SE316(1)

tapa SE 316.qxd:Maquetación 1 23/11/13 13:46 Page 1

Precio Cap. Fed. Y GBA: $17,60 Recargo Recargo envío al interior:

$0,80

ISSN: 0328-5073 Año 27 / 2013 / Nº 316

Retiracion de Contratapa.qxd:club 23/11/13 13:38 Page 2ªFo1

SUMARIO 316.qxd:*SUMARIO 274 23/11/13 10:37 Page 1

EDITORIAL QUARK

Año 27 - Nº 316 NOVIEMBRE 2013

Vea Vea en en Internet Internet elel primer primer portal portal de de electrónica electrónica interactivo. interactivo. Visítenos en la web, y obtenga información gratis e innumerables beneficios. Visítenos en la web, y obtenga información gratis e innumerables beneficios.

www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCIONES FIJAS Descarga de CD: Servicio técnico a notebooks Sección del Lector

16 80

ARtÍCuLO DE tApA Mantenimiento de Computadoras. Funcionamiento y Componentes de la placa Madre

3

CuRSO DE ELECtRÓNICA Etapa 4, Lección 3: Acoplamientos Interetapas

17

MONtAJES & pROYECtOS Seguidor de Señales AF/RF (SIGNAL tRACER) Fuente Estabilizada Regulable de 1,2V A 25V X4A Amplificador de 55W para el Automóvil Amplificador de Audio telefónico Vímetro Estéreo Medidor de Intensidad de Campo

27 28 29 31 32 56

MANuALES tÉCNICOS Fallas y Soluciones Comentadas en televisores y Monitores de LCD

33

INFORME ESpECIAL Sensores de proximidad Capacitivos MICROCONtROLADORES El Mundo de los Microcontroladores. Lección 7: Los Símbolos Operadores en Lenguaje MikroC

59

REpARACIÓN DE COMputADORAS problemas y Soluciones en el Arranque de la pC

67

Distribución en Capital Carlos­Can­ce­lla­ro­e­Hi­jos­SH Gutenberg­3258­-­Cap.­4301-4942

Distribución en Interior Dis­tri­bui­do­ra­Ber­trán­S.A.C. Av.­Vé­lez­Sárs­field­1950­-­Cap.

Impresión: Impresiones BARRACAS S. A.,Osvaldo Cruz 3091, Bs. Aires, Argentina

Uruguay RoDeSol SA Ciudadela­1416­-­Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

editorial 316.qxd:editorial 258 23/11/13 10:38 Page 1

SABER ELECTRONICA

DEL DIRECTOR AL LECTOR

Director Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves (Grupo Quark SRL) Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute

EDITORIAL QUARK

Edi­to­rial­QUarK­S.r.l. Pro­pie­ta­ria­de­los­de­re­chos en­cas­te­lla­no­de­la­pu­bli­ca­ción­men­sual­Sa­bEr­ElEc­tro­ni­ca argentina: (Grupo­Quark­SRL)­San Ricardo­2072,­Ca­pi­tal­­­Fe­de­ral,­ Tel­(11)­4301-8804 México (SISA):­Cda.­Moctezuma­2, Col.­Sta.­Agueda,­Ecatepec­de­Morelos, Edo.­México,­Tel:­(55)­5839-5077

ARGENTINA Administración y Negocios Teresa C. Jara (Grupo Quark) Staff Liliana Teresa Vallejo, Mariela Vallejo, Diego Vallejo Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores México Administración y Negocios Patricia Rivero Rivero, Margarita Rivero Rivero Staff Ing. Ismael Cervantes de Anda, Ing. Luis Alberto Castro Regalado, Victor Ramón Rivero Rivero, Georgina Rivero Rivero, José Luis Paredes Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected] Director del Club SE: [email protected] Grupo Quark SRL San Ricardo 2072 - Capital Federal www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.mx www.webelectronica.com.ve Grupo Quark SRL y Saber Electrónica no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. número­de­registro­de­Propiedad­intelectual­Vigente:­966­999

De Malas a Buenas... Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Mientras escribo este editorial “otra vez está fuera de servicio nuestro portal”… Lo que debería haber sido simplemente un trámite, se ha convertido en una “película de terror” y tanto proveedores como profesionales se tiran la pelota unos a otros… “y eso que, supuestamente, somos especialistas”. Migrar nuestros servidores manteniendo la misma dirección IP para que los principales buscadores (Google, Firefox, Delta, etc.) mantengan nuestro status de búsqueda se ha convertido en toda una odisea y cuando parecía que estaba todo listo, “alguien” se equivocó y dio de baja uno de nuestros servidores por “confundir” las IP. Quizá no sepa de que estoy hablando o piense que las cosas no se deberían complicar… “yo pienso lo mismo”… pero cierto es que si me acercan un fósforo exploto… Durante este mes hemos sufrido toda clase de problemas, ya sea con los sistemas de envío masivo de mails para comunicarnos con nuestros lectores o con nuestro “querido portal” y espero que esta vez las cosas se normalicen y que los responsables sean reprendidos como corresponde ya que los perjudicados no somos quienes hacemos Saber Electrónica sino que son Uds., nuestros apreciados lectores. No quiero ser negativo, simplemente deseo transmitir que no hemos podido evitar los trastornos que tuvimos (y aún tenemos) con la web y que seguramente Ud. está sufriendo. Pero no se preocupe, nosotros “seguimos al pié del cañón” y con todas las energías puestas de modo de poder seguir generando el mejor contenido en todas las áreas de la electrónica. Nos acercamos al fin de este año y, como de costumbre, ya tenemos el 2014 prácticamente programado, en cuanto a eventos, arrancamos en enero en Venezuela, en La Isla Margarita y continuamos en México; marzo dará comienzo a la gira por diferentes provincias de Argentina y así, durante todo el año ya tenemos programados más de 40 eventos en 8 países de nuestro Continente. También seguimos afianzando lazos con varias Universidades de modo que los Cursos que ya tenemos programados, así como los que estamos organizando, sean reconocidos por Altas Casas de Estudio, como ser la Universidad Tecnológica Nacional en Argentina. Como puede observar: “pasé de una crítica violenta a un mensaje de esperanza” y esto se debe a que, por más que no lo tenga frente a mi para comentarle mis pensamientos, igual siento que estoy “comunicado con Ud.” y por ello sigo pensando que seguir editando Saber Electrónica es un regalo de Dios que sigo agradeciendo.

¡Hasta el mes próximo!

Ing. Horacio D. Vallejo

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 3

Artículo de Tapa

ManteniMiento

de

CoMputadoras

FunCionaMiento y CoMponentes de la plaCa Madre La motherboard, tarjeta madre o placa madre es el componente más importante de una computadora, ya que en él se integran y coordinan todos los demás elementos que permiten su adecuado funcionamiento. De este modo, una tarjeta madre se comporta como un dispositivo que opera como la plataforma o circuito principal de una computadora. La importancia que posee una tarjeta madre radica en que en su interior se albergan todos los conectores que se necesitan para contener a las demás tarjetas de la computadora. De esta manera, una tarjeta madre cuenta con los conectores del procesador, de la memoria RAM, de la Bios, así como también, de los puertos y conectores para los periféricos. Es posible encontrar también los conectores que permiten la expansión de la memoria y los controles que administran el buen funcionar de los denominados accesorios periféricos básicos, tales como la pantalla, el teclado y el disco duro. Una vez que la placa madre ha sido equipada con los elementos que se han mencionado, se le llama “placa lógica” o conjunto de procesadores. La tarjeta madre es también la llamada “Placa Central” de la computadora, y como dijimos, en ella podemos encontrar todos los conectores que posibilitan la comunicación con otros microprocesadores, los que le permiten la realización de tareas mucho más específicas. De este modo, cuando en una computadora comienza un proceso de datos, existen múltiples partes que operan realizando diferentes tareas, cada uno llevando a cabo una parte del proceso. Sin embargo, lo más importante es la conexión que se logra entre el procesador central, también conocido con el nombre de CPU o microprocesador (este se confunde muchas veces con la tarjeta madre, pero la CPU va conectado a ésta), y los otros procesadores. A la hora de elegir la tarjeta madre que utilizaremos en nuestra computadora es de suma importancia tener en cuenta las recomendaciones que el fabricante de éste haya realizado en el manual de instrucciones, ya que el instalar placas madre con características no compatibles con los requerimientos del fabricante, hace que estos dispositivos, que por lo general no presentan fallas luego de mucho tiempo de uso, fallen de manera inesperada.

Coordinación: Ing. Horacio D. Vallejo, e-mail: [email protected]

Saber Electrónica Nº 316

3

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 4

Artículo de Tapa IntroduccIón

Figura 1

El principal componente de una computadora es la placa madre (también denominada "placa base"). La placa madre es “el concentrador” que se utiliza para conectar todos los componentes esenciales de la PC. Como su nombre lo indica, la placa madre funciona como una placa "materna", que toma la forma de un gran circuito impreso con conectores para tarjetas de expansión, módulos de memoria, el microprocesador, etc. Cuando algún componente de este conjunto falla, se debe localizar y, para ello, el técnico debe conocer a la perfección cuáles son los elementos que la componen. En la figura 1 podemos apreciar un dibujo que representa los componentes de una placa típica. La figura 2 muestra la placa madre de una notebook y en la figura 3 observamos la placa madre de una computadora de escritorio con la descripción de sus componentes principales.

característIcas Figura 2

Existen muchas maneras de describir una placa madre, en especial las siguientes: • el factor de forma; • el chipset; • el tipo de socket para procesador utilizado; • los conectores de entrada y salida. Factor de Forma de la Placa Madre El término factor de forma (en inglés form factor) normalmente se utiliza para hacer referencia a la geometría, las dimensiones, la disposición y los

4

Saber Electrónica Nº 316

requisitos eléctricos de la placa madre. Para fabricar placas madres que se puedan utilizar en diferentes carcasas de marcas diversas, se han desarrollado algunos estándares, cuyos dimen-

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 5

Descripción de la Placa Madre de la Computadora Figura 3

Saber Electrónica Nº 316

5

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 6

Artículo de Tapa

Tabla 1

siones se pueden observar en la tabla 1 y cuyas principales características son las siguientes: • AT miniatura/AT tamaño completo es un formato que utilizaban los primeros ordenadores con procesadores 386 y 486. Este formato fue reemplazado por el formato ATX, cuya forma favorecía una mejor circulación de aire y facilitaba a la vez el acceso a los componentes. • ATX: El formato ATX es una actualización del AT miniatura. Estaba diseñado para mejorar la facilidad de uso. La unidad de conexión de las placas madre ATX está diseñada para facilitar la conexión de periféricos (por ejemplo, los conectores IDE están ubicados cerca de los discos). De esta manera, los componentes de la placa madre están dispuestos en paralelo. Esta disposición garantiza una mejor refrigeración. • ATX estándar: Tradicionalmente, el formato del estándar ATX es de 305 x 244 mm. Incluye un conector AGP y 6 conectores PCI. • micro-ATX: El formato microATX resulta una actualización de ATX, que posee las mismas ventajas en un formato más pequeño (244 x 244 mm), a un menor costo. El Micro-ATX incluye un conector AGP y 3 conectores PCI. • Flex-ATX: FlexATX es una expansión del microATX, que ofrece a su vez una mayor flexibilidad para los fabricantes a la hora de diseñar sus ordenadores. Incluye un conector AGP y 2 conectores PCI. • mini-ATX: El miniATX surge como una alter-

6

Saber Electrónica Nº 316

nativa compacta al formato microATX (284 x 208 mm) e incluye a su vez, un conector AGP y 4 conectores PCI en lugar de los 3 del microATX. Fue diseñado principalmente para mini-PC. • BTX: El formato BTX (Tecnología Balanceada Extendida), respaldado por la marca Intel, es un formato diseñado para mejorar tanto la disposición de componentes como la circulación de aire, la acústica y la disipación del calor. Los distintos conectores (ranuras de memoria, ranuras de expansión) se hallan distribuidos en paralelo, en el sentido de la circulación del aire. De esta manera, el microprocesador está ubicado al final de la carcasa, cerca de la entrada de aeración, donde el aire resulta más fresco. El cable de alimentación del BTX es el mismo que el de la fuente de alimentación del ATX. El estándar BTX define tres formatos: • BTX estándar, con dimensiones estándar de 325 x 267 mm; • micro-BTX, con dimensiones reducidas (264 x 267 mm); • pico-BTX, con dimensiones extremadamente reducidas (203 x 267 mm). • ITX: el formato ITX (Tecnología de Información Extendida), respaldado por Vía, es un formato muy compacto diseñado para configuraciones en miniatura como lo son las mini-PC. Existen dos tipos de formatos ITX principales: • mini-ITX, con dimensiones pequeñas (170 x 170 mm) y una ranura PCI; • nano-ITX, con dimensiones muy pequeñas (120 x 120 mm) y una ranura miniPCI. Por esta razón, la elección de la placa madre y su factor de forma dependen de la elección de la carcasa. La tabla que se muestra a continuación resume las características de los distintos factores de forma. Sobre los formatos AT,AT-X y EATX, lo más frecuente es que nos encontremos los tipos AT-X y EAT-X, incluyendo el formato antiguo AT. Estos formatos son porque inicialmente los "Chips" iban a 5 y 12 Volt, pero con los años esos "Chips" se han hecho cada vez más pequeños y utilizan menos energía pudiendo hacer el mismo trabajo, además que en una PC cada vez se incorporan más elementos. Actualmente podemos encontrar componentes auxiliares como una placa para red LAN o un Chip de Sonido interno, por no olvidarse de los puertos USB, imprescindibles actualmente junto con los HDMI.

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 7

Descripción de la Placa Madre de la Computadora Debido a la variedad de fabricantes y de las diferentes "arquitecturas" empleadas (una Placa Base, como cualquier placa electrónica, lleva un diseño como si se tratara de un edificio), se tuvo que definir un estándar para todos, pues si en los inicios de la computadora doméstica y profesional cada fabricante aportaba sus propias piezas y los usuarios tenían que comprar su computadora montada y programada, esto complicaba mucho las cosas a la hora de pedir recambios e incluso en el precio final, que era muy alto. De ahí que el que se impuso el sistema "PC" llamado "Personal Computer" u "Ordenador Personal", aunque no fuera el tipo de máquina más efectiva, pero con este sistema podemos hacer o modificar la máquina según nuestras necesidades de una forma muy amplia y no está sujeta a las limitaciones que tendría por ejemplo una computadora "Macintosh", que está sujeta a especificaciones dadas por el fabricante (Apple), aunque en principio es mucho mejor una "Mac" que un "PC", hoy en día la brecha tecnológica se ha reducido mucho. Cuando compramos un gabinete para computadora, ésta se diseñó para uno de los formatos tipo AT,AT-X o EAT-X, esto nos indica el tipo de Placa Base que cabe en dicha caja de aluminio, ya que estas siglas también nos indican las medidas de las Placas Base.

componentes Integrados La placa madre contiene un cierto número de componentes integrados, lo que significa a su vez que éstos se hallan integrados a su circuito impreso: • el chipset, un circuito que controla la mayoría de los recursos (incluso la interfaz de bus con el procesador, la memoria oculta y la memoria de acceso aleatorio, las tarjetas de expansión, etc.), • el reloj y la pila CMOS, • el BIOS, • el microprocesador, • la memoria RAM • el bus del sistema y el bus de expansión, • los puerto de entrada y salida, • etc. De esta manera, las placas madre recientes incluyen, por lo general, numerosos dispositivos multimedia y de red integrados que pueden ser

desactivados si es necesario: • tarjeta de red integrada; • tarjeta gráfica integrada; • tarjeta de sonido integrada; • controladores de discos duros actualizados. Además, las placas madre de las notebooks o laptops también poseen la fuente de alimentación integrada, razón por la cual es una parte importante de estos dispositivos y una posible “fuente” de fallas.

el chIpset El chipset es un circuito integrado cuya función consiste en coordinar la transferencia de datos entre los distintos componentes de la computadora (incluso el procesador y la memoria). Teniendo en cuenta que el chipset está integrado a la placa madre, resulta de suma importancia elegir una placa madre que incluya un chipset reciente para maximizar la capacidad de actualización del ordenador. Algunos chipsets pueden incluir un chip de gráficos o de audio, lo que significa que no es necesario instalar una tarjeta gráfica o de sonido. Sin embargo, en algunos casos se recomienda desactivarlas (cuando esto sea posible) en la configuración del BIOS e instalar tarjetas de expansión de alta calidad en las ranuras apropiadas. Antes sólo había un chipset que hacía todo el trabajo, pero en desde hace mucho tiempo, en las computadoras hay dos: El "NorthBridge" ("Puente Norte") y el "SouthBridge" ("Puente Sur"), estas dos denominaciones son porque se divide el trabajo de manejar la Placa Base entre un Chipset principal y otro secundario. El NorthBridge se encarga de controlar a la CPU, la memoria RAM, la Tarjeta Gráfica y la comunicación entre éstos, mediante ciclos o "Frecuencias de Reloj", de valores específicos. A la vez controla y se comunica con su homólogo el SouthBridge. El SouthBridge controla y se comunica con los Chips o Circuitos Integrados que se encargan de los puertos dónde van las Tarjetas Auxiliares, de los puertos dónde van los Discos Duros, reproductores de CD's o DVD's, aparte de los controladores de la red LAN y de los periféricos, el teclado y el ratón. Para una mejor comprensión en la figura 4 tenemos un esquema de una Placa Base, los nombres de los Circuitos Integrados o Chips han sido

Saber Electrónica Nº 316

7

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 8

Artículo de Tapa Figura 4

Figura 5

se puede ver en la figura 6. el reloj y la pIla cmos

borrados para no delatar al fabricante: En la figura 5 podemos apreciar la parte de la placa correspondiente al NorthBridge. El SouthBridge, coordinado por el otro chipset,

Todas las placas base, disponen de una batería o pila (normalmente tipo botón del tipo CR-2032 de 3V) que se encarga de mantener la alimentación eléctrica del reloj de tiempo real (RTC), figura 7, también es la encargada de mantener los parámetros almacenados en la memoria CMOS RAM que son usados por la Bios. La duración de esta batería suele rondar de 3 a 5 años. Cuando el sistema detecta que la batería está baja de carga o agotada, nos muestra un mensaje al arrancar la PC, algo así como checksum failure. También es un síntoma de que se está agotando Figura 7

Figura 6

8

Saber Electrónica Nº 316

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 9

Descripción de la Placa Madre de la Computadora

Figura 8

cuando, al apagar el equipo, no nos conserve la fecha y hora o, que al encender el equipo, nos pide que configuremos el Setup. Cuando se agota la batería no es que se borre toda la información de la BIOS, si no que si hemos cambiado algún parámetro, éste se borrará y la BIOS volverá a los parámetros de fábrica. Cuando modificamos el programa de la BIOS sin tener conocimiento y la PC no arranca o arranca mal, siempre podemos quitar la batería y volverla a poner minutos después, con el equipo desconectado de la red eléctrica. Y así se habrán borrado todos los errores que hayamos cometido, todos si no han sido graves. También junto a ésta encontraremos un "Jumper" (puente). El Jumper de la figura 8 corresponde a otro conector, pero sirve para explicar este simple componente. En el Jumper, que puede ser de cualquier color, para limpiar la memoria de la BIOS, vendrá descrito de la siguiente forma: "CLEAR CMOS". Si detectamos que la batería está agotada, debemos cambiarla. Para ello debemos desconectar la pc de la toma de corriente eléctrica, abrir la tapa del gabinete y extraer la pila gastada. Luego debemos colocar en su lugar otra de semejantes características. El reloj en tiempo real (o RTC) es un circuito cuya función es la de sincronizar las señales del sistema. Está constituido por un cristal que, cuando vibra, emite pulsos (denominados pulsos de temporizador) para mantener los elementos del sistema funcionando al mismo tiempo. La frecuencia del temporizador (expresada en MHz) no es más que el número de veces que el cristal vibra por segundo, es decir, el número de pulsos de temporizador por segundo. Cuanto más alta sea la frecuencia, mayor será la cantidad de información que el sistema pueda procesar. Cuando se apaga la computadora, la fuente de alimentación deja inmediatamente de proporcionar electricidad a la placa madre. Al encender nuevamente el ordenador, el sistema continúa en hora.

Un circuito electrónico CMOS, también llamado BIOS CMOS, conserva algunos datos del sistema, como la hora, la fecha del sistema y algunas configuraciones esenciales del sistema. El CMOS se alimenta de manera continua gracias a una pila (pila tipo botón) o bien a una pila ubicada en la placa madre. La información sobre el hardware en el ordenador (como el número de pistas o sectores en cada disco duro) se almacena directamente en el CMOS. Como el CMOS es un tipo de almacenamiento lento, en algunos casos, ciertos sistemas suelen proceder al copiado del contenido del CMOS en la memoria RAM (almacenamiento rápido); el término "memoria shadow" se utiliza para describir este proceso de copiado de información en la memoria RAM. Como los electrónicos sabemos “metal óxido semiconductor” (CMOS) es una tecnología de fabricación de transistores, la última de una extensa lista que incluye a su vez la TTL (lógica transistortransistor), el TTLS (lógica transistor-transistor Schottky) (más rápido) o el NMOS (Semiconductor de óxido metálico de canal negativo) y el PMOS (Semiconductor de óxido metálico de canal positivo). El reloj con tecnología CMOS permite la ejecución de numerosos canales complementarios en un solo chip. A diferencia de TTL o TTLS, el CMOS es mucho más lento, pero reduce notoriamente el consumo de energía; esta es la razón por la que se utiliza como reloj de ordenadores alimentados a pilas. A veces, el término CMOS se utiliza erróneamente para hacer referencia a los relojes de ordenadores. Cuando la hora de la computadora se reinicia de manera continua o si el reloj se atrasa, generalmente sólo debe cambiarse la pila.

la memorIa BIos El BIOS (Sistema básico de entrada y salida) es el programa que se utiliza como interfaz entre el sistema operativo y la placa madre, es un tipo de firmware que localiza y prepara los componentes electrónicos o periféricos de una máquina, para comunicarlos con algún sistema operativo que la gobernará. Para ello la máquina cargará ese sencillo programa en la memoria RAM central del aparato. El programa está instalado en un circuito integrado de la placa base y realizará el control POST de la misma en el tiempo de arranque o encendido, proporcionando funcionalidades básicas: chequeo de la memoria principal y secundaria,

Saber Electrónica Nº 316

9

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 10

Artículo de Tapa comunicación con el usuario vía monitor o teclado y enlace mediante los procesos de arranque o booting con el núcleo del sistema operativo que gobernará el sistema. La memoria BIOS, figura 9, es quién controla la Placa Base, es una memoria del tipo CMOS, basada en transistores de Entrada/Salida que funciona mediante pulsos eléctricos. Van programadas con una variación del antiguo S.O. "BASIC", que era a 8 bits. Actualmente, esta variación funciona a 16 bits e incluso a 32 bits, en sistemas EPROM Y EEPROM. Estos sistemas operativo (S.O.) se utilizan para dar instrucciones básicas. En la BIOS se almacenan todos los parámetros de la Placa Base y los componentes que hay conectados en ella y ésta es la encargada de decirle al S.O. de nuestro ordenador (Windows, Linux, Android, etc.) qué componentes hay conectados y cuáles son sus características, aparte de cosas tan básicas como la hora y la fecha. Si la BIOS no existiera, tendíamos que decirle al S.O. cada vez que encendiéramos la computadora qué es lo que tenemos dentro. La memoria BIOS, a través de su programa (llamado BIOS) chequea la Placa Base y sus componentes, así si hay algún problema en alguno de ellos, nos avisa mediante un mensaje, unos pitidos o simplemente no permitiendo el arranque de la PC, protegiendo siempre la Placa Base ante cualquier eventualidad, ya que es el elemento más importante de la computadora. El BIOS se puede configurar por medio de una interfaz (llamada Configuración del BIOS), a la que se accede al iniciarse la computadora presionando una tecla (por lo general, la tecla Supr. En realidad, la configuración del BIOS se utiliza sólo como interfaz para configuración; los datos se almacenan en el CMOS. Para obtener más información, se aconseja consultar el manual de su placa madre).

socket

del

mIcroprocesador

Una Placa Base aparte de componentes, también posee ranuras, algunas incluso han impuesto la moda de tener diferentes colores. Muchos fabricantes se han apuntado en colorear los conectores para que sepamos dónde va cada cosa, para que hasta un niño pequeño pueda montar una computadora, tarea poco recomendable para personas de tan corta edad. El procesador (también denominado microprocesador) es el cerebro del ordenador o com-

10

Saber Electrónica Nº 316

Figura 9

putadora, figura 10. Ejecuta programas a partir de un conjunto de instrucciones. En otras palabras, es el encargado de ejecutar los programas; desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir las lógicas binarias y accesos a memoria. El procesador se caracteriza por su frecuencia, es decir la velocidad con la cual ejecuta las distintas instrucciones. Esto significa que un procesador de 800MHz puede realizar 800 millones de operaciones por segundo. La placa madre posee una base o zócalo (a veces tiene varias en las placas madre de multiprocesadores) en la cual se inserta el procesador y que se denomina socket del procesador o ranura. En realidad, podemos decir que: • Ranura: Se trata de un conector rectangular en el que se inserta un procesador de manera vertical. • Socket: Además de resultar un término general, también se refiere más específicamente a un conector cuadrado con muchos conectores Figura 10

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 11

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 12

Artículo de Tapa pequeños en los que se inserta directamente el procesador. Dentro de estos dos grandes grupos, se utilizan diferentes versiones, según del tipo de procesador. Más allá del tipo de socket o ranura que se utilice, es esencial que el procesador se inerte con suavidad para que no se doble ninguna clavija (existen cientos de ellas). Para insertarlos con mayor facilidad, se ha creado un concepto llamado ZIF (Fuerza de inserción nula). Los sockets ZIF poseen una pequeña palanca que, cuando se levanta, permite insertar el procesador sin aplicar presión. Al bajarse, ésta mantiene el procesador en su lugar. Por lo general, el procesador posee algún tipo de dispositivo infalible con la forma de una esquina con muescas o marcas coloridas, que deben ser alineadas con las marcas respectivas del socket. Dado que el procesador emite calor, se hace necesario disiparlo a fín de evitar que los circuitos se sobrecalienten y ocasionen fallas. Esta es la razón por la que generalmente se monta sobre un disipador térmico (también llamado ventilador o radiador), hecho de un metal conductor del calor (cobre o aluminio) a fin de ampliar la superficie de transferencia de temperatura del procesador. El disipador térmico incluye una base en contacto con el procesador y aletas para aumentar la superficie de transferencia de calor. Por lo general, el enfriador está acompañado de un ventilador para mejorar la circulación de aire y la transferencia de calor. La unidad también incluye un ventilador que expulsa el aire caliente de la carcasa, dejando entrar el aire fresco del exterior. El zócalo del microprocesador será del tamaño según la CPU admitida, aunque hay dos grandes fabricantes actualmente, Intel y A.M.D., no todas las CPU se puede colocar en una tarjeta madre (motherboard o placa base) determinada. Depende de el año y el tipo de CPU que queramos poner en la Placa Base. En la figura 11 podemos observar un zócalo para CPU INTEL,LGA de 775 contactos. En la figura 12 tenemos como ejemplo un zócalo para CPU AMD de 939 contactos.

conectores

de la

Figura 12

figura 13. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se denominan "de acceso aleatorio" porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para

memorIa ram

La memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio) utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software,

12

Figura 11

Saber Electrónica Nº 316

Figura 13

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 13

Art Tapa - La Placa Madre:ArtTapa 23/11/13 10:38 Page 14

Artículo de Tapa acceder a la información de la manera más rápida posible. En síntesis, la RAM se utiliza para almacenar datos mientras se ejecuta el ordenador; sin embargo, los contenidos se eliminan al apagarse o reiniciarse el ordenador, a diferencia de los dispositivos de almacenamiento masivo como los discos duros, que mantienen la información de manera segura, incluso cuando el ordenador se encuentra apagado. Esta es la razón por la que la memoria RAM se conoce como "volátil". Entonces, ¿por qué debería uno utilizar la RAM, cuando los discos duros cuestan menos y posen una capacidad de almacenamiento similar? La respuesta es que la RAM es extremadamente rápida a comparación de los dispositivos de almacenamiento masivo como los discos duros. Tiene un tiempo de respuesta de alrededor de unas docenas de nanosegundos (cerca de 70 por DRAM, 60 por EDO RAM y 10 por SDRAM; sólo 6 ns por DDR SDRAM) a diferencia de unos pocos milisegundos en los discos duros. La memoria RAM se presenta en forma de módulos que se conectan en los conectores de la placa madre. En las memorias mas antiguas estos zócalos tenían dos dientes, en cambio con las actuales sólo tienen un diente, esto es para que nos sirva de guía a la hora de insertar los módulos de RAM Las Ranuras de la figura 14 son concretamente del tipo DDR.

14

Saber Electrónica Nº 316

Figura 14

otros conectores

de la

placa madre

Además de todos los componentes mencionados en este artículo, en una computadora encontraremos otros elementos tales como el disco duro o disco rígido, que puede ser óptico, de estado sólido o híbrido, la tarjeta gráfica, la placa de sonido, la fuente de alimentación, los puertos de entrada y salida (I/O) para comunicarse con el exterior y otros dispositivos en función del tipo de equipo que se trate. Las placas madre de las computadoras de escritorio también incluyen ranuras adicionales para “expandir” las características del equipo mediante el agregado de placas adicionales. En otro artículo de esta edición describimos los elementos aquí mencionados y le indicamos cuáles son los problemas comunes que suelen tener las motherboards y cómo se realiza su diagnóstico. J BIBlIografía www.es.kioskea.net - www.juanma199.blogspot.mx www.blogdeserio.blogspot.mx - www.wikipedia.com

pags 16 ok:ArtTapa 23/11/13 10:39 Page 16

Descarga de CD Servicio Técnico a

Notebook s editorial Quark Srl, Saber internacional S.a. de C.v., el Club Se y la revista Saber electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lector de Saber electrónica puede descargar este Cd desde nuestra página web, grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “Cd-1405”. deberá ingresar su dirección de correo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registrado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

P

Cs portátiles, también conocidas como portátiles (o portátil), notebooks, laptop y sus predecesoras mini y nanobook son equipos que están diseñados principalmente para la computación móvil. Con la portabilidad como el primer objetivo, las PC portátiles de hoy tienen el poder de manejar casi lo mismo (a veces, incluso más) que las computadoras de escritorio de gama alta. Las últimas notebooks ofrecen funciones convenientes, tales como conectividad Wi-Fi y Bluetooth. Son portátiles de gama alta, en particular, para brindarle mejores experiencias audio-visuales para el usuario, tales como una pantalla de alta definición y audio superior. Están optimizados para aplicaciones, tales como el modelado 3D de alta definición de la edición de vídeo y juegos. En general ofrecen a los diseñadores e integradores los últimos sistemas con componentes de alta calidad, tales como la memoria principal y gráfica, unidades de disco duro (HDD, muchas veces basadas en memoria flash) y soluciones de almacenamiento, controladores para pantallas LCD y LED. En este PACK explicamos qué es una PC portátil, cuál es su diagrama en bloques básico, cuáles son los componentes principales de estos equipos y brindamos algunos casos puntuales de fallas y soluciones comunes en equipos comerciales. También brindamos información útil para el técnico dentro del CD multimedia, con cursos, videos, manuales de servicio, fallas comentadas, etc. El contenido del CD es el siguiente:

Módulo 1: Teoría 200 Fallas Comentadas y 100 Manuales de Servicio: En este módulo colocamos el manual que Ud. está leyendo, con información amplia y links de expansión de los temas más importantes, incluyendo las guías de fallas y los manuales de servicio de distintos modelos y marcas de computadoras portátiles.. Módulo 2: MáS Teoría reCoMendada Diferentes notas, guías, manuales, revistas y cursos relacionados con hardware y software, útiles para el mantenimiento y la reparación de equipos de cómputo portátiles.Algunos de los temas de este módulo son: Ultimate Computer Repair Guide. Sustitución de la Pantalla LCD de una PC Portátil. Guía de Reparación del Sistema de Alimentación de una Laptop. El papel de los MOSFET de potencia en placas base y ordenadores portátiles Diagrama en bloques una notebook Descripción de Notebook con AMD de 4 Núcleos Módulo 3: ManualeS de ServiCio En este módulo encontrará una exclusiva selección de manuales y guías de raparación de las notebooks y netbooks más vendidas en el mercado latinoamericano. Encontrará también, tips de reparación y guías de usuario.

16 Saber Electrónica Nº 316

Por razones de espacio no podemos detallar todo el contenido de este módulo. A continuación detallamos solo algunos manuales: Manuales de Reparación de Notebooks. Manual de Servicio Sony Vaio. Desarme Toshiba Satélite Manual Acer530 Acer-Aspire Acer-Ultimate Módulo 4: videoS Cómo es imposible colocar en un CD 110 horas de videos técnicos, en este módulo encontrará un link a nuestro ftp que le permitirá descargar de Internet una serie de videos muy prácticos donde se detalla entre otras cosas, el desarme, mantenimiento y reparación de computadoras portátiles. Módulo 5: CurSo audioviSual de ManTeniMienTo, y reparaCión de CoMpuTadoraS Este curso va dirigido tanto a personas con un conocimiento “cero” de informática como a personas con un cierto nivel de conocimientos medios. A estudiantes de carreras informáticas. A personas que quieran adquirir un conocimiento profesional como Técnico en montaje y reparación de ordenadores y dedicarse laboralmente. A personas de la tercera edad que como hobbie quieran aprender a montar, ampliar, configurar y reparar su ordenador. A academias e institutos que impartan clases de informática. A todo tipo de empresas que posean ordenadores a fin de economizar en la reparación y mantenimiento de sus equipos. Los objetivos de este curso son: Armado de un CPU a partir de sus componentes. Configurar, mantener y optimizar ordenadores. Diagnosticar y Reparar ordenadores. Configurar la BIOS. Instalar Sistemas Operativos. Instalar Drivers y Controladores. Conocer los fundamentos informáticos de los ordenadores. Conocer las característica técnicas y comerciales de los componentes internos del PC . Conocer las características técnicas y comerciales de los periféricos. Descripción paso a paso del montaje de 4 ordenadores. Aprender a montarlos, configurarlos, ampliarlos y repararlos.

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 17

CURSO

DE

TÉCNICO SUPERIOR

EN

ELECTRÓNICA

Teoría

ETAPA 4 - Lección 3

Acoplamientos Interetapas En la lección anterior comenzamos a estudiar las configuraciones básicas para la construcción de amplificadores con transistores bipolares. Vimos que, en función del elemento o terminal “común” a la entrada y la salida, serán las características del circuito y, por ende, la etapa a utilizar. Analizamos también la recta de carga y concluimos en que, para los amplificadores de audio, se debe emplear una configuración en emisor común con señales débiles. En esta lección analizaremos los acoplamientos entre etapas. RECTA DINÁMICA DE CARGA Se ha visto que por métodos gráficos se pueden predecir los distintos valores de Ic y Vce que puede tomar un transistor polarizado cuando se le aplica una señal de entrada, pero en el razonamiento no se ha tenido en cuenta a la carga que se le aplica al circuito a través de un capacitor. La Recta Estática de Carga es muy útil para analizar el funcionamiento del circuito sin que a éste se le aplique señal, es decir, donde se ubicaría el punto de reposo si hubiese algún corrimiento de algún parámetro a causa de determinados factores, como por ejemplo la temperatura. Analicemos el circuito de la figura 1.

Figura 1

Cuando se aplica una señal de corriente alterna, C2 es un cortocircuito; lo mismo ocurre con el capacitor de desacople de emisor CE y la fuente de alimentación (por considerarla como un capacitor cargado de alta capacidad). De esta manera, el emisor estará conectado a masa y Rc estará en paralelo con la carga RL (figura 2). Para analizar el comportamiento del circuito para señales alternas, gráficamente es necesario construir una RECTA DINAMICA DE CARGA que contemple el paralelo entre Rc y RL y ahora RE = 0 a causa de la muy baja impedancia que pasa a tener CE.

Figura 2

Para trazar la Recta Dinámica de Carga se tiene en cuenta el punto de reposo del transistor ya que sin señal se ubicará sobre dicho punto. La técnica consiste en trazar una recta que pase por el punto Q con pendiente 1/Rd, siendo Rd el paralelo entre Rc y RL (figura 3). Rc . RL Rd = ———————— Rc + RL

Saber Electrónica Nº 316

17

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 18

Lección 3, Etapa 4 Figura 3

Ejemplo 1 Se tiene un amplificador polarizado en configuración emisor común con divisor resistivo al que se le aplica una señal de corriente alterna que provoca una variacion en la corriente de base de 10µA pico a pico. Se desea conocer cómo cambiará la corriente de colector si los datos del circuito son los siguientes (ver figura 4). Para resolver este problema utilizando métodos gráficos recurrimos a los datos dados por el fabricante, donde generalmente encontramos las familias de curvas del transistor (figura 5). Este método es aplicable porque consideramos una pequeña señal de entrada (ANALISIS PARA PEQUEÑAS SEÑALES). Para trazar la recta estática de carga en primer lugar obtenemos los puntos necesarios con los datos del circuito.

Figura 4

a) Cuando Vce = 0 Vcc 18V Ic = ————— = ——————— ≈ 9,5mA Rc + Re 1920 b) Cuando Ic = 0 Vce = Vcc = 18V Con estos datos construimos la recta estática de carga sobre la familia de curvas (figura 6). Debemos ahora trazar la recta dinámica de carga. Para hacerlo tenemos que conocer los valores de Icq y Rd. Reemplazando valores en las fórmulas:

Figura 6 Figura 5

18 Saber Electrónica Nº 316

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 19

CURSO

DE

TÉCNICO SUPERIOR

EN

ELECTRÓNICA

VBB VBE Icq = ——————————— RB RE + —————— β

Teoría

Figura 7

18V . 3,9 VBB = ————————— = 1,38 volt; 47 + 3,9 47 . 3,9 RB = ————————— = 3,6 kohm 47 + 3,9 1,38V 0,7V Icq = ——————————— ≈ 5,27mA 3600 120Ω + ————— 400

Figura 8

VCEq = Vcc Icq (Rc + Re) VCEq = 18V 5,2mA (1800 + 120) Ω ≈ 7,8V Rd = Rc//RL Rc . RL 1800 . 4700 Rd = ——————— = —————————— = 1300Ω Rc + RL 1800 + 4700 Con los datos calculados se puede trazar la Recta Dinámica de Carga (RDC) pero para quienes no son muy hábiles en matemáticas digamos que conocemos un punto de la RDC que es el punto Q (ver figura 7), para calcular otro punto digamos que una variación de 5,2mA en la corriente de colector provocará una variación de tensión de:

Figura 9 ∆Vce = ∆ Ic . RD (∆ significa “variación”) ∆Vce = 5,2mA . 1,3k = 6,8V Trazada esta recta debemos averiguar qué variación de Ic provoca una variación de la corriente de base de 10µA, según solicita el enunciado del problema. A partir del punto Q dibujamos la señal hasta cortar los puntos de IB que correspondan; luego trazando paralelas al eje horizontal hallaremos la correspondiente corriente de colector. Del gráfico se deduce que IBq = 16µA (ver figura 8). Dibujemos ahora esta señal sobre la familia de curvas (figura 9). Observamos en el gráfico que una corriente de base de 21µA provoca una corriente de colector del orden de los 7,2mA y una corriente de base de 11µA generará una corriente de colector de 3,4mA.

Saber Electrónica Nº 316

19

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 20

Lección 3, Etapa 4

ETAPA 4 - LECCIÓN Nº 3 Por lo tanto la corriente de colector tendrá la forma que muestra la figura 10.

Figura 10

Del gráfico se desprende que la respuesta del transistor no es lineal ya que el pico positivo de la corriente entrante es amplificado un poquito más que el pico negativo. De todos modos, la alinealidad no es tan grande como para que provoque una gran distorsión. Si analiza detenidamente este ejemplo podrá comprender que el punto Q debe ubicarse siempre en el centro de la R.E.C para tener igual excursión de la señal en los semiciclos positivos y negativos.

CÁLCULO DE LOS CAPACITORES DE PASO Hemos dicho que tanto los capacitores de acoplamiento de entrada y salida, como el capacitor de desacople de emisor, se deben comportar como un cortocircuito para la señal de trabajo. La forma de cálculo de estos capacitores está íntimamente ligada con la impedancia del circuito “que ven estos elementos” ya que el efecto resistivo debe ser mucho menor que dicha impedancia para todas las señales que se desean amplificar. La reactancia de un capacitor se calcula como: L Xc = ————————— 2π.f.C De aquí se deduce que, en la medida que aumenta la frecuencia de la señal tratada, menor será el efecto de oposición del capacitor al paso de las señales. Por lo tanto, el peor caso se presenta con las señales de menor frecuencia, donde el capacitor puede que no se comporte como un cortocircuito. Para calcular el valor del capacitor necesario, éste debe tener una “resistencia” (en realidad reactancia) 10 veces menor que el valor de la impedancia que él verá a la mínima frecuencia de trabajo del amplificador. Por ejemplo, si la impedancia de entrada de un amplificador es de 5000 ohm, el capacitor de paso de entrada no debe presentar una reactancia superior a 500 ohm para la frecuencia mínima de operación. Ejemplo 2 Calcular el valor del capacitor de desacople de una resistencia de emisor de 100 ohm si la mínima frecuencia de operación del transistor será de 20Hz. Sabemos que: 1 Xc = ———————— 2π.f.C y que: Re Xc = —————— 10

20 Saber Electrónica Nº 316

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 21

Teoría Luego: Re 1 ———— = ———————— 10 2π.f.C despejando: 10 Ce = ————————— 2 . π . f . Re Si queremos dar el valor del capacitor en µF multiplicamos el segundo término por 106, luego: 107 Ce [µF] = —————————— 2 . π . f . Re Reemplazando valores: 107 10.000 107 Ce [µF] = —————————————— = —————————— = —————————— = 796µF 12,56 6,28 . 20Hz . 100Ω 12,56 . 103 En general el valor de Re es mayor, al igual que la frecuencia mínima de operación, con lo cual el valor Ce disminuye bastante. Valores normales están comprendidos entre 50µF y 220µF. Del mismo modo se pueden calcular los capacitores de paso (CB1 y CB2) obteniéndose valores normales que oscilan entre 10µF y 100µF.

ACOPLAMIENTOS INTERETAPAS Para conectar el transductor de entrada al amplificador, o la carga u otra etapa es necesario un medio de acoplamiento que permita adaptar impedancias para que exista máxima transferencia de energía. Los acoplamientos interetapas más utilizados son: a) Acoplamiento RC b) Acoplamiento a transformador c) Acoplamiento directo

Figura 11

a) Acoplamiento RC: Este tipo de acoplamiento es muy utilizado aunque con él no se produce una perfecta adaptación de impedancias y por lo tanto, no habrá máxima transferencia de energía. Separa totalmente a la señal de los circuitos de polarización (figura 11). El resistor R1 puede ser el resistor de carga (o polarización) de la primera etapa mientras que R2 puede ser el resistor de polarización de base, si la segunda etapa es un transistor. El capacitor C deja pasar las señales alternas provenientes de la primera etapa y evita que la tensión de polarización quede aplicada en la entrada de la segunda etapa. La capacidad del capacitor C tiene que ser la adecuada a las

Saber Electrónica Nº 316

21

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 22

Lección 3, Etapa 4 Figura 12

Figura 13

frecuencias de las señales que se desean amplificar; por ejemplo, para acoplar etapas de audio su valor debe ser elevado (algunos microfarad) para que su reactancia sea pequeña a la menor frecuencia que se desea amplificar. Una capacidad pequeña ofrecería una reactancia elevada al paso de las bajas frecuencias, por lo que éstas quedarían atenuadas. Si se desea acoplar etapas amplificadoras con transistores usando capacitores electrolíticos, la posición del capacitor dependerá de la polaridad de los transistores. Veamos un ejemplo en la figura 12. Con transistores NPN la base es menos positiva que el colector; por lo tanto, el capacitor electrolítico se conecta con el positivo del lado del colector de la primera etapa. Generalmente se utiliza un acoplamiento con resistor y capacitor en etapas amplificadoras de audio de bajo nivel. Veamos el circuito de la figura 13. Cada etapa tiene su polarización, como ya hemos visto, utilizando resistores de polarización, Re en emisor y capacitores para permitir que la corriente alterna no se desarrolle sobre ellos. El acoplamiento lo produce el capacitor Cc junto con R1 y Rb2, donde R1 sirve de carga para el primer transistor y Rb2 suministra la polarización necesaria a la base del segundo transistor.

Figura 14

En la figura 14 podemos ver qué ocurre al acoplar tres etapas amplificadoras mediante resistor y capacitor. Allí se observa un amplificador de tres etapas con emisor común, acopladas por resistor-capacitor. La ganancia óptima del conjunto se obtiene ajustando el valor de las resistencias de colector. Si Rc es muy grande, en ella habrá una excesiva caída de tensión que disminuirá la polarización del colector; por el contrario, si Rc es baja habrá una amplificación insuficiente. En este circuito el punto de funcionamiento de los transistores está dado por las resistencias Rb ya que se trata de un circuito de polarización fija. En los preamplificadores de audio de varias etapas (tres, cuatro o más), los transistores están conectados en cascada y, debido a la alta ganancia del conjunto, el circuito puede tornarse inestable, por lo que es necesario desacoplar las etapas con el fin de evitar una realimentación desde la salida hacia la entrada a través de la línea de alimentación. Veamos el circuito de la figura 15 donde se agrega un resistor de desacople en serie con el resistor de base del segundo transistor: La constante de tiempo R1 . C1 debe ser tal que la frecuencia realimentada que se debe amplificar sea derivada a masa a través de C1; además R1 debe ser pequeña para que el suministro de tensión de Q1 no se reduzca demasiado, con lo cual C1 debe tomar un valor alto (100µF o más).

22 Saber Electrónica Nº 316

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 23

Teoría La finalidad de este filtro es la de compensar la influencia de la impedancia interna de la fuente de alimentación en el acoplamiento de impedancias interetapas. En otras palabras, impide que se amplifique el ruido que puede estar montado sobre señal, emanada de la fuente de alimentación.

Figura 15

b) Acoplamiento por transformador El acoplamiento a transformador se utiliza con el fin de obtener máxima ganancia de potencia; para ello deben adaptarse las impedancias de entrada y de salida del transistor. Se emplea un transformador reductor T1 para acoplar la entrada del transistor con lo cual, si bien hay una disminución de la tensión aplicada (por ser un transformador reductor), hay un mayor suministro de potencia ya que, por el teorema de máxima transferencia de potencia, se logrará transferir máxima energía cuando las partes están perfectamente adaptadas (igual impedancia). Para adaptar la salida también usamos un transformador reductor ya que el parlante posee baja impedancia, en contraposición con la alta impedancia del colector del transistor. Este T2 adapta las impedancias de colector y parlante, permitiendo así que la potencia entregada al parlante sea máxima. En este circuito se tiene una polarización por divisor de tensión, donde R1 y R2 dan la polarización adecuada a la base, y Re da la estabilización necesaria para evitar problemas por cambios en los parámetros del transistor; C1 se coloca para evitar que la señal se atenúe sobre R1, y C2 para impedir que la señal se desarrolle sobre Re, así el rendimiento del circuito aumenta. En síntesis, un acoplamiento a transformador permite adaptar impedancias y aísla niveles de continua, pero posee la desventaja fundamental de que sus características varían con la frecuencia, razón por la cual suele distorsionar (aunque muy poco) a todas aquellas señales que no están compuestas por una sola frecuencia. Además, es pesado y de gran tamaño; si se quiere disminuir las pérdidas, el costo aumenta considerablemente.

Figura 16

Pero el acoplamiento a transformador posee también otras aplicaciones como ser: invertir la fase de la señal aplicada al bobinado primario, sumar o restar dos o más señales aplicadas a varios bobinados primarios del transformador, etc (figura 16). En el circuito, Q1 es un amplificador de audio polarizado en clase A (permite amplificar toda la señal) que debe transferir su energía a los transistores Q2 y Q3; para ello se utiliza el transformador T1 como sistema de acoplamiento. Los bobinados L2 y L3 entregan la señal a Q2 y Q3 con fases opuestas. Este sistema permite aumentar el rendimiento de una etapa de audio y es muy utilizado en los receptores comer-

Saber Electrónica Nº 316

23

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 24

Lección 3, Etapa 4 Figura 17

ciales. Recuerde que la relación entre los bobinados L1-L2 y L1-L3 debe ser tal que permita la adaptación de impedancias (figura 17). En este otro ejemplo, el transformador T2 recibe la señal proveniente de los transistores Q2 y Q3. Las corrientes circularán en sentido opuesto, restándose los campos magnéticos producidos por éstas. Ahora bien, se busca que uno conduzca cuando el otro no lo hace y viceversa, de tal forma que en el secundario de T2 estarán presentes las señales de ambos transistores pero la correspondiente a Q3 aparecerá invertida respecto de la señal producida por Q2; se trata entonces de un circuito “sumador” (en realidad restador) en el cual T2 suma las señales y adapta las impedancias de los transistores con el parlante. c) Acoplamiento directo

Figura 18

Este tipo de acoplamiento consiste en unir dos etapas por medio de un cable. En principio, este método es ideal porque resulta económico y no sufre las atenuaciones que introduce todo capacitor en bajas frecuencias. En sistemas amplificadores, el método consiste en conectar el colector de un transistor con la base del siguiente (figura 18). El principal problema de este circuito radica en que los niveles de continua del colector de un transistor y de la base del transistor siguiente son iguales, razón por la cual la tensión de colector de los transistores es bajísima limitando así su funcionamiento. Para solucionar este problema se puede polarizar el primer transistor en configuración colector común, lo que significa que la señal ingresa por la base y sale por el emisor. Para ello se conecta el emisor de la primera etapa a la base de la etapa siguiente (figura 19).

Figura 19

En este caso Re1 y Re2 cumplen la función de estabilizar a los transistores frente a variaciones térmicas, las impedancias están adaptadas ya que la impedancia de salida de un amplificador colector común es baja, al igual que la impedancia de entrada de un amplificador emisor común (en realidad no tan baja). Se puede aumentar aún más la ganancia del circuito de la figura anterior si se desacopla el emisor del segundo transistor (figura 20). El emisor se debe desacoplar solamente en la segunda etapa, ya que si se conectara un capacitor de desacoplamiento entre emisor y masa de la primera etapa, la señal que entrega esta etapa se derivaría a masa a través del capacitor y no llegaría a la etapa siguiente. Otra forma de acoplar directamente dos etapas amplificadoras se muestra en el circuito de la figura 21.

24 Saber Electrónica Nº 316

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 25

Teoría

Figura 20

Figura 21

En este caso, R1 sirve como carga de Q1 y como polarización de Q2 al mismo tiempo. Podemos conectar dos etapas amplificadoras en emisor común a través de un resistor, considerando este acoplamiento como directo; permite trabajar con distintos niveles de continua entre colector del primer transistor y base del segundo, pero presenta el inconveniente de disminuir el rendimiento (figura 22).

Figura 22

Las ventajas del acoplamiento directo son aprovechadas en la mayoría de los equipos de audio, ya sea en aquellos que utilizan circuitos integrados o en circuitos de excelente diseño. En la actualidad son muy pocos los equipos de buenas características que no utilizan este acoplamiento. Los capacitores de acoplamiento, por ejemplo, introducen un desplazamiento de fase cuya magnitud angular no es uniforme para todas las frecuencias (recuerde que la reactancia capacitiva depende de la frecuencia), lo que es indeseable para muchas aplicaciones. En el acoplamiento directo no existe este problema.

Figura 23

Otra forma de acoplamiento muy difundido en la actualidad es el “Acoplamiento complementario” que se basa en el uso de un transistor NPN y otro PNP (figura 23). El circuito mostrado corresponde a un acoplamiento directo complementario que utiliza un transistor NPN en la primera etapa y un PNP en la segunda; R1 y R2 forman el divisor de tensión que polariza la base del primer transistor. Re1 contribuye a mejorar la estabilidad térmica. R3 actúa como resistencia de carga del primer transistor y como polarización de base de Q2; es quien define el acoplamiento.

Saber Electrónica Nº 316

25

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 26

Lección 3, Etapa 4 Observe que ambas etapas trabajan en configuración de emisor común ya que tanto masa (el común de Q1) como +Vcc (el común de Q2) se pueden considerar masa a los efectos de la señal. Recordemos que Vcc se puede considerar como un capacitor cargado de alta capacidad.

Figura 24

En ausencia de señal, R3 polariza adecuadamente a Q2. Cuando se aplica una señal positiva en base de Q1, se hace más negativa la base de Q2 y así aumenta su corriente de colector. Si, por el contrario, se aplica una señal negativa en base de Q1, aumenta la tensión en base de Q2, disminuyendo la tensión de salida. Para mejorar la estabilidad del sistema, se puede colocar un resistor en el acoplamiento directo complementario (figura 24). En síntesis, este acoplamiento se usa generalmente en aquellos casos en que se desea aprovechar la componente continua de una etapa en otra y donde el factor costo es fundamental. El estudiante debe comprender que cada tipo de acoplamiento tiene su ventaja y su desventaja por lo cual, a la hora de tener que realizar el diseño de un circuito de baja frecuencia, tendrá que seleccionar la configuración que mejor se adapte al funcionamiento que pretende. Los amplificadores modernos emplean técnicas digitales con el objeto de minimizar los ruidos e interferencias por lo cual el acomlamiento entre etapas pierde relevancia. J

CARRERA: TÉCNICO SUPERIOR EN ELECTRÓNICA Esta es la tercera lección de la cuarta etapa del Curso de Electrónica Multimedia, Interactivo, de enseñanza a distancia y por medio de Internet que presentamos en Saber Electrónica Nº 295. El Curso se compone de 6 ETAPAS y cada una de ellas posee 6 lecciones con teoría, prácticas, taller y Test de Evaluación. La estructura del curso es simple de modo que cualquier persona con estudios primarios completos pueda estudiar una lección por mes si le dedica 8 horas semanales para su total comprensión. Al cabo de 3 años de estudios constantes podrá tener los conocimientos que lo acrediten como Técnico Superior en Electrónica. Cada lección se compone de una guía de estudio y un CD multimedia interactivo. El alumno tiene la posibilidad de adquirir un CD Multimedia por cada lección, lo que lo habilita a realizar consultas por Internet sobre las dudas que se le vayan presentando. Tanto en Argentina como en México y en varios países de Amé-

26 Saber Electrónica Nº 316

rica Latina al momento de estar circulando esta edición se pondrán en venta los CDs del “Curso Multimedia de Electrónica en CD”, el volumen 1 de la primera etapa corresponde al estudio de la lección Nº 1 de este curso (aclaramos que en Saber Electrónica Nº 295 publicamos la guía impresa de la lección 1), el volumen 6 de dicho Curso en CD corresponde al estudio de la lección Nº 6. Ud. está leyendo una parte de la sección teórica de la Tercera lección de la cuarta etapa y el CD correspondiente es el de la Etapa 4, Lección 3. Para adquirir el CD correspondiente a cada lección debe enviar un mail a: [email protected]. El CD correspondiente a la lección 1 de la primera etapa es GRATIS, y en la edición Nº 295 dimos las instrucciones de descarga. Si no poee la revista, solicite dichas instrucciones de descarga gratuita a: [email protected] A partir de la lección Nº 2 de la primera etapa, cuya guía de estudio fue publicada en Saber Electrónica Nº 296, el CD (de cada lección) tiene un costo de $25 (en Argentina) y puede solicitarlo enviando un mail a [email protected]

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 27

Práctica

PROYECTOS Continuamos con la entrega de circuitos “básicos” de audio para que el estudiante “aprenda mientras practica”, en esta lección proponemos el armado de una fuente de alimentación de mayor potencia que las dadas en lecciones anteriores, un seguidor de señales y selección de circuitos amplificadores. SEGUIDOR DE SEÑALES AF/RF (SIGNAL TRACER) La mejor forma de saber si una señal está, es “escuchándola” y para ello este instrumento es ideal, figura 1. Tiene una doble función. Puede seguir señales de audio (AF) y señales moduladas de radio (RF). Lo mas interesante es que el consumo de corriente es extremadamente bajo, por lo que puede ser alimentado con una batería de 9V como las que emplean los multímetros. El interruptor AF/RF permite elegir el tipo de señal a escuchar. Este interruptor debe ser doble inversor y debe ser conectado cuidadosamente para que no se inviertan los cables, lo que recomendamos sean lo mas cortos posibles y blindados.

Figura 1

Figura 2

El corazón de este nuevo circuito ronda el amplificador operacional LM386 el cual es ideal para este tipo de aplicaciones. Por medio del potenciómetro de ganancia podemos ajustar la sensibilidad del sistema y con el de volumen, como su nombre lo indica el nivel de sonido obtenido en el parlante o auricular. En ambos casos se emplean potenciómetros lineales. En la etapa demoduladora los diodos marcados como DG son de germanio de uso general. Cualquiera de esas características, como los utilizados en las radios de AM, sirven perfectamente. En la figura 2 se puede apreciar la unidad armada junto con su punta de prueba y los auriculares.

Saber Electrónica Nº 316

27

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 28

Lección 3, Etapa 4 FUENTE ESTABILIZADA REGULABLE DE 1,2V A 25V X 4A Todo taller o laboratorio que se precie de tal debe tener una fuente de alimentación para propósitos generales capaz de suministrar suficiente tensión y corriente como para permitir funcionar a los montajes que se realicen. Y para el montaje de circuitos de audio, especialmente para la alimentación de amplificadores de potencia, es preciso que se trate de una fuente de buena potencia. En esta ocasión tenemos un circuito que permite obtener en una salida una tensión comprendida entre 1,2V y 25V con una capacidad de corriente máxima de 4A. En la figura 3 tenemos el circuito de la fuente propuesta. Como se observa en el circuito se puede decir que consta de tres etapas. La primera (formada por el transformador, el puente rectificador y el capacitor electrolítico de 10000µF) se encarga de aislar y reducir la tensión de red, rectificar y filtrar. La segunda etapa (formada por el transistor de BC327, el circuito integrado y los componentes anexos) se encarga de proporcionar una tensión de referencia la cual será empleada para determinar, junto con el potenciómetro y sus resistencias de tope, la tensión a aplicar sobre el transistor driver y éste sobre el de potencia. La tercera etapa (formada por los transistores BD137 y 2N3055) se encargan de dejar pasar la corriente en forma controlada, por así decirlo, haciendo las veces de reguladores serie. Cabe aclarar que éstos efectúan una regulación resistiva y no conmutada (switching) por lo que la tensión en el emisor no es pulsante. Luego te-nemos un pequeño filtro de salida formado por el capacitor electrolítico y los bornes. El transformador debe proporcionar una tensión de 25V con una capacidad de corriente de 6A y la tensión de su primario deberá ser escogida de acuerdo a la red eléctrica de tu zona. El transistor 2N3055 deberá estar montado sobre un buen radiador de calor, mientras que para el BD137 bastará con un radiador del tipo clip. El capacitor de 100nF, conectado en paralelo con la alimentación del µA741 deberá estar lo mas próximo posible a éste para optimizar el filtrado de la fuente. Si bien en el esquema no lo hice, en el modelo que uso en mi taller le he colo-

Figura 3

28 Saber Electrónica Nº 316

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 29

CURSO

DE

TÉCNICO SUPERIOR

EN

ELECTRÓNICA

cado un LED con una resistencia de 2.2Kilos en serie, tomado desde la salida del puente rectificador para indicar su funcionamiento. El color de la lámpara queda a vuestro antojo. Pero no coloquen las parpadeantes porque producen ruido e interferencia, aunque mínimo siempre estorba. Si desea conectar un voltímetro para tener medición permanente de la tensión deberá colocarlo en paralelo con los bornes, siempre verificando la correcta polaridad de dicho instrumento. Si quiere conocer la corriente que circula por el circuito alimentado deberá colocar un amperímetro en serie con la vía positiva de la salida de esta fuente. Recuerde que la actual salida ingresa al terminal negativo del instrumento y el termina positivo del instrumento representa la nueva salida. Si en alguno de los medidores (o en ambos) optase por colocar instrumental electrónico (que requiera alimentación) ésta deberá ser tomada siguiendo el siguiente esquema teórico: A la salida del transformador colocar un pequeño puente de diodos con capacidad para 1A. Filtrar la continua resultante con un electrolítico de 4700µF y con un cerámico de 100nF. Colocar un regulador de tensión en serie de la línea 78xx de acuerdo a la tensión requerida por el o los instrumentos. Es aconsejable, a la salida del regulador de tensión, colocar otro capacitor cerámico de 100nF en paralelo para filtrar el posible rizado que genere el circuito regulador. Si bien era mas fácil colocar un regulador a la salida del puente rectificador de potencia; si la fuente fuese cargada al límite de su capacidad el puente entraría en calor, haciendo caer ligeramente la tensión continua y esto puede afectar la operación de los instrumentos. Recuerden que la mayoría de estos instrumentos utilizan tensiones de referencia que recogen desde la línea de alimentación y no desde la vía a medir, ¿y qué peor que un instrumento de taller que esté rengo?

AMPLIFICADOR DE 55W PARA EL AUTOMÓVIL En general, los circuitos de potencia para auto requieren de una fuente elevadora de tensión puesto que estos equipos necesitan mas de 40 volt para su alimentación. El circuito de la figura 4 rompe con esa tradición haciendo posible fabricar un amplificador de audio de buena calidad para el coche con solo un circuito integrado por canal de audio. De esta forma para hacer una unidad estéreo bastará con dos integrados y para hacerla cuadrafónica habrá que usar cuatro. Como se ve en el diagrama, el circuito integrado tiene todo lo necesario en su interior por lo que solo queda colocar los capacitores y resistores de filtro y control. Como el sistema es del tipo puente, los dos terminales de parlante son amplificados, por lo que no se debe colocar ninguno de ellos a masa. De todas formas el circuito está protegido contra costos en la salida, además de una larga lista de otras protecciones. Está configurado en clase H. La salida de audio no requiere capacitores de bloqueo de DC así como conjuntos RL típicos en estos proyectos. Es posible agregar una función de MUTE la cual omitimos en el diagrama para simplificarlo al máximo. De querer hacerlo hay que colocar un resistor de 1kΩ entre

Práctica SOBRE LA CUARTA ETAPA: “TÉCNICO EN SISTEMAS DE AUDIO” Una vez concluída la cuarta etapa de esta Carrera y alcanzados los objetivos, el alumno obtiene el Título de “Técnico en Sistemas de Audio”. Tratamos en este módulo de estudio (cuarta etapa de la Carrera) todo lo referente al audio, desde el principio, para que cualquier persona que tenga, o no, conocimientos de electrónica pueda entenderlo. Estudiará, en la primera lección, qué es el sonido, cómo se desplazan las ondas sonoras, período, frecuencia, para luego seguir, es la lección Nº 2, con los modelos clásicos de amplificadores, las configuraciones circuitales básicas en donde, a través de algunas fórmulas no muy complicadas, aprenderá a calcular diferentes tipos de amplificadores según la utilidad para la cual usted lo necesite. Según las distintas configuraciones, existen varias formas de polarizar un transistor con sus ventajas y desventajas, aprenderá también a calcular capacitores de paso y verá los diferentes tipos de acoplamientos entre etapas. En la lección Nº 3 damos una explicación de qué son los preamplificadores y sus circuitos derivados, como ser controles de tono, qué es realimentación negativa, realimentación multietapa, el sistema Baxendall, filtros, controles de volumen y balance, entradas, ecualización. La cuarta lección está dedicada a las etapas de salida, en sus diferentes configuraciones y en la siguiente lección se estudian los parlantes o bocinas como les llaman en México, su construcción, clasificación, características técnicas, cajas acústicas, construcción y detalles de diferentes diseños y su armado. Para finalizar, en la lección Nº 6 estudiará los amplificadores digitales y los equipos de última generación. Cada lección incluye prácticas y talleres con distintos montajes relacionados con el audio y que creemos le serán de utilidad, ya sea para el aprendizaje o para el desarrollo de su actividad profesional: en esta lección encontrará una fuente de alimentación, un seguidor de señales, vúmetros y amplificadores.

Saber Electrónica Nº 316

29

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 30

Lección 3, Etapa 4 Figura 4

masa y el terminal 4, dejando los componentes que están tal cual. Así el circuito entra en estado mudo. Quitando dicho resistor el circuito vuelve a operar normalmente. Consultar la hoja de especificaciones para mas información al respecto. Como en todos estos proyectos los disipadores de calor son extremadamente críticos. Una disipación deficiente hará que el circuito se recaliente y esto causará que el sistema se apague. No se va a arruinar porque el chip incluye protección térmica interna, pero se apagará haciendo que deje de amplificar. Un disipador y ventilador de microprocesadores Slot-1 ó Slot-A (como el AMD K7 ó el Intel Pentium III ó Pentium IV) es adecuado, siempre que se le de marcha al motor del ventilador. En el caso de utilizar este tipo de refrigeración forzada es importante diseñar un buen canal de aire puesto que de nada sirve el ventilador si no tiene entrada y salida de aire fresco. Otra forma de conseguir buenos disipadores es haciendo que los laterales del gabinete sean los mismos disipadores. En este caso el tamaño será adecuado y, además, estarán al exterior logrando recibir aire fresco permanentemente. Cabe destacar que este pequeño consume 10A en máxima potencia por lo que los cables de alimentación deben ser de adecuada sección. Caso contrario se podrían cortar causando cortocircuitos en el circuito eléctrico del vehículo. Si va a montar cuatro de estos módulos tenga en cuenta lo siguiente: Un vehículo mediano dispone de una batería 63 amperes. Este circuito multiplicado por cuatro consume 40A. Hay que hacer una simple división para determinar que es capaz de descargar la batería del auto en tan solo dos horas de uso a máxima potencia. Por ello tendrá que tener cuidados especiales como ver en donde se conecta la unidad. Otro factor importante es el sistema de encendido e inyección de combustible. Estos circuitos suelen ser algo sensibles a las caídas de tensión por lo que este amplificador puede perjudicar su funcionamiento. Una alternativa (muy común en estos casos) es colocar una segunda batería alojada en el baúl del vehículo, la cual se carga a través de un diodo desde el regulador de tensión del alternador. Ni piense en conectar el cable de alimentación del amplificador a la llave de encendido del vehículo directamente. Ni la llave de un camión de gran porte soportaría la corriente. La forma de conectarlo es simple, aunque requiere de un relé de 20A de contacto (para un solo módulo o canal. Los contactos de la bobina del relé van en paralelo con el estéreo del coche, mientras que los contactos de la llave mecánica de ese relé van en serie con el cable (grueso) que trae alimentación al amplificador desde la batería. De esta forma el relé hace la fuerza bruta y la llave de encendido sólo debe mover la bobina del electroimán. Es posible conseguir uno así en las casas de repuestos para auto, pidiendo el que conmuta la alimentación general del motor o el que acciona el motor de arranque. Los que se emplean en las luces son demasiado pequeños. Otro punto importante de la instalación es la señal de entrada. Si el equipo de audio que tiene instalado en el coche no dispone de salida de línea deberá hacer una adaptación de impedancia y una reducción de potencia para poder conectar las salidas de parlantes de ese a las entradas de audio del amplificador. Una buena forma es armar un ecualizador pasivo que modifique el tono de cada banda a ecualizar "atenuando" las otras. Es importante que ese ecualizador no tenga salida amplificada, porque estaríamos en el punto de largada nuevamente.

30 Saber Electrónica Nº 316

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 31

Práctica Otra forma muy común es colocar transformadores de salida de audio con el bobinado de 8 ohm conectado a la salida del estéreo y el bobinado de 2000 ohm conectado a la entrada del amplificador. En este caso es aconsejable dotar al amplificador de un potenciómetro para ajustar el "máximo" de entrada y prevenir sobre excitación. Este equipo puede tener una distorsión armónica total cercana al 1%, lo que no es mucho para un equipo a instalar en un automóvil, dado que las unidades que se comercializan normalmente tienen valores del 3% al 5%. Dado que el circuito integrado dispone de un circuito de protección contra cortos que desconecta la salida cuando la impedancia de la carga cae por debajo de 0.5 ohm colocar parlantes de 2 ohm (o 2 de 4 ohm en paralelo) haría que la potencia lograda suba a 75 watt, pero también subirá la distorsión a casi el 10%. Esto no es aceptable para sonido musical, pero para propaganda o publicidad en la vía pública es idóneo. Como es lógico también subirá la demanda de corriente.

AMPLIFICADOR DE AUDIO TELEFÓNICO Muchos son los circuitos que permiten extraer el audio de una línea telefónica para luego amplificarlo por medios convencionales. Pero este circuito resalta del resto por no requerir fuente de alimentación para funcionar. Como se ve en el circuito de la figura 5, el proyecto está basado en un amplificador de audio integrado de la firma National Semiconductors, el LM386 que provee cerca de un vatio con una alimentación de 6 volt ó vatio y medio con 12 volt. El circuito determina la polaridad de la línea telefónica (la cual es desconocida) por medio del puente rectificador formado por los cuatro diodos 1N4007. Seguidamente limita dicha tensión por valiéndose para ello de un diodo zener. Con un capacitor de 1000µF filtra la tensión resultante. El transformador por un lado permite adaptar la impedancia de la línea con respecto al amplificador y, por el otro, obtener la señal de audio telefónico. Los dos diodos 4148 bloquean el paso de DC, pero permiten el paso de la señal de audio. Es aconsejable montar el capacitor de 1000µF lo mas cerca posible del circuito integrado para eliminar ruidos no deseados.

Figura 5

Saber Electrónica Nº 316

31

Tec Sup E4 L3.qxd:LECC 1 .qxd 23/11/13 11:26 Page 32

Lección 3, Etapa 4 VÚMETRO ESTÉREO Este proyecto es para los que aún no se animan a fabricar un circuito impreso.

Figura 6

Un vúmetro cumple una función importante en lo que a audio y sonido se trata de presentar una imagen lumínica equivalente a la potencia de audio que está midiendo. Pero, sin embargo, también se lo puede armar para que haga luces al ritmo de la música de modo que un equipo de sonido “quede más bonito”. Lo mas importante en este proyecto es el circuito integrado, que es el corazón del circuito. Puede ser el LM3914 o LM3915. La conexión o disposición de terminales de ambos es la misma, se recomienda usar el LM3915 ya que la escala que presenta es logarítmica, al igual que el oído humano. También necesitaremos 1 resistencia, un potenciómetro, los Leds, un plug de 35 milímetros y “nada más”. El circuito, que se dibuja en la figura 6, es tan sencillo que lo puede armar en conexión “araña”, soldando los LEDs a las patas del circuito integrado o usando una placa del tipo universal con islas. También puede probar su funcionamiento armándolo en un protoboard. Aclaración: El circuito dibujado es de 10 LEDs, pero puede conectar 2 LEDs en paralelo en vez de 1 y ponerlos de modo que formen dos barras lumínicas, entonces prenden de a 2 LEDs y queda bárbaro. Atención: No conecte el vúmetro a la salida de una etapa de potencia antes de probarlo, ya que puede quemar el integrado. Puede probarlo con una radio chiquita o un reproductor MP3 antes de conectarlo a una etapa de potencia. Cuando vaya a conectarlo a la salida de una etapa de potencia asegúrese que el potenciómetro esté todo girado del lado de máxima resistencia, para que ”casi” no se le aplique señal al integrado, luego vaya girando dicho potenciómetro hasta conseguir la sensibilidad deseada. Por último, en la figura 7 se ha dibujado el circuito de otro vúmetro pero con transistores. J

Figura 7

32 Saber Electrónica Nº 316

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 33

Televisores y Monitores de LCD

Fallas y soluciones comentadas en

televisores y monitores de lcd En los últimos años dedicamos varios tomos de la colección Club Saber Electrónica a los televisores de pantalla plana de diferentes tecnología: plasma, LCD, LED, SmartTV, 3D, etc. También publicamos informes de reparación y guías de fallas y soluciones. Aprovechando la experiencia del Ing. Alberto H. Picerno tanto en la reparación de equipos electrónicos como en la elaboración de informes y textos, así como la colaboración de varios técnicos y otro autores, preparamos una sección de “información, fallas y soluciones en televisores y monitores de pantalla plana” que puede descargar desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave: infotallas. En el presente informe vamos analizar un problema de service en el circuito integrado digital del TV Sanyo modelo 32XH4 (vizzon). Se trata de uno de los integrados más modernos existentes en el mercado y muy utilizado por otras marcas de TVs. Coordinación: Ing. Horacio Daniel Vallejo - [email protected] En base a informes de: Ing. Alberto H. Picerno IntroDuCCIón Este TV posee un circuito integrado Faroudja FLI8531 que cumple una gran cantidad de funciones en un mismo chip. El fabricante le tenia

que poner un nombre a su función primordial y lo llamó “Controlador de nivel de entrada de un TV LCD” que es un nombre totalmente engañoso ya que no es para LCD sino para cualquier tecnología de pantalla plana y fina, y no sólo controla las

Saber Electrónica Nº 316

33

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 34

FaLLas

y

s oLuCiones C oMenTaDas

en

M oniTores

y

T eLevisores

De

LCD

Figura 1 Diagrama en bloques del integrado FLI8531 y descripción de terminales

34

Saber Electrónica Nº 316

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 35

FaLLas

y

s oLuCiones C oMenTaDas

entradas sino que realiza todo el proceso digital completo y parte del analógico como ser la selección de entrada. Además posee al único microprocesador del sistema; se comunica con la RAM masiva de video y la ROM y produce la demora de audio. A continuación aclaramos cuales son su características: 1) Decodificador de video integrado 3D (con separador de sincronismo tipo filtro peine). 2) Aplicación picture in picture 3) Calidad de video superior a 1080 MADi 4) Captura de video analógico de tipo flexible de 1080p Y Pr Pb o 135 MHz RGB. 5) Soporta procesamiento de señal VBI incluyendo WST nivel 2.5 6) Interfase flexible para memoria DDR 7) Resaltador de video Faroudja Truelife 8) Gerenciamiento de color avanzado (ACM3D) y control de contraste adaptativo. 9) Microprocesador en el chip 10)Controlador OSD Bitmapeado 11)Encapsulado: 208 PQFP En cuanto a sus aplicaciones, puede ser utilizado en TVs de todo tipo LCD Plasma, LED, OLED, SED, etc. con sonido DLP, LCD, y LCOS frontal y trasero.

DIAgrAmA En BloquEs y FunCIonAmIEnto En la figura 1 se puede observar el diagrama en bloques y la descripción de pines del circuito

en

M oniTores

y

T eLevisores

De

LCD

integrado. El FLI8531 es un circuito integrado que ofrece un decodificador de video integrado con características y filtros 3D, con tecnología DCDi Cinema. El conversor de “cinema video” Faroudja DCDi maneja diferentes formatos y realiza una gestión avanzada del color (ACM- 3D), lo que proporciona una calidad de vídeo excepcional. El nivel de calidad de vídeo que era exclusivo de “Home Theater Systems” ahora está disponible en una solución de un solo chip. El FLI8531 también comprende un integrado “Front- End” analógico (AFE) con conversores analógicos / digitales (ADCs) triples y un conmutador de punto de cruce . El circuito AFE con características flexibles asegura el diseño de un PCB sencillo con conexiones directas a los Sintonizadores de TV y los conectores de entrada de vídeo. Así, para un solo chasis de TV LCD, el circuito integrado FLI8531 es capaz de soportar los estándares de todo el mundo. Para variaciones regionales, sólo es necesario pequeños cambios de conectores y del firmware. La inclusión de un decodificador integrado de datos VBI elimina la necesidad de componentes externos, lo que resulta en la reducción significativa de costos. El FLI8531 soporta varios estándares de VBI en todo el mundo para aplicaciones de Teletexto , Subtítulos , V -Chip , y otros servicios de VBI . El FLI8531 también se puede utilizar como parte de una solución de televisión digital con la probada etapa Faroudja DCDi.

Figura 2 – Diagrama en bloques del sistema con FLI8531.

Saber Electrónica Nº 316

35

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 36

FaLLas

y

s oLuCiones C oMenTaDas

Figura 3 - Diagrama en bloques del TV.

36

Saber Electrónica Nº 316

en

M oniTores

y

T eLevisores

De

LCD

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 37

FaLLas

y

s oLuCiones C oMenTaDas

en

M oniTores

y

T eLevisores

De

LCD

integrado. Otro CI, el ANX 9011L que se encarga de realizar la decodificación HDMI completa. Otro que se encarga de la conversión analógica digital de audio estéreo es el CS4344 en posición IC7505 o el control de audio LV1116. Y por supuesto las infaltables memorias FLASH ROM, la RAM y una DDR (double data rate doble tasa de transferencia de datos) de 256M que es un banco de memorias SDRAM.

FAllAs En El tV Con FFlI8531 Figura 4 - Señal de video normal. En cuanto al rendimiento de “video cinema”, un microprocesador incorporado y un OSD versátil en un solo dispositivo facilita un rápido desarrollo de un producto fiable y atractivo. Es absolutamente imposible agregar el circuito del procesador en este archivo de texto porque no está hecho para imprimirlo sino para verlo en la PC. Es un simple problema de ponerle trabajo al circuito pero el fabricante no se tomó la molestia de hacerlo. En la figura 2 podemos apreciar el diagrama en bloques del funcionamiento del sistema con este circuito integrado Para completar la información vamos a mostrar el diagrama en bloques del TV o lo que el fabricante llama con ese nombre y que vemos en la figura 3. la izquierda se pueden observar todas las entradas del TV que pasamos a enumerar: A) Entrada Antena/cable analógico. B) Entrada de audio 1 en banda base y video compuesto 1 (A/V). C) Entrada video Super VHS (C+Y). D) Salida de audio en banda base y video compuesto. E) Salida de auriculares (PH). F) Entrada de audio 2 en banda base y video compuesto 2 (A/V). G) Entrada VGA para PC. H) Entrada HDMI. El integrado principal de esta plaqueta es el FLI8531 pero el mismo se encuentra rodeado por otros integrados que le prestan soporte para otras funciones. Por ejemplo se puede observar una llave construida con un 4052 en posición IC402 que se utiliza para conmutar el audio. El resto de las conmutaciones se realiza dentro del

Nuestro TV tiene dos problemas en realidad que no sabemos si están relacionados. Uno es que la señal de aire o cable analógico se ve muy oscura y con mucho color y el otro es que dejó de funcionar por la entrada HDMI. Funciona perfectamente por las otras entradas, incluyendo la de PC, audio/video, Super video y componentes. Mirando el diagrama en bloques podemos observar que la sección de antena está simplificada con un bloque llamado TUNER del cual el fabricante no da ninguna información. Solo podemos observar que su salida de video va a la llave selectora de funciones interna del FLI8351 y desde allí retorna a la salida de video compuesto que nos puede servir como señal de prueba. Si no tiene osciloscopio conecte allí un TV con entrada de A/V y observe la calidad de la imagen. Si tiene osciloscopio verifique que allí aparezca una señal de 2Vpap sin carga y de 1V con una carga de 75 Ohm desde el pulso de sincronismo hasta el blanco más intenso. Trate de trabajar con un generador de señales de barras de color o con un videograbador con una cinta grabada con esa señal y un tono de 1kHz. En nuestro caso el oscilograma que obtuvimos sin carga es el indicado en la figura 4 que se puede considerar absolutamente normal con una buena gradación de grises; además verificamos que brillo y contraste operan normalmente pero no normalizan la imagen que siempre está oscura. Como el TV pasó por otro taller antes de llegar al nuestro y como el cliente dice que la única falla que tenía originalmente era que no podía ver el cable digital con el receptor de la compañía de cable, lo invitamos a que observara en qué condiciones le devolvieron el TV antes de seguir adelante. Luego que el cliente aceptó que lo reparáramos completo, analizamos el problema y llega-

Saber Electrónica Nº 316

37

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 38

FaLLas

y

s oLuCiones C oMenTaDas

en

M oniTores

y

T eLevisores

De

LCD

Figura 5 - Entrada al modo service. mos a la conclusión de que las fallas son dos, la original y una provocada, y que la provocada no está en el “Tuner”. Es probable que la falla provocada se deba a un mal ajuste por el modo service, así que estudiaremos el mismo.

El moDo sErVICE Para entrar en el modo service sólo se requiere el control remoto original y seguir los siguientes pasos: 1) Presione y retenga el pulsador “MENU” de los pulsadores laterales del TV. 2) Presione la tecla numérica 1 del control remoto. Aparecerá una pequeña pantalla superpuesta a la imagen como lo indica la figura 5. Ahora se debe seleccionar el ítem a variar dentro de todos los previstos. Para ello seleccione primero el renglón de la pantallita por intermedio de la tecla canal + y canal – del control remoto. Ver la figura 6. Luego debe cambiar las filas de la tabla 1 correspondiente a la primer columna seleccio-

nando ALL; TVPALN; TVNTSC; TVPALM; CBBS1 NTSC; etc. y posteriormente la propiedad que en la tabla está indicada como Item Name. En la columna descripción se puede encontrar una somera descripción del parámetro a variar. Es decir que debe navegar por la pantallita con los cursores y el volumen. Cuando tenga adecuadamente seleccionado el parámetro entre a Data y controle que corresponda al número indicado en “initial data” de la tabla. Si no es así, ponga ese número y pruebe a ver si se solucionó el problema. En la figura 7 transcribimos parte de la tabla correspondiente. Por razones de espacio no podemos reproducir la tabla completa, la que podrá encontrar en la información que mencionamos en el comienzo de este manual y que puede descargar desde Internet. Nota: no utilice parámetros fuera de los valores especificados porque se pueden producir malfuncionamientos que no permitan posteriormente ingresar al modo service para su corrección. Este es un grave problema de programación no contemplado por el fabricante. Un programa bien hecho se niega a ingresar parámetros incorrectos explicitándolo en la pantalla. El ajuste de los datos iniciales se controla por

Figura 6 - Cambios del display en pantalla.

38

Saber Electrónica Nº 316

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 39

FaLLas

y

s oLuCiones C oMenTaDas

en

M oniTores

y

T eLevisores

De

LCD

Figura 7 – Parte de la tabla de códigos del modo service de nuestro TV.

Saber Electrónica Nº 316

39

Manual - Repa LCD.qxd:*Cap 4 - telefonia 23/11/13 11:59 Page 40

FaLLas

y

s oLuCiones C oMenTaDas

en

M oniTores

el microprocesador incluido en el CI FLI8531 a través del IICBUS. Todos los datos cargados son memorizados en la memoria no volátil 24LC32 con número de posición IC8002. Cuando dicha memoria se reemplaza, todos los datos cargados en fábrica desaparecen. Reajuste los valores por defecto indicados en la tabla. Los datos iniciales están provistos por la ROM del microprocesador embebido, cuando se reemplaza la memoria por una nueva. Pero los datos provistos son sólo para operar el TV como monitor básico para poder entrar al modo service y ajustar el resto de los valores. Para salir del modo service existen dos modos. Presione el pulsador menú en la botonera de controles del TV o del control remoto, o apague el TV con la tecla ON/OFF. NOTA 1: todos los datos ajustados en el modo service son memorizados en la EEPROM automáticamente. Esto es también un grave error de diseño del programa. Un buen aparato antes de apagarse pregunta si realmente desea cambiar los parámetros para que el reparador tenga la posibilidad de revisar y modificar algún valor peligroso. En nuestro caso debemos entrar en el modo service y verificar el parámetro correspondiente a 2 TVPALN. Si entramos, por ejemplo, a 1 ALL lo que se modificaría es el brillo y el contraste de todas fuentes de programa y no sólo la TV por aire o cable analógico. La tabla dice que el brillo debe estar en 23 y lo encontramos en -108 (valor mínimo) y el contraste en -127 (también valor mínimo). Repusimos los valores de fábrica y la señal tomo el valor de brillo y contraste correctos. Suponemos que en el taller que habían hecho la reparación lo desajustaron a propósito para incrementar el presupuesto de otros talleres, cosa que lograron con pingüe beneficio para nuestro bolsillo. De cualquier modo, verificamos otros parámetros y los encontramos a todos en el valor de fábrica.

y

T eLevisores

De

LCD

La falla parece estar clara ahora. El TV no funciona por la entrada HDMI y como el usuario usa el TV con un sintonizador de cable digital que sólo tiene salida HDMI, no puede ver ninguna señal. Pero el DVD se ve perfectamente y las señales de aire por antena también, ahora que cargamos los datos correctos en la memoria no volátil. Cuando decimos no funciona nos estamos refiriendo a audio y video. Es decir que todo ocurre como si el conector estuviera desconectado. Una rápida mirada a la figura 1 nos permite observar que la entrada HDMI posee un circuito integrado especial decodificador de HDMI llamado ANX9011L (IC7500) con una memoria no volátil adosada (24C02). Por supuesto, el decodificador está predispuesto por el microprocesador del sistema por intermedio del IICBUS y tiene dos salidas. Una salida de video que se conecta directamente al FLI8531 y otra salida a un circuito integrado CS4344 que es un conversor D/A que genera audio analógico para el bloque de control de audio. Cuando seleccionamos HDMI y no tenemos ni audio ni video, el principal sospechoso es el ANX9011L sus circuitos accesorios y sus señales incidentes. Como hacemos primar el criterio de no ser invasivos con la reparación, comenzamos a jugar con el control remoto, seleccionando fuentes de programa y viendo la respuesta del TV tanto cuando hay señal como cuando no la hay. Cuando seleccionamos una fuente de señal con la entrada correspondiente, el equipo tarda dos segundos y aparece la imagen. Si no hay señal a los 2 segundos aparece una pantalla azul con el cartel “no signal”. En este TV la acción se repetía para todas las entradas, menos para la de HDMI que quedaba negra, ya sea que conectáramos un DVD con salida HDMI o no. Es evidente que la señal azul y el cartel de “no signal” se generan en el FLI8531. Si hay una diferente respuesta de éste, es porque no le llega la información de que el decodificador tenga señal, aunque es posible que tenga señal de entrada por lo menos.

unA FAllA ImPEnsADA: “lA EntrADA HDmI” Siempre digo que una reparación debe realizarse en forma incruenta. Cuando menos mano se mete en un equipo más garantía tenemos de no dañar algo que está en buenas condiciones.

40

Saber Electrónica Nº 316

¿Por dónde llega la información de cada bloque decodificador de señal? Si el bloque es externo al FLI8531 le llega a través del IICBUS (sintonizador y decodificador HDMI) si es interno directamente (todas las otras