se obtiene la diferencia (suma algebraica) de las dos señales de entrada; estamos hablando de un amplificador tipo diferencial. Ahora se aplican dos señales en cada una de las entradas del circuito; asi-

diferencia de las señales de entrada (tabla 1).

Tabla 1 Amplificador

Característica

Ventajas

Figura 13

Figura 11

Esquema

7812 Regulador positivo a 12 volts

Terminales del circuito LM383

RF

Inverso

+

Se aplica el voltaje en la terminal (+), obteniendo un aumento de intensidad.

Se utiliza para la amplificació n de ondas sonoras.

El voltaje se aplica en la terminal (-) y se disminuye con ello la intensidad.

Se utiliza para la amplificació n de audio profesional.

1. Entrada positiva (+) 2. Entrada negativa (-) 3. Tierra 4. Salida 5. Voltaje de polarización positivo

R1 Salida

Entrada

RF

No inverso

+ Entrada

2 -

4

5

2 3 1

1

Salida

R1

3

1. Entrada (1) 2. Salida (2) 3. Tierra (3)

5 +V

Configuración de amplificador inversor

Diferencial

La señ al se aplica en las dos terminales. Al ocuparse los huecos, se obtiene la diferencia de intensidad que seráutilizada.

1

+

2

-

RF1

Su funcionalidad le permite aplicarse en televisores estereofó nicos o en autoesté reos.

Señal 1

4

+ R1 -

Señal 2

Salida

-V

RF2 Tierra

El circuito integrado LM383 (A1) tiene un circuito de corte térmico; esto significa que cuando la corriente de salida es muy grande y la temperatura se hace excesiva, la salida del circuito se

Suma algebraica de las entradas

3

Es importante destacar las ventajas atribuibles a un amplificador operacional ideal: · · · ·

La ganancia de voltaje es infinita. La impedancia de entrada es infinita. La impedancia de salida es cero. La respuesta en frecuencia es constante para todos los valores de frecuencia. · La señal de salida es cero, si a la entrada no hay señal.

Circuito amplificador de potencia Ahora presentaremos una aplicación práctica de un amplificador operacional como amplificador de potencia de audio (figura 10). En la entrada de nuestro circuito colocaremos un potenciómetro tipo logarítmico, R1, cuya función será controlar el volumen de salida actuando como un divisor de tensión. Conforme mayor tensión sea acoplada al capacitor C2, mayor será la intensidad de la señal que se obtenga en la salida del circuito. El amplificador se encuentra conectado en configuración de amplificador no inversor. Ob-

serve cómo la señal de entrada se aplica en la terminal 1 no inversora (positiva); la red de retroalimentación está formada por los resistores R2 y R3 y, finalmente, los capacitores C5 y C4 permiten el acoplamiento de la señal de salida hacia la bocina B1. Los materiales necesarios para la construcción del circuito son: C1: Capacitor electrolítico de 0.2 microfaradios. C2: Capacitor electrolítico de 10 microfaradios. C3: Capacitor electrolítico de 470 microfaradios. C4: Capacitor electrolítico de 0.2 microfaradios.

C5: Capacitor electrolítico de 1000 microfaradios. A1: Circuito integrado LM383. R1: Potenciómetro logarítmico de 10 Kilohms sin interruptor. R2: Resistor de 220 ohms a 1/2 watt. R3: Resistor 2.2 ohms a 1/2 watt (o un valor aproximado). B1: Bocina de 4 ohms. Pasta térmica de silicón

Fuente de alimentación T1

Circuito amplificador de potencia C2 R1

1 + 5 A1 2 3

-

C5

4 R2

P1 +

1

R1

2

(+)

3

C4

C1

C2

B1

C1 C3

R3

desconecta hasta que se restablecen las condiciones normales para la operación del circuito. Para ampliar el rango de operación del dispositivo y evitar posibles daños, es necesario colocar en el cuerpo del dispositivo un disipador térmico. A fin de lograr una buena conducción del calor entre el circuito y el disipador, coloque entre ambos un poco de pasta térmica de silicón. Aplique en la entrada una señal de voltaje pequeño; por ejemplo, la salida auxiliar de un reproductor de cassette portátil (walkman). La descripción de las terminales del circuito LM383 se muestra en la figura 11. El voltaje recomendado para la alimentación de este circuito es de 12 volts. Si se presenta distorsión en la salida del circuito, utilice una fuente con un voltaje menor. Sugerimos utilizar una fuente como la mostrada en la figura 12. Este es el material que se requiere para su construcción: T1: Transformador reductor de 127 a 12 volts, con 500 miliampers de salida. P1: Puente rectificador para 1 amper. C1: Capacitor electrolítico de 1000 microfaradios. C2: Capacitor electrolítico de 1000 microfaradios. R1: Circuito integrado regulador 7812.

(-)

Figura 10

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Figura 12

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Por último, la descripción de las terminales del regulador se indican en la figura 13.

PROXIMO NUMERO Septiembre 1998 on ac l e qu dor i s u ú B ib istr l d tua su i b ha

Ciencia y novedades tecnológicas Perfil tecnológico

• Electrónica digital en equipos de audio y video. Primera de dos partes. • Circuitos de protección en televisores a color.

• El surgimiento de la radio. Segunda y última parte

Leyes, dispositivos y circuitos

Electrónica y computación • Nuevas tendencias en el diseño de microprocesadores.

• Tiristores y FET’s

Proyectos y laboratorio Qué es y cómo funciona

• Simulador de osciloscopio

• Televisores Bio-Vision de Samsung

Diagrama de televisores Samsung Servicio técnico • Guía de fallas y soluciones en cámaras de video

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