electronica y servicio 26

Ciencia y novedades tecnológicas ................ 5

Perfil tecnológicoCómo se fabrica un microprocesador ...... 9Leopoldo Parra Reynada

Leyes, dispositivos y circuitosLos sistemas PLL y sus aplicacines enaudio y video ............................................... 17Alvaro Vázquez Almazán

Qué es y cómo funcionaLos sistemas Home-Theater ...................... 25Armando Mata Domínguez

Qué es y cómo funcionaEl reproductor de formato MP3de Samsung ................................................. 34Miguel Angel Sosa García

Servicio técnicoMás sobre la teoría del DVD y revisión decircuitos de un reproductor Samsung ........ 34Leopoldo Parra Reynada y Rafael Gómez Castillo

El modo de servicio en sistemas decomponentes de audio Aiwa ..................... 44Colaboración de Aiwa Corporation

Reparación de autoestéreos modernos ... 53Alvaro Vázquez Almazán

Principios de operación del teléfonoinalámbrico Aiwa TN-C507 ......................... 62Armando Mata Domínguez

Elevtrónica y computaciónUn laboratorio virtual conElectronics Workbench ............................... 69Alberto H. Picerno

Colaboración de la revista «Saber Electrónica»

Proyectos y laboratorioAmplificador de potencia estéreo parareproductor de casete ................................ 75Oscar Montoya Figueroa

DiagramaDel televisor Sony KV-20TS50

CONTENIDO www.centrojapones.com

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Editores asociadosLic. Eduardo Mondragón Muñoz

Colaboradores en este númeroProfr. Armando Mata DomínguezIng. Leopoldo Parra ReynadaAlvaro Vázquez AlmazánAlberto H. PicernoRafael Gómez Castillo

Diseño gráfico y pre-prensa digitalD.C.G. Norma C. Sandoval Rivero([email protected])D.G.Carolina Camacho CamachoGabriel Rivero Montes de Oca

Apoyo fotográficoRafael Morales Orozco y Julio Orozco Cuautle

Agencia de ventasCristina Godefroy Trejo

Electrónica y Servicio, Mayo del 2000, Revista Mensual. Editor Res-ponsable: Felipe Orozco Cuautle. Número Certificado de Reservade Derechos al Uso Exclusivo de Derechos de Autor 04-1999-041417392100-102. Número de Certificado de Licitud de Título:10717. Número de Certificado de Licitud en Contenido: 8676. Domi-cilio de la Publicación: Norte 2 #4, Col. Hogares Mexicanos, 55040,Ecatepec, Estado de México. Impresión: Impresos PublicitariosMogue/José Luis Guerra Solís, Vía Morelos 337, Col. Santa Clara,55080, Ecatepec, Estado de México. Distribución: DistribuidoraIntermex, S.A. de C.V. Lucio Blanco 435, Col. San Juan Ixhuaca,02400, México, D.F. y Centro Japonés de Información Electrónica,S.A. de C.V. Norte 2 # 4, col. Hogares Mexicanos, 55040, Ecatepec,Estado de México.Suscripción anual $480.00 ($40.00 ejemplares atrasados)para toda la República Mexicana, por correo de segunda clase(80.00 Dlls. para el extranjero).Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artí-culos, son propiedad de sus respectivas compañías.Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cual-quier medio, sea mecánico o electrónico.El contenido técnico es responsabilidad de los autores.

No.25, Mayo 2000

5ELECTRONICA y servicio No.26

CIENCIA Y NOVEDADES

TECNOLOGICAS

CIENCIA Y NOVEDADES

TECNOLOGICAS

CIENCIA Y NOVEDADES

TECNOLOGICAS

CIENCIA Y NOVEDADES

TECNOLOGICAS

La evolución de las mascotas electrónicas

Aunque afortunadamente en México aún no te-nemos los problemas de espacio que aquejan alos habitantes de Japón (donde un departamen-to de unos cuantos metros cuadrados puede cos-tar varios cientos de miles de dólares), hasta acáhan llegado algunas muestras de las solucionesa las que han recurrido para seguir gozando delas comodidades más usuales sin tener que pa-gar los costos.

Un buen ejemplo de esta tendencia es la apa-rición, desde hace algunos años, de las “mas-cotas electrónicas”, que si bien llegaron a cubriruna necesidad humana (la de tener alguien quedependa completamente de nosotros), al mismotiempo presentan la ventaja de no consumir tan-tos recursos como una mascota real.

De esta manera, encontramos que una mas-cota electrónica no necesita un lugar especialpara descansar, no necesita que se le preparecomida diariamente, no ensucia la casa ni des-truye nuestras propiedades, etc., y a pesar de queseguramente no faltará quien exprese que nun-ca será lo mismo que tener un perro o un gatovivo en casa, lo cierto es que hay personas quebajo ciertas circunstancias, prefieren “adoptar”uno de estos ingeniosos equipos electrónicos.

Si descartamos los muñecos de peluche quepodían producir algunos sonidos casi sin con-

trol (y que ya llevan muchos años en el merca-do), la primera “mascota electrónica” que tuvola suficiente popularidad como para trascenderlas fronteras de Japón fueron los tradicionales yprácticamente obsoletos Tamagotchis (figura 1).

Como recordará, se trataba de una pequeñapantalla LCD donde aparecía la imagen de unacriatura a la cual había que alimentar constan-temente, cuidar que no se enfermara, jugar conella, etc. Al cabo de cierto tiempo esta “criatura”crecía hasta alcanzar su tamaño “adulto” y en-tonces regresaba a su planeta; y había que co-menzar de nuevo todo el proceso.

Después del “boom” de los Tamagotchi, apa-recieron los Furbys, unos pequeños muñecos depeluche capaces de interactuar hasta cierto pun-to con el usuario. Estos muñecos llevaron el con-

Figura 1

“Tamagotchi“ de bandai (izquierda) y monstruo digital

6 ELECTRONICA y servicio No.26

cepto de la mascota electrónica fuera de unapantalla LCD, lo que permitía al usuario acari-ciar a su mascota, platicar con ella, que ésta lecontestara, etc.

Los Furbys son capaces de abrir y cerrar losojos, hablar moviendo una especie de pico, mos-trar rudimentos de emociones, reaccionar segúnel estado de ánimo de su dueño (o al menos esoes lo que dice el fabricante), etc.

Al llegar a este punto, muchos nos preguntá-bamos cuánto faltaría para que apareciera unaverdadera mascota electrónica, capaz de mover-se por sí misma, de seguirnos, de compartir nues-tros juegos, de reaccionar ante nuestras cariciasy de obedecer nuestras órdenes. Pues bien, Sonylanzó hace varios meses el primer “perro elec-trónico”; y al parecer su acogida ha sido muyentusiasta.

El perro electrónico tiene el aspecto de unrobot con forma canina: un cuerpo, cuatro pa-tas y una cabeza que incluye ¡hasta orejas col-gantes! (figura 2).

El funcionamiento de todos estos elementosestá controlado por varios microprocesadorescapaces de dar movimiento al perro; puede ca-minar a nuestro lado y “ver” su trayectoria gra-cias a una cámara de video montada en la “na-riz”; puede responder al llamado del dueño(posee micrófonos que le permiten oír, recono-cer la voz de su amo y reaccionar a ciertas pala-

bras clave); puede expresar su alegría o enojo(además de hacerlo con su movimiento, poseeuna bocina para dar “ladridos” de felicidad ogemir de tristeza); y otras múltiples característi-cas adicionales que harán que el propietario deun “animalito” de estos se sienta realmenteacompañado.

Esperemos que este tipo de mascotas nuncallegue a reemplazar a un perro o un gato de ver-dad; sin embargo, no podemos negar que gra-cias a los avances la electrónica es posible obte-ner al menos un paliativo para quien tengaproblemas de espacio o de tiempo, que le impi-dan cuidar a una mascota viva.

Nuevas tecnologías en discos duros

Cuando escuchamos el nombre IBM, de inme-diato nos viene a la mente una empresa gigan-tesca cuyo principal negocio es la venta decomputadoras a grandes empresas, y que recien-temente estuvo en boca del público no especia-lizado al construir la primera máquina capaz dederrotar a un “gran maestro” de ajedrez, comoGary Kasparov. Sin embargo, IBM se dedica amuchas otras cosas además de la fabricación deequipos de cómputo; de hecho, de sus laborato-rios repartidos por todo el mundo han salido in-finidad de desarrollos que han modificado com-pletamente la vida moderna.

Citemos algunos de ellos: IBM fue la primerafirma que desarrolló un sistema de acceso dedatos digitales casi inmediato; fue la primeracompañía que vendió computadoras al públicoen general; fabricó el primer disco duro; desa-rrolló todo el concepto de la plataforma PC; in-ventó un revolucionario método de colocaciónde terminales que permite desarrollar circuitosintegrados más compactos; elaboró un métodopara que los circuitos integrados usen cobre envez de aluminio como material base; etc. En rea-lidad, IBM es la compañía que año con año soli-cita más patentes en el mundo, casi todas ellasenfocadas al mundo de las altas tecnologías.

Fruto de estas investigaciones de punta, aho-ra IBM nos vuelve a sorprender con una de suscreaciones: un disco duro miniatura capaz de al-

Figura 2


macenar hasta 340 MB de información. Por su-puesto que en la actualidad, cuando son comu-nes los discos de alrededor de 10 GB, esta capa-cidad no impresiona a nadie; pero si decimos queeste disco duro es apenas del tamaño de unacajetilla de cerillos (4.3 x 3.6 x 0.5 cm), el dato sevuelve realmente impresionante (figura 3).

Este disco se ha diseñado como un medio derespaldo o de intercambio de información entrediversos elementos portátiles, como cámarasdigitales, notebooks, PDAs, etc., y considerandoque la mayoría de estos elementos poseen enrealidad muy poca memoria, el tener un mediopara intercambiar archivos de hasta 340 MB re-sulta sensacional (figura 4).

Otro producto que ha salido al mercado delos laboratorios de IBM, son las nuevas unida-des de almacenamiento de muy alta capacidad,que alcanzan los 70 GB en un disco de 3.5 pul-

gadas. Esta impresionante capacidad se consi-guió gracias al desarrollo de unos nuevos platosde vidrio (en contraste con los platos de alumi-nio utilizados tradicionalmente), que permitensuperficies más pulidas, caras más planas, de-pósitos más uniformes de material magnético,cabezas que “vuelan” más cerca de la superfi-cie, mayores densidades de información, etc.

A pesar de que en este momento realmentepocos usuarios necesitan tal capacidad de alma-cenamiento (las computadoras personales mo-dernas normalmente traen discos de entre 6 y12 GB), para las empresas y las estaciones detrabajo tener la posibilidad de contar con estacapacidad, sin necesidad de colocar decenas deunidades independientes, se refleja en un consi-derable ahorro, tanto monetario, como en es-fuerzo de instalación y configuración.

Ahora bien, la buena noticia es que IBM yaestá vendiendo estos elementos al público engeneral, por lo que si usted tiene la necesidadurgente de un mayor espacio de almacenamientoy no desea gastar demasiado, puede contar coneste desarrollo para implementar la solución.

La consola de juegos del siglo XXI

Para nadie es un secreto que existe una cerradacompetencia entre los diversos fabricantes deconsolas para juegos de video. Los principalescontendientes son Nintendo, Sega y, por último,Sony con su consola PlayStation, que ha acapa-rado algo así como el 60% del mercado de jue-gos en todo el mundo (figura 5).

Sin embargo, este equipo ya comienza a te-ner indicios de ser obsoleto, ya que al estar ba-sado en un microprocesador de 32 bits, tener elsoporte de sus juegos en un CD-ROM de doblevelocidad y tener algunas otras limitaciones,muchos entusiastas de los juegos se decidieronpor otras opciones como el Nintendo-64 (que yaposee un procesador de 64 bits) o el nuevo SegaDreamCast, que a pesar de sus ventajas tecno-lógicas al parecer no ha tenido la recepción es-perada por los directivos de esta empresa.

Pero Sony no podía dejar de renovarse, asíque acaba de presentar al mercado japonés la

Figura 3

Figura 4


nueva consola PlayStation-2, impulsada por unmicroprocesador desarrollado en forma conjuntacon Toshiba. Este dispositivo puede manejarpalabras de 128 bits, lo que lo hace considera-blemente más poderoso que el usado por lascompañías rivales (figura 6).

Si a esta característica le añadimos la posibi-lidad de conectarse a la red Internet para poderparticipar en juegos grupales, poder navegar yconsultar la red en su televisor, tener como so-porte de sus juegos al nuevo formato DVD (loque permite disponer de una capacidad muy su-perior que la que proporciona un CD-ROM), sejustifica fácilmente el entusiasmo que despertósu lanzamiento; y para muestra basta un botón:oficialmente, se puso a la venta a través deInternet el primero de marzo, y durante el pri-mer minuto de venta llegaron pedidos por100,000 unidades, lo que saturó rápidamente elservidor de Sony.

Figura 5

Figura 6

Tan exitoso y flexible parece ser este nuevoequipo que ya ha alertado a empresas tan gran-des y poderosas como Microsoft, quienes lo vencomo una amenaza a sus planes de expansiónhacia la Internet. El PlayStation-2 utiliza un sis-tema operativo y un navegador propietario parael acceso a la red mundial, lo que forzó a dichaempresa a adelantar en varios meses el anunciode su próxima consola de juegos, que estarábasada en un procesador Intel y que tendrá igual-mente acceso a Internet. Sin embargo, este equi-po de Microsoft se comenzará a comercializarhasta el año 2001, y mientras tanto elPlayStation-2 amenaza con acaparar completa-mente el mercado de los juegos de video.

Esperemos que estos equipos pronto esténdisponibles en nuestro país para poder apreciarrealmente todas sus ventajas, entre las se cuen-ta su compatibilidad casi total con los juegos di-señados para el PlayStation tradicional.


COMO SE

FABRICA UN

MICROPROCESADOR

COMO SE

FABRICA UN

MICROPROCESADOR

Leopoldo Parra Reynada

Aunque los circuitos integradosllevan con nosotros cerca de 40

años, y nos rodean a tal grado que lavida moderna sería inimaginable sin

ellos, en realidad en rara ocasiónnos detenemos a pensar cómo se

fabrican estos elementos.Precisamente en este artículo

mostraremos brevemente el procesode diseño y construcción de un

circuito integrado.

“Detrás de aquel panel, los electrones y losquantum danzaban, las cargas y ausencias de car-gas se desplazaban a través de celosías cristalinas;la máquina soñaba”

Poul Anderson; “El mundo de Satán”

Primer antecedente: el transistor

Debido a que seguramente nuestro público lec-tor ya conoce la historia básica de la electrónica(en caso de dudas, consulte el artículo Los Orí-genes de la Electrónica, publicado en los núme-ros 21, 22 y 23 de esta publicación), obviaremosel tema referente a las válvulas de vacío. Sinembargo, debido a la estrecha relación que guar-da con los circuitos integrados, retomaremos eltema relacionado con el transistor: su descubri-miento, la forma en que está construido, los mé-todos que se tenían para su fabricación inicial-mente, y cómo fueron evolucionando, hastallegar a los primeros circuitos integrados.


Recordemos que el transistor fue desarrolla-do en los laboratorios Bell por los investigado-res Shockley, Bardeen y Brattain (figura 1), em-pleando como material base el germanio, unelemento poco conocido y del cual no se espe-raban grandes aplicaciones.

Sin embargo, este elemento posee una carac-terística fundamental que lo hace ideal para latarea requerida: su estructura atómica implicaque en su órbita electrónica más externa poseesólo cuatro electrones. Esto no parece tener nada

de especial, excepto cuando se acomoda un gru-po de átomos de germanio en una estructuracristalina, en la cual cada átomo individual estárodeado de otros cuatro similares.

Cuando los átomos de germanio se acomo-dan de esta forma, ocurre un fenómeno muy in-teresante: cada grupo de cinco átomos (un cen-tral y cuatro que le rodean) “comparte” suselectrones y, en un momento dado, cada átomoposee ocho electrones en su órbita de valencia(figura 2).

Repasando las nociones de química, segura-mente vendrá a su memoria que una estructuracuyos átomos poseen ocho electrones en su ór-bita externa resulta extremadamente estable; esdecir, difícilmente reacciona con otros elemen-tos, no conduce electricidad, su conducción decalor es deficiente, etc. (precisamente la princi-pal característica de los llamados “gases raros oinertes” es que sus órbitas externas se encuen-tran saturadas y por esa razón resulta práctica-mente imposible hacer compuestos queinvolucren a estos elementos).

Pero, en el caso del germanio (y como se des-cubrió posteriormente, también en el silicio), enrealidad esta característica de los ocho electro-nes en su órbita de valencia es falsa, ya que sedebe únicamente a su estructura cristalina; cual-quiera que sea el motivo de este comportamiento,el detalle está en que cuando se tiene un bloquede germanio o silicio puro en forma cristalina, apesar de ser un elemento metálico, resulta unmal conductor de electricidad, debido a su au-sencia de electrones libres (de hecho, en condi-ciones ideales sería un perfecto aislante); peroel factor que resalta de esta afirmación es la pa-labra “puro”, puesto que resulta extremadamentecomplicado producir elementos completamentepuros, ya que por lo general traen consigo ciertogrado de impurezas.

Ahora bien, el descubrimiento de Shockley,Bardeen y Brattain fue precisamente que un blo-que de germanio cristalino, al momento que sele añaden ciertas impurezas cuidadosamentecontroladas, se puede comportar como conduc-tor bajo ciertas circunstancias.

Este comportamiento del material en que aveces conduce y en otras no, determinó que fue-

Figura 1

Científicos de loslaboratorios Bell; al frenteShockley, atrás izquierda,Bardeen y atrás derechaBrattain.

El primer transistor.Los cristales de germanioson la pequeña pieza enforma de cilindro conectadoal triángulo y a la planchainferior (todos los demáselementos son de soporte).

Figura 2

Cuando los átomos de germanio se combinan para formar unsólido, se acomodan siguiendo una configuración ordenadallamada “cristal“.


ran nombrados “semiconductores” y lo que losconvirtió en la base sobre la que se construyetoda la electrónica moderna. Por la importanciaque representa su principio de funcionamientoen la fabricación de los circuitos integrados, vea-mos esto más en detalle.

Los semiconductoresCuando a una estructura cristalina de germanioo silicio se añaden impurezas cuidadosamentecontroladas (dopado), se puede modificar la can-tidad de electrones libres que quedan para laconducción eléctrica. Por ejemplo, si añadimosun átomo de fósforo (el cual posee cinco elec-trones en su órbita externa), cuando entra en laestructura cristalina, cuatro de sus electrones secombinan con los de germanio o silicio y tratande colocarse en una estructura compartida quesemeje la presencia de ocho electrones en la úl-tima órbita de cada átomo; de esta manera, suelectrón adicional queda libre para desplazarsey conducir un poco de electricidad (figura 3B).

Una situación similar, pero a la inversa, su-cede si en vez de fósforo colocamos boro (queposee tres electrones en su órbita final); cuandoeste átomo se acomoda en la estructura cristali-na, queda lo que se conoce como un “hueco”,esto es, un espacio que fácilmente puede acep-tar a un electrón viajero (figura 3C).

Por este motivo, dado que al primer tipo dematerial dopado con fósforo le “sobran” electro-nes (y queda con una carga negativa), se le nom-bra “semiconductor tipo N”. Y el material dopadocon boro, por su falta de electrones recibe elnombre de “semiconductor tipo P”.

Lo interesante de todo esto, ocurre cuandocomenzamos a mezclar diversas capas desemiconductores; por ejemplo, el transistor típi-co se forma alternando una capa de material N,otra de P y finalmente una más de N o viceversaPNP. Si a este conjunto se le aplica un voltaje decierta polaridad, encontramos que la corrienteque circula entre sus terminales extremas es unmúltiplo de la que se aplica en su capa central(figura 4); por lo que este dispositivo tan senci-llo realiza la misma labor de amplificación quehizo famosas a las válvulas de vacío, pero evi-tando al mismo tiempo muchos inconvenientes

Ge Ge Ge Ge Ge Ge

Ge

GeGeGe

GeGe Ge Ge

Ge Ge GeElectrón libre

(material tipo N)

Comportamiento eléctrico de una molécula de germanio

Hueco libre(material tipo P)

A B C

F

Ge Ge Ge

Ge

GeGe

GeB

Si

Figura 3

N

P

N

+ + + + + + +- - - - - - -

- - - -

Colector

Emisor

Base

Vc

VB

IB=0

Campoeléctrico

Ic=0

Vc

VBCampoeléctrico

Ic = Hfe x IB

+ +

---

-

-

-

- -

IB=0

A

B

C

> 0.7 V (Si)> 0.3 V (Ge)

(muypequeña)

Transistor tipo NPN polarizado

Figura 4


de los bulbos. Por esta razón, a partir de la in-vención del transistor, prácticamente toda laelectrónica se ha enfocado hacia la tecnologíade los semiconductores.

Fabricación de los transistores

Infortunadamente, la construcción de transisto-res no resultaba tan sencilla, ya que para produ-cirlos en masa se tenía que recurrir a métodoslentos y costosos, como el crecimiento de cris-tales en medios dopados con distintas combina-ciones de elementos. Esto traía como consecuen-cia que conforme crecía el cristal semiconductor,se tenían que ir formando las capas P y N nece-sarias para que el dispositivo trabajara conve-nientemente. Debido a las dificultades implíci-tas en este procedimiento, los primerostransistores comerciales alcanzaban precios dealrededor de 50 dólares; pero aún con este in-conveniente, los diseñadores de circuitos elec-trónicos pronto se percataron de las enormesventajas que proporcionaban estos elementos.

Ahora bien, no tardó mucho en que se desa-rrollaran nuevos métodos de fabricación de dis-positivos semiconductores, y uno de los mayoresimpulsos vino con el desarrollo de la tecnologíaplanar, descubierta casi simultáneamente por losinvestigadores de Fairchild y los de Texas Instru-ments.

Está técnica de fabricación consiste en quetodos los pasos necesarios para producir un dis-positivo semiconductor se lleven a cabo en unasola cara de la superficie del material semicon-

ductor, lo cual permite reducir dramáticamentelos costos de fabricación. Veamos un ejemplode cómo se produce un transistor con esta tec-nología.

En primer lugar, se obtiene por cualquier me-dio una delgada oblea de material de germanioo silicio (más adelante veremos cómo es que seobtiene esta oblea); se cubre su cara superiorcon un material fotosensible, con el propósitode que las porciones que se expongan a la luz sevuelvan fácilmente solubles en una solución áci-da; y luego se coloca encima de la oblea unamascarilla donde están grabadas diversas per-foraciones (figura 5). Si apreciamos un acerca-miento a la porción de la oblea al momento deque se expone a la luz, podemos observar queal “revelar” el material, queda un rectángulo don-de está expuesto el material base. Entonces, di-cha “ventana” es atacada por un dopado de fós-foro, con lo que se crea una zona de materialtipo N (figura 6).

El procedimiento se repite nuevamente: secoloca una capa fotosensible y se le aplica unasegunda mascarilla, ahora con perforaciones unpoco más pequeñas que coincidan con las ante-riores (figura 7). Cuando se expone a la luz y pasapor el proceso de revelado, queda expuesta unaporción de la capa N anteriormente formada, y a

Mascarilla

Perforación

Luz

Base desilicio

Capa de materialfotosensible

Figura 5

Dopado de fósforoSilicio desnudo

Zona protegida

N

Figura 6

Dopado de boro

N P

Figura 7


ésta se le aplica un dopado de boro, logrando asíque dentro de la porción N se forme una zona P.

Si repetimos este procedimiento por terceraocasión, ahora con ventanas más pequeñas yaplicando un nuevo dopado con fósforo, encon-traremos que finalmente se forma una pequeñazona N dentro de la P anteriormente formada(figura 8).

En la figura 9 se puede apreciar una vista encorte del bloque completo. Observe que con estesencillo procedimiento se logró crear un dispo-sitivo NPN. Ahora sólo basta llevar hasta estascapas sendos conectores metálicos (figura 10),y tendremos un transistor bipolar NPN.

Seguramente parecerá que este método de co-locar material fotosensible, exponerlo a la luz através de mascarillas y repetir varias veces el pro-cedimiento es más complicado que hacer crecerdirectamente un cristal con capas alternadas N-P-N; sin embargo, la tecnología planar tiene algoque la hace especial.

Si hacemos una mascarilla lo suficientemen-te pequeña, de una sola oblea de silicio pode-mos obtener una enorme cantidad de transisto-res (figura 11), con lo que sólo restaría cortarlosy colocarlos en su encapsulado individual. Estacaracterística de la tecnología planar permitióque, en poco tiempo, un transistor que antes sevendía en 50 dólares alcanzara pronto un pre-cio de alrededor de 2 dólares.

Nace el circuito integrado

Otra ventaja que tiene la tecnología planar esque con ella se pueden construir transistores,diodos y algunos otros elementos electrónicosen la superficie de la oblea de silicio usando sólomascarillas, luz y dopados cuidadosamente cal-culados ¿Qué impide grabar en una oblea varioselementos e interconectarlos de modo que fun-cionen como un bloque?

Esta es la idea detrás de los circuitos integra-dos: grabar desde un principio en la superficiedel silicio todos (o casi todos) los elementos ne-cesarios para que se lleve a cabo cierta labor, yconectarlos entre sí de modo que se comportencomo un bloque funcional, contenido en unencapsulado sencillo, que se utilice en el diseñode algún circuito más grande, como si fuera unmódulo.

Esta idea tan evidente se le ocurrió a Jack S.Kilby, quien trabajaba para Texas Instrumentscuando la puso en práctica y desarrolló el pri-mer circuito integrado (figura 12), en la décadade 1960.

N NP

C B E

Dopado de fósforo

N NP

Figura 8

N P N

Figura 9

Figura 10

Figura 11

Usando la tecnologíaplanar se puedenobtener miles detransistores de unasola oblea de silicio.


La tecnología de construcción de circuitosintegrados ha evolucionado considerablementedesde entonces, ya que el primer circuito ape-nas incorporaba unos cuantos componentes ensu superficie, y ahora se construyen dispositivosque tienen una superficie de apenas el tamañode la uña de nuestro dedo pulgar, pero que pue-den contener docenas de millones de transisto-res (figura 13). Veamos cómo se logró esta nue-va miniaturización, así como la tecnología querodea a las modernas fábricas de circuitos inte-grados.

Y en el principio era la arena

El inicio del procedimiento para producir circui-tos integrados es aún un punto insospechado:minas de arena distribuidas en todo el mundo.Aunque el silicio en los últimos años se ha aso-ciado con la más alta tecnología, en realidad esuno de los materiales más antiguos del planeta;

se trata del segundo componente más común enla corteza terrestre.

Desde hace siglos se ha empleado, por ejem-plo, para la fabricación de vidrio, en la industriade la construcción; como filtro; para medir eltiempo, etc; y no fue sino hasta mediados delsiglo XX que se descubrieron sus propiedadessemiconductoras.

Sin embargo, existe un punto que distingueal silicio empleado en la industria electrónica:para la fabricación de transistores y circuitos in-tegrados se necesita silicio de un altísimo gradode pureza (se calcula que para obtener las obleasbase para la fabricación de los modernos micro-procesadores, apenas se tolera la presencia deun átomo de impurezas por billón). Además, elsilicio no se puede utilizar en su estado “bruto”,sino que forzosamente debe estar en su formacristalina para poder aprovechar, como ya men-cionamos, todas sus características.

Para poder obtener estos cristales de alta pu-reza, el silicio metálico se funde a altas tempe-raturas; y cuando se encuentra en estado líqui-do, en el centro del crisol se introduce unpequeño bloque de silicio cristalino al que se lla-ma “semilla”. Este bloque comienza a elevarse,y a su alrededor se comienza a solidificar el sili-cio fundido, pero con la ca-racterística de que sigue unpatrón cristalino idéntico aldel bloque semilla. Poco apoco esta semilla va jalandoel material, hasta que por fin,al cabo de varias horas, seobtiene una especie de “sal-chicha” de tamaño descomu-nal, formada enteramentepor silicio en estado cristali-no (figura 14).

Una vez que se han corta-do las puntas de esta “salchi-cha” y se ha rectificado su for-ma externa, quedamos conun cilindro de silicio de altapureza, mismo que es corta-do en delgadas obleas (de ungrueso de apenas 0.8 de mi-límetro aproximadamente).

Figura 12

Primer circuitointegrado,fabricado porJack S. Kilby enTexasInstruments.

Figura 13

La evolución en la tecnología de construcción de circuitosintegrados ha permitido lograr una miniaturización impresionan-te. Observe que el acercamiento en la foto es tanto, que seaprecia claramente la huella digital.

Figura 14


Estos discos son pulidos bajo especificacionesextremadamente estrictas, porque se requiereuna superficie completamente plana para que elproceso de grabado de componentes se puedallevar a cabo sin contratiempos (figura 15).

Para darnos una mejor idea de qué tan pla-nas son las superficies de estas obleas, si hicié-ramos crecer una de ellas hasta que midiera pocomás de tres kilómetros de diámetro, encontra-ríamos que la diferencia entre su punto más altoy el más bajo no excede los dos centímetros.

Ahora bien, una vez que se ha concluido esteproceso, las obleas están listas para ser envia-das al proceso de grabado.

Grabado de los circuitos integrados

Como ya se mencionó, este proceso es muy si-milar al proceso litográfico: se recubre la super-ficie con material fotosensible, y se expone a unaluz que previamente ha atravesado una planti-lla donde están grabados todos los componen-tes que deseamos colocar en la oblea; se repiteel proceso tantas veces como sea necesario (losmodernos circuitos impresos suelen requerir al-rededor de cinco capas semiconductoras), conlo que finalmente se tiene un disco con circuitosimpresos (figura 16).

Ahora sólo resta cortar los diversos circuitosy colocarlos en sus encapsulados individuales,soldar las terminales que se usarán para entra-das y salidas tanto de señales como de alimen-tación ¡y listo! Habrá concluido el proceso deconstrucción de un circuito integrado.

Una simplicidad relativaEs importante que no se deje engañar por la apa-rente simplicidad de este proceso. Veamos elcaso de los microprocesadores que impulsan lascomputadoras personales más poderosas. Paraconstruir estos circuitos se requiere de disposi-tivos que contengan varios millones de transis-

Figura 15

Fotoresistencia

Capa de dióxido de silicio

Capa de nitruro de silicio

Sustrato de silicio

Oblea de siliciopreparada

Proyecciónde luz

Retícula(o mascarilla)

Lente

Los patrones sonproyectados sobrela oblea repetidamente

La fotoresistenciaexpuesta es removida

Las áreas no protegidas por lafotoresistencia son grabadas con gases

Los iones bañan las áreasgrabadas con impurezas

Región con impurezas

Conector de metal

La nueva fotoresistencia es girada en laoblea y los pasos 2 al 4 se repiten

Un ciclo similar es repetido para cubrir lasuniones de metal entre los transistores

1

2

34

5

6

Figura 16


tores trabajando conjuntamente. Para poder re-unir esta impresionante cantidad de dispositivosen una pastilla de tamaño reducido, se han teni-do que desarrollar tecnologías cada vez más pre-cisas para el grabado de las obleas, al grado quehoy día los microprocesadores más avanzadosse fabrican utilizando un ancho de pista de ape-nas 0.18 micras. Para que tenga una idea, se ne-cesitarían casi 600 pistas de este ancho puestasuna al lado de otra, para igualar el grueso de uncabello humano.

Fabricar pistas cada vez más pequeñas, im-plica algunos problemas; por ejemplo, ya no sepuede utilizar luz convencional para el grabadode los componentes, sino que se requiere defuentes de luz ultravioleta; las mascarillas quese utilizan, resultan extremadamente complejasde producir. Se ha hecho una analogía muy in-teresante para imaginar la complejidad de unmicroprocesador moderno: imagine el plano deuna ciudad grande (digamos la Ciudad de Méxi-co y su zona metropolitana), con todas sus ca-lles, avenidas, bloques de casas, etc. Ahora re-dúzcalo mentalmente hasta que alcance untamaño de aproximadamente 1 cm cuadrado;sólo entonces estará acercándose al grado decomplejidad de la estructura de un microproce-sador actual.

Por todas estas razones, construir una fábri-ca que pueda producir circuitos modernos resultaextremadamente costoso (su precio ya ronda losmil millones de dólares); así que sólo las gran-des empresas pueden construirlas.

¡Limpieza por favor!

Hay otro aspecto muy importante que se requie-re cuidar durante el proceso de fabricación; se-guramente ya habrá visto algún comercial de lafabrica Intel, en el cual se muestra a algunos desus trabajadores, en trajes que parecen de as-tronauta, fabricando los microprocesadoresPentium que han hecho famosa a esta compa-ñía (figura 17).

Pues bien, esta imagen no es una exagera-ción; las salas donde se fabrican los micropro-cesadores están más limpias que la sala de ope-raciones del mejor hospital del mundo; su aire

se purifica y se reemplaza varias veces por mi-nuto; los trabajadores tienen que portar ropasespeciales y filtrar su respiración para impedirque sus impurezas vayan a contaminar el pro-ceso de fabricación; la presión del aire en lassalas es ligeramente superior a la del ambiente,para que sea extremadamente difícil que algunapartícula de polvo pudiera colarse y dañar unvalioso dispositivo; en fin, las precauciones ne-cesarias para la producción en masa de estoscomponentes asombrarían incluso a la personamás fanática de la limpieza.

Pero si nuestras aspiraciones son más mo-destas y nos conformamos con producir integra-dos más sencillos (amplificadores operacionales,circuitos TTL, lógica CMOS, reguladores de vol-taje, etc.), en realidad no se necesita una enor-me infraestructura para poder llevarlo a cabo (deahí la enorme proliferación de marcas de circui-tos integrados que hay ahora en el mercado).

Como ha podido apreciar, los circuitos inte-grados han llegado para quedarse por muchotiempo, ya que hasta la fecha no se vislumbraninguna tecnología que pueda llegar a reempla-zarlos en el mediano o largo plazo; pero no nosconfiemos. Recuerde que lo mismo dijeron delas válvulas de vacío en su momento.

Figura 17

La fabricación de lossemiconductores es unade las industrias másversátiles y modernas dela actualidad.


LOS SISTEMAS PLL Y

SUS APLICACIONES

EN AUDIO Y VIDEO

LOS SISTEMAS PLL Y

SUS APLICACIONES

EN AUDIO Y VIDEO

Alvaro Vázquez Almazán

Los equipos electrónicos modernosutilizan sistemas basados en PLL

para realizar muchas de susfunciones, tales como la sintonía

electrónica, el control de servo dedrum y capstan en videograbadoras,

la demodulación estéreo, etc.Justamente por esta importancia, esconveniente revisar cómo ejecutan

sus funciones de acoplamiento pararegular la operación de ciertas

secciones de equipos de audio yvideo, lo que haremos en este

artículo.

Operación básica del sistema PLL

El sistema PLL (Phase Locked Loop) es un méto-do para “enganchar” la señal (frecuencia) deentrada con una señal de referencia interna. Di-cho sistema trabaja mediante un circuito de con-trol automático que se configura como un “lazo”realimentado, en el que intervienen un compa-rador de fase, un filtro pasa-bajos (LPF) y unoscilador controlado por voltaje (VCO).

Generalmente, un PLL también contiene unamplificador entre el filtro pasa-bajos y eloscilador controlado por voltaje o entre el com-parador de fase y el filtro pasa-bajos, con la fi-nalidad de lograr un “enganche” de mayor ga-nancia para usos prácticos (figura 1). Veamoscómo funciona.

DescripciónCuando no existe una señal de entrada, el volta-je de error –también llamado voltaje de control–es igual a cero y en el oscilador VCO se presenta


una frecuencia de salida llamada frecuencia li-bre de operación (figura 2A). Pero cuando existeuna frecuencia de entrada con respecto aloscilador, se genera un voltaje de error que esproporcional a la diferencia entre la fase y la fre-cuencia de las dos señales.

Luego el voltaje de error es conducido a tra-vés del filtro pasa-bajos y del amplificador, has-ta lograr el voltaje de control; éste se envía en-tonces hacia el oscilador VCO, para de estamanera lograr que la señal de salida del osciladorse iguale con la señal de entrada.

A tal estado se le llama PLL locked (encade-nado o enganchado), y al tiempo requerido porlas señales para lograr el “enganche” se le co-noce como Lock-up (tiempo de respuesta, figura2B).

El comparador de faseTambién conocido como detector de fase, estecircuito se encarga de comparar las fases de lasseñales de entrada y de las señales de salida conel oscilador controlado por voltaje. Además, ge-nera un voltaje de error correspondiente a la di-ferencia detectada entre las señales.

Los comparadores de fase se pueden clasifi-car en analógicos y digitales, dependiendo de laoperación del circuito y del aparato en que sonaplicados; además, generalmente están consti-tuidos por dos circuitos convertidores de frecuen-cia en voltaje y por un circuito comparador.

El filtro pasa-bajos (LPF)El filtro pasa-bajos se localiza entre el compara-dor de fase y el oscilador controlado por voltaje.

Entrada deseñal

Comparador defrecuencia y fase

Oscilador controladopor voltaje (VCO)

AmplificadorFiltro pasabajos

Salida

Diagrama a bloques de un circuito PLL típico

Figura 1

Entrada deseñal Comparador de

frecuencia y fase



Salida

0V

Voltaje de errorigual a cero

Frecuencia librede operación

A

Entrada deseñal Comparador de

frecuencia y fase



Salida

Voltaje de errorproporcional al desfase

B

Figura 2


Este circuito se utiliza para eliminar la frecuen-cia alta y el ruido que se producen en la salidadel comparador de fase, así como para mante-ner la señal externa después del “enganche”.

Recuerde que un filtro pasa-bajos está cons-tituido básicamente por una bobina y doscapacitores (figura 3), en donde aquélla permiteel paso de frecuencias bajas (de allí el nombre defiltro pasa-bajos), mientras que los capacitores en-vían las frecuencias altas hacia el nivel de tierra.

Oscilador controlado por voltajeEl oscilador controlado por voltaje o VCO, es uncircuito oscilador en el que la frecuencia de ope-ración cambia linealmente de acuerdo con elvoltaje de control de entrada. Por otra parte, debemantener esta linealidad en un amplio rango defrecuencia y una frecuencia de oscilación libre yestable.

Generalmente encontramos tres tipos deosciladores VCO:

1. Oscilador RC en red con multivibradorNormalmente, este circuito se utiliza integradoen un solo circuito (chip) y configurado como un

multivibrador estable. Los emisores de Q1 y Q2(que determinan la frecuencia de oscilación) ge-neralmente contienen resistencias y son acopla-dos por capacitores (figura 4).

2. Oscilador LC sintonizadoEste oscilador proporciona una frecuencia deoscilación muy alta (hasta algunos GHz). En estecaso, el oscilador emplea un varicap (figura 5)

Entrada deseñal

Salida deseñal

Filtro pasa-bajos

Figura 3

Vcc

SalidaR3

C2

Q3

C1

Q1

R1

Entrada devoltaje decontrol

R2

Q2

Q4

R4

Oscilador RC en red con multivibrador

C3

Figura 4

Voltajede control

R1

C1

DV1

L1

C2

R2

C3

C4

R3

Q1

R5C5

R4

Vcc

Salida

Diodo varicap

Oscilador LC sintonizado

Figura 5


como dispositivo variable por voltaje. Estevaricap se aplica después de seleccionar cuida-dosamente la banda de operación, ya que sucapacitancia absoluta, su capacitancia variabley el parámetro Q (parámetro que determina laeficiencia de un circuito LC) se regulan depen-diendo de la frecuencia; por lo tanto, la selec-ción del dispositivo está estrechamente ligada ala banda de frecuencias que se utiliza. Por logeneral, mientras mayor sea el voltaje aplicadoal varicap, el parámetro Q se incrementa; y con-forme se aplique un voltaje bajo, el parámetro Qbaja considerablemente.

3. Oscilador a cristal de cuarzoEste circuito también es llamado VCXO o VCXpor su nombre en inglés Voltage Controlled X’talOscillator (oscilador de cristal controlado porvoltaje). Cuando la corriente de retroalimenta-ción sufre cambios, la frecuencia de oscilaciónvaría ligeramente. En la figura 6 se muestra unoscilador VCO a cristal, donde C0 es un capacitorde bloqueo para el voltaje de control del varicapque sirve para prevenir la oscilación causada poruna caída anormal del parámetro Q; la resisten-cia mantiene el voltaje de control para que ésteno caiga por debajo del rango de variación delvaricap DV1.

Parámetros para el diseño yoperación de los circuitos PLL

Existen ciertos parámetros importantes para eldiseño y operación de los circuitos PLL, entre loscuales encontramos los siguientes (figura 7):

Frecuencia libre de oscilaciónEste parámetro es el más importante de todos,pues solamente las señales que se encuentrencercanas a esta frecuencia podrán ser captadaspor la malla.

Esta frecuencia está dada por el oscilador VCOy los componentes relacionados (resistencias,capacitores, bobinas, transistores, etc.), así comopor el voltaje del amplificador en estado de re-poso.

Rango de capturaA la gama de frecuencias cercanas al rango deoperación de la frecuencia libre de oscilación delVCO, se le llama rango de captura. En este ran-go, la malla es capaz de encadenar la fase deloscilador con la señal de entrada (en cuyo casose dice que “se ha capturado la señal de entra-da”).

El rango de captura está dado por el anchode banda del filtro pasa-bajos que forma partede la malla.

Rango de encadenamientoAsí se llama al rango de frecuencias dentro delas cuales una señal previamente capturada escapaz de encadenar la fase del VCO. Este rangoes mayor que el de captura, porque resulta mássencillo para la malla mantener en fase dos se-ñales que capturar la fase entre ambas.

SensitividadEs la amplitud de respuesta del circuito ante unavariación de frecuencia; esto indica qué tanto

Amplitud(voltaje)

Frecuencia librede operación

Sensitividad

Frecuencia (Hz)

Rango de captura

Rango de encadenamiento

Gráfica voltaje/frecuencia del comportamiento de un circuito PLL

Figura 7

Entrada devoltaje

de control

R1C0

C1

Salida

Oscilador acristal de cuarzo

C2

IC1

R2

X1

Figura 6


variará el voltaje del amplificador ante un cam-bio determinado en la frecuencia de entrada.

Aplicaciones de los circuitos PLL

Entre los circuitos electrónicos basados en el sis-tema de PLL tenemos, entre otros, al sintoniza-dor, al demodulador estéreo múltiplex de FM, alcontrol de velocidad y fase del servo de drum ycapstan en videograbadoras, etc. A continuacióndescribiremos el funcionamiento del sistema PLLen algunos de ellos.

Sintonizador

El sintonizador es un circuito constituido por unaantena receptora, un amplificador de radio-fre-cuencia, un oscilador local (integrado por el VCOdel PLL) y un mezclador (figura 8).

Una vez que la antena capta la señal, éstapasa por un proceso de amplificación (donde sele da ganancia en voltaje y corriente) y se mez-cla con la señal del oscilador local (para obteneruna frecuencia intermedia de 10.7 MHz para FMy de 455 KHz para AM).

El sintonizador debe ser capaz de sintonizartodas y cada una de las estaciones transmiso-ras, sin variar la frecuencia intermedia; es ahí

donde interviene el circuito PLL, para garantizarque la señal se mantenga estable.

Demodulador estéreo MPX FM

Para poder demodular la señal de FM estéreo yextraer las señales de audio del canal izquierdoy derecho por separado, existen dos métodos: elmétodo de switcheo y el método de matriz.

Independientemente del método utilizado,cualquier corrimiento en la fase de la señalsubportadora (que es de 38 KHz) afecta la sepa-ración estéreo de la señal; esto se traduce en unsonido distorsionado o débil. El sistema PLL quevemos en la figura 9, hace posible que se genereuna frecuencia exacta de 38 KHz.

Si a la entrada del PLL aplicamos una señalde 19 KHz (señal piloto) y la comparamos con

Señal RF PB Amplificador deentrada

Filtro

1/2 VCO

Comparadorde fase

Señal dedetección dela envolvente

RF PB

+5V

VCO

VCO+-

+-

+-

-5VPLCK

Circuito RF-PLL

Figura 8

19 KHzEntrada

de señalde piloto

Comparador de fase

Filtro pasabajos

VCO

1/21/2

76KHz

38 KHz

Demodulador MPX estéreo

Figura 9


una señal de 19 KHz derivada de la frecuenciade salida del VCO de 76 KHz, el comparador defase detectará cualquier diferencia de fase y elsistema PLL generará un voltaje de CD de errora través del filtro pasa-bajos; por consiguiente,será controlada la frecuencia de salida del VCOhasta reducir a 0 Hz la diferencia de frecuencia.

Servomecanismos en videograbadoras

En videograbadoras, los servomecanismos seemplean para controlar la velocidad y fase delas cabezas de video con respecto a la cinta devideo.

El sistema servomecánico de una videogra-badora puede dividirse en dos secciones:servomecanismo de drum (tambor) y servome-canismo de capstan o cabrestante (figura 10). Lafunción del primero es controlar el movimientode rotación de las cabezas, mientras que el se-gundo controla el desplazamiento de la cinta.Pero no basta que el giro de las cabezas y el des-plazamiento de la cinta se mantengan en unavelocidad constante, sino que también es nece-sario que tanto unas como otras conserven unadeterminada posición, de manera sincronizada,

en cierto momento. De tal suerte, puede esta-blecerse una segunda división para estos dosservomecanismos: velocidad y fase.

Control de velocidad de las cabezasCon objeto de controlar la posición de las cabe-zas de video, se utiliza un circuito PLL para com-parar una señal que indique en qué punto seencuentran ellas en determinado momento, conotra señal estable que sirva de referencia. Nor-malmente se emplea como señal de compara-ción a la sincronía vertical, dado que es establey puede indicar el inicio de un campo de video.

Para realizar una videograbación, las cabe-zas de video se deben mantener en cierta posi-ción al momento de presentarse la sincroníavertical. La información con que se indica la po-sición de las cabezas de video, es una señal de-nominada PG (Pulse Generator o pulso genera-do); ésta se obtiene a partir de la rotación de laspropias cabezas, puesto que en ellas se encuen-tra un imán denominado PG y en la parte inter-na del ensamble del tambor se ubica una bobinade PG. Al girar las cabezas, el imán pasa porencima de dicha bobina y, por lo tanto, se gene-ra la señal de PG (figura 11); por último, estamisma señal se compara con la señal de refe-rencia (es decir, la señal de sincronía vertical).

Servomecanismo de cintaEste servomecanismo se encarga de controlarel movimiento de la cinta, debiendo mantenerlaen una velocidad constante.

Figura 10

Figura 11

Señal PG en un tambor de dos imanes

1V


Para controlar apropiadamente la velocidadde la cinta, es necesario mantener constante lavelocidad de rotación del motor de capstan; ypara indicar esto último, se requiere de una se-ñal específica (figura 12).

Al rotar el capstan, el imán que lo rodea pre-senta diferentes campos magnéticos frente aldispositivo DME (elemento divisor magnético);la resistencia de éste se ve modificada con lasvariaciones del campo magnético, generando asíuna señal llamada FG (Frecuency Generator ogenerador de frecuencia).

La frecuencia de la señal FG cambia ante cadavariación en la velocidad de rotación del capstan;mas para mantener la velocidad constante, estaseñal deberá mantenerse invariable.

Control de fase del servo de capstanUna situación que suele darse en videograba-ciones, es que cuando se va a grabar la cinta

Figura 12

Figura 13

Servomecanismo de cinta de una videograbadora SLVX37

Pulso CTL tomado de la terminal 1 del IC703 de unavideograbadora Toshiba M454L

ésta puede adelantarse o atrasarse ligeramentedebido a que está en blanco. A decir verdad, estono es muy grave; pero cuando se reproduce lacinta, sí es importante que las cabezas de videolean su respectivo track y que lo hagan por laparte central del mismo.

Cuando la cinta se encuentre ligeramenteadelantada o atrasada, la cabeza de video no leecorrectamente su track; y para eliminar el pro-blema, es necesario adelantarla o atrasarla. Pre-cisamente, lo que hace este servomecanismo esacomodar la cinta previamente grabada; la ade-lanta o la atrasa, a fin de colocar los tracks en sucorrespondiente cabeza de video; y para lograresto, una señal proveniente del servo de cabe-zas (la cual indica que en ese momento las ca-bezas están en la posición donde fue grabado elpulso de sincronía vertical) se compara con elpulso de CTL (figura 13), mismo que fue almace-nado durante la grabación.

De modo que al recibir la señal correspon-diente a la posición de las cabezas de video (pul-

so de sincronía vertical) y no el pulso de CTL, elservomecanismo de capstan acelera ligeramen-te al motor de capstan. Y cuando este servomeca-nismo lee la señal de CTL antes que el pulso desincronía vertical, lo frena para controlar la po-sición de la cinta con objeto de que ésta se colo-que en fase.

Por otra parte, con el propósito de mejorar laestabilidad en la velocidad de rotación del mo-tor de capstan, se utiliza como referencia unaseñal muy estable; normalmente es la señal desincronía vertical, la cual controla a la señal deFG (figura 14), que a su vez indica de forma di-recta la rotación del propio motor de capstan. Elresultado de la comparación de ambas señales,sirve como señal de control de dicho motor.

Conclusiones

Como se podrá advertir, la utilización de los sis-temas PLL en la electrónica moderna es bastan-te extensa; conocer su funcionamiento, nos ayu-dará a detectar y solucionar casi cualquierproblema en estos circuitos.

Figura 14

Señal FG tomada de la terminal 23 del IC703 de unavideograbadora Toshiba M454L.

Y por último, le recordamos que para que uncircuito PLL funcione adecuadamente es nece-sario que tenga sus voltajes de alimentación (B+y GND) y que haya una señal de referencia (porlo general proveniente de un circuito oscilador),así como una señal a controlar (proveniente delsistema que se esté controlando).


SISTEMAS

DE HOME

THEATER

SISTEMAS

DE HOME

THEATER

Armando Mata Domínguez

El sistema de Home Theater es unconcepto de ambientación auditiva a

partir de señales de videoconvencionales, para permitir al

espectador disfrutar de películas yprogramas de televisión en un

ambiente de local cinematográfico,con alta calidad sonora. Al respecto,

las compañías han diseñado diversosestándares, tanto analógicos comodigitales; en la actualidad, los que

predominan son los sistemas DolbyPro-Logic y Dolby Digital. En este

artículo explicaremos lasgeneralidades de las diferentesalternativas de Home Theater,enfatizando los aspectos de su

configuración.

Qué es un sistema de Home Theater

En términos generales, podemos decir que unHome Theater (“teatro casero”, como se conoceen el medio comercial) es un sistema o arreglode equipos de audio y video diseñado para per-mitir al espectador disfrutar de películas y pro-gramas de televisión en un ambiente de localcinematográfico con alta calidad sonora (figura 1).

Pero si bien es la combinación de un conjun-to de aparatos –generalmente de alta tecnolo-gía– que trabajan de manera integrada, no siem-pre se recurre a eqazuipos especializados paradicha función; por ejemplo, un sistema sencillopuede constar de un televisor grande (unas 27pulgadas), de una videograbadora estéreo, de unreceptor de sonido (de preferencia con efectosde surround A/V) y de varios altavoces orienta-dos para conseguir los efectos sonoros propiosde las salas cinematográficas.


Un sistema mas sofisticado o actual, consisteen la combinación de un televisor de pantallaplana (32 pulgadas), un reproductor DVD y unamplificador de audio del tipo Dolby Digital. Dehecho, no existe un estándar que pueda consi-derarse de aplicación general, pues la integra-ción de estos equipos depende principalmentede dos factores:

1. El presupuesto destinado por el usuario, asícomo las preferencias de éste.

2. El recinto donde va a ser alojado el sistema.

Por lo dicho anteriormente, queda claro que lofundamental de los sistemas Home Theater es queexplotan las sensaciones auditivas, como suce-de en las salas cinematográficas. Evidentemen-te, para lograr efectos sonoros como los que seobtienen en el cine, hay que combinar diferen-tes bocinas colocadas en toda la periferia de lasala y al frente de la pantalla (figura 2).

Sin embargo, dado que el equipo debe estarubicado en una sala casera, cuyas magnitudes amenudo son reducidas, se minimizó la cantidadde altavoces una vez que se realizaron estudiossobre las características de la calidad de sonidoen las salas de cine y teatro. Considerando losfactores anteriores, han surgido diferentes ver-siones de sistemas Home Theater, como explica-remos en el apartado siguiente.

Clasificación de los sistemas Home Theater

Sistema Home Theater “small”Se trata de la versión precursora, económica ysencilla, integrada tan sólo por una videoca-setera estéreo, un televisor de 25 pulgadas, unreceptor de audio estéreo y dos altavoces.

Sistema Home Theater análogo “medium”Versión que pretende ser más similar a la salade cine. Está integrada por una videocaseteraestéreo; un televisor de 27 ó 29 pulgadas; un re-ceptor de audio del tipo DSP, del tipo DolbySurround o del tipo Dolby Pro-logic; y varios al-tavoces distribuidos estratégicamente.

Sistema Home Theater digital “medium”Versión digital compuesta por un televisor depantalla plana (hasta de 32 pulgadas), un repro-ductor de DVD, un componente de audio conreproductor del tipo Dolby Digital versión 5.1 yvarios altavoces ubicados estratégicamente.

Sistema de Home Theater “high”Versión digital de mayor costo y que requiere deun espacio más grande. Está compuesto por untelevisor de proyección de hasta 52 pulgadas; unreproductor DVD y un receptor de audio con

Figura 1

S

S

LC

R

Distribución de las bocinas de sonido en una sala de cineconvencional con sistema surround.

Figura 2


procesador de audio y video, el cual dispone deamplificador de gran potencia del tipo Dolbydigital y de varios altavoces distribuidos estra-tégicamente.

Se advierte entonces que un sistema de HomeTheater es, principalmente, un concepto deambientación auditiva a partir de señales de vi-deo convencionales (figura 3). Cierto que lo másconveniente para obtener el máximo provechode un Home Theater, es utilizar los mejores equi-pos de audio disponibles en el mercado para talefecto.

Esta alternativa de experiencia auditiva quese obtiene en un teatro casero puede ser impre-sionante, que definitivamente no es posible ob-tener con los mismos equipos trabajando inde-pendientemente.

Es importante considerar que, para efectos delservicio técnico, no hay gran dificultad, pues nointeresa si la videograbadora, el televisor, el DVDo el amplificador de audio al que damos serviciose utiliza en un Home Theater.

Generalidades de los conceptosasociados a un Home Theater

La primera tecnología de Home Theater“medium”, consta de un mínimo de cuatro fuen-tes de sonido que permiten una amplia distribu-ción acústica sin necesidad de una arquitectóni-ca igual a la de un cine o un teatro. Dicho sistemacorresponde al denominado DSP convencional(procesador de sonido digital), diseñado y ma-nufacturado por Yamaha.

Así, este equipo de interconexión de audio(figura 4) ofrece una reproducción y sensaciónde audio muy similar a las de las salas cinema-tográficas, pasando por alto las limitaciones deespacio propias de una habitación en el hogar;esto se debe al empleo de dos bocinas posterio-res –izquierda y derecha– de reproducción fre-cuente, combinadas con otras dos bocinas fron-tales.

Basándose en la tecnología DSP, se diseñó elsistema Dolby Surround, el cual hace uso de cua-

Figura 3


tro bocinas distribuidas estratégicamente conuna organización complementada por sistemastridimensionales, con simuladores de variedadposterior o con simuladores de cambios poste-riores, cada uno con la finalidad de crear unambiente Surround. Cada sistema ofrece carac-terísticas diferentes para determinadas situacio-nes, y cada uno emplea para su funcionamientola señal de audio en versión estereofónica, mis-ma que se procesa para lograr el efecto deSurround.

Los actuales Home Theater “medium” utilizanprocesadores de audio del tipo Dolby Pro-logico Dolby Digital, que mínimamente cuentan concinco bocinas distribuidas de manera estratégi-ca en la sala (figura 5). Cada bocina reproducediferente gama de frecuencias de audio y cada

sistema opera con un lenguaje distinto: el siste-ma Dolby Pro-logic trabaja con señales análo-gas, en tanto que el sistema Dolby Digital traba-ja con señales codificadas numéricamente. Otradiferencia entre ambos sistemas, radica en elmodo o proceso de reproducción, puesto que elsistema Dolby Pro-logic utiliza las señales deaudio estereofónicas (sonido correspondiente alos canales izquierdo y derecho) que se encuen-tran grabadas en la misma cinta de video.

El resultado del proceso, es la reproduccióndel audio en cinco bocinas; la que va colocadaarriba o abajo del televisor (central) se encargade reproducir exclusivamente voces de la pelí-cula en modo monofónico, mientras que las dosfrontales izquierda y derecha reproducen enestéreo el acompañamiento o resto de los soni-

R

L

C

Sistema DSP con simulador devariedad posterior. Con las dos bocinasposteriores se logra un sonidode tipo envolvente.

R

L

C

Sisitema DSP con simulador de cambiosposteriores. Con las dos bocinas lateralesse obtiene un sonido localizado.

L

R

L

R

Figura 4


dos; por su parte, las bocinas posteriores izquier-da y derecha son las responsables de reproduciren forma monofónica los efectos especiales. Escomún que tal asignación de funciones se logrecon el equipo de interconexión, mismo que a lafecha forma parte de la mayoría de los compo-nentes de audio dotados con las cinco bocinas;y la conexión de éstas se facilita, gracias a lasindicaciones que vienen en la parte posterior delcomponente de audio (donde también se en-cuentran las líneas de entrada de la señal deaudio estereofónica, para habilitar el modo deoperación del equipo con sólo presionar la teclaque por lo general se localiza en la parte frontaldel equipo).

El sistema “medium” Dolby Digital es el másreciente de los Home Theater; dicho sistema esuna creación de los laboratorios Dolby, los mis-mos que diseñan los sistemas de sonido para

salas de cine. Este ofrece grandes avances en eltratamiento o procesamiento del sonido, si secompara con los sistemas análogos; básicamen-te, éstos utilizaban cuatro canales de audio: iz-quierda, derecha y surround, que son el resulta-do de combinar en un módulo dos canales deaudio originales (audio estereofónico). En cam-bio, Dolby Digital tiene 5.1 codificados en len-guaje digital, que se graban en forma totalmen-te independiente: izquierda, derecha, central,Surround izquierdo y Surround derecho; además,dispone de un canal de efectos de baja frecuen-cia el cual, por no reproducir toda la gama deaudio, se le denomina punto uno (sólo reprodu-ce de 7 Hz a 120 Hz), el cual habilita a un sub-woofer.

La finalidad de cada canal es reproducir y dis-tribuir el sonido de manera diferente, de modoque sólo se obtengan voces de la película en la

LR

R

L

C

Sistema Dobly Pro-logic

LS

LS

R

LSW

SW

C

Sistema Dobly Digital

Figura 5


bocina central (grabación monofónica de audiocon frecuencia de hasta 7000 Hz); a su vez, enlas bocinas izquierda y derecha frontales se re-produce el complemento del sonido (grabaciónestereofónica de audio de rango con frecuenciasde 20 a 20,000 Hz), y en las bocinas de surroundizquierda y derecha ubicadas en la parte poste-rior (grabación estereofónica de audio de rangocon frecuencias de 20 a 20,000Hz) se escuchanlos efectos especiales; por último, la bocinasubwoofer reproduce exclusivamente frecuenciasbajas (grabación monofónica de rango de fre-cuencias de 7 a 120 Hz, que aunque no se oyen,se perciben en el cuerpo como una sensaciónde vibraciones, y así confieren mayor realismo alas imágenes).

El sistema Dolby Digital se graba en DVD (dis-co versátil digital), medio de almacenamientoque puede utilizarse como parte del HomeTheater; para el efecto, hay que disponer delaparato reproductor correspondiente conectado

a un televisor (cuya pantalla debe tener al me-nos 27 pulgadas); además, debe combinarse conel componente de audio que disponga de entra-das y salidas para procesamiento del sistemaDolby Digital y –sobre todo– hay que cuidar quela interconexión de estos equipos sea correcta(figura 6).

El DVD es ideal para disfrutar aún más lascaracterísticas de un Home Theater digital, pueslas películas que contiene a veces son grabadashasta en ocho idiomas o subtituladas con 32 len-guajes diferentes. Y a través del control remoto,también permite seleccionar la funciónmultiángulo, con la que se pueden observar lasimágenes desde diferentes ángulos, y así apro-vechar que éstas hayan sido grabadas hasta connueve cámaras de video.

Pero lo más importante de este aparato repro-ductor de imágenes digitales, es que ofrece 500líneas de resolución (favoreciendo así la nitidezde las mismas) y una gran calidad de audio (gra-

Figura 6 Entrada de audio-video

Entrada de DVD

Bocinas frontales

Salidas de audio y video

Bocinas sourround


cias a las características de la tecnología DolbyDigital comentadas anteriormente). Entonces,sobra decir que su presencia en los sistemasHome Theater reporta grandes beneficios a losusuarios.

Orientación de los altavoces

Un aspecto de suma importancia, es la ubica-ción de las bocinas, debido a que la combina-ción de una excelente imagen con un sonidoespectacular son el sello característico de estossistemas.

La bocina central debe colocarse arriba o aba-jo del televisor (lo más cerca posible del mis-mo), las dos frontales al frente (con una separa-ción de 45° con respecto al usuario y a una mismaaltura) y las posteriores no precisamente atrásdel espectador, sino a una altura ligeramentesuperior a la que alcanza su cabeza, frente a fren-te y a la misma distancia del centro. La bocinadel subwoofer, que permite reforzar los sonidosgraves, puede colocarse donde se desee (inclu-so sobre el piso).

Generalidades del proceso electrónicodel sistema Dolby Digital

El Dolby Digital es un sistema surround que ofre-ce sonido de cine de alto realismo, lo que se lo-gra mediante un proceso digital que se basa enuna decodificación exacta lograda a través deun circuito procesador de señales digital de altaprecisión; dicho circuito se ubica dentro del re-productor de DVD (en caso de Home TheaterMedium) o dentro del amplificador y procesadorde audio A/V (en caso de un Home Theater High).

El circuito procesador de señales digital reci-be grupos de señales de 24 bits, los cuales semueven a una velocidad de hasta 88 MHz. Ellogarantiza la reproducción real de sonido, ade-más de un nivel suficientemente elevado paraexcitar las secciones finales de amplificación.

También, dentro del circuito procesador deseñales digital se realiza la conversión de señaldigital a señal análoga; previamente a esta con-versión, la señal de 24 bits proveniente del cir-cuito de lectura, se inyecta al procesador, ha-

ciéndose llegar a la sección de transferencia deseñal, que consiste en un arreglo de flip-flopsencargados de convertir la línea de datos en se-rie se convierte en datos en paralelo (figura 7).

Enseguida, el grupo de señales se inyecta a lasección controladora de volumen, también in-terna al circuito procesador de señales digital,la cual gobierna el nivel de la señal de audio através de las líneas de control DATA, CLOCK yENABLE, provenientes del microprocesador.Debido a que el sistema es muy sensible a saltode pistas o salto de información por inestabili-dad de valores lógicos, se incluye un circuito dereferencia de voltaje, el cual actúa en combina-ción con el circuito regulador, encargándose asíde garantizar el nivel de voltaje de las señalesdigitales para impedir el salto u omisiones deinformación.

Convertidor D/A

Corrector electrónicocon fuente de referencia

y fuente constante

Control de volumendigital

Circuito detranferenciaData

ClockEnable

FLCH1

FRCH2

ControlCH3

RLCH4

RRCH5

SWCH6

Circuito procesador Digital

24 Bits

Figura 7

Algunos consejos en la instalaciónde un sistema de Home Theater

La interconexión de equipos para la integraciónde un sistema Home Theater, es una actividadno muy compleja, debido a que simplemente hayque unir las líneas de salida de video de la fuen-te respectiva (videograbadora o reproductor deDVD) con entradas de video del televisor o delproyector; igualmente, hay que unir las líneas desalida de audio de la fuente respectiva (videogra-badora o reproductor de DVD), con las líneas deentrada del equipo procesador o componente deaudio. No obstante la simplicidad, hay que con-siderar estas recomendaciones:

1. Hay que interconectar los equipos a través decables del tipo RCA no muy largos.

2. Habrá mejor calidad de imagen en el televi-sor, siempre y cuando se haga uso de las ter-

minales de entrada por componente de video(bornes rojo, azul y verde), o del borne espe-cial de S-video y, en el último de los casos, delborne de entrada de video por línea (borne RCAde color amarillo).

3. En caso de utilizar un DVD, no necesariamen-te se requiere de un equipo de audio con lí-neas de 5.1 un canales; se podrá utilizar elequipo, haciendo uso de la sección de audiodel televisor, utilizando la línea central de laslíneas de salida de audio; evidentemente, nohabrá el sonido espectacular que se pretendepor la falta de los demás canales.

4. Las líneas de conexión se recomienda que nosean con uniones entre sí, debido a que cau-san interferencia.

5. Hay que cuidar la ubicación correcta de losaltavoces.


MAS SOBRE LA TEORIA

DEL DVD Y REVISION

DE CIRCUITOS DE UN

REPRODUCTOR

SAMSUNG

Antecedentes

A pesar de su creciente popularidad, el DVD si-gue siendo una tecnología relativamente desco-nocida para el técnico en electrónica (ya no di-gamos para el público en general). El hecho nose debe tanto a la falta de información, sino aque ésta se ha presentado de una manera muycientífica; y ello, naturalmente, dificulta su lec-tura al lector no especializado.

Aunque la publicidad que rodeó el lanzamien-to del DVD mencionaba frecuentemente térmi-nos como “nueva tecnología”, “mayor densidadde información”, “grabación por las dos caras”,

MAS SOBRE LA TEORIA

DEL DVD Y REVISION

DE CIRCUITOS DE UN

REPRODUCTOR

SAMSUNG

Leopoldo Parra Reynada y Rafael Gómez Castillo*

La tecnología del DVD ha entradocon tanta fuerza en el mundo que,

por ejemplo, en los Estados Unidosse vendieron el año pasado más

unidades lectoras de DVD quevideograbadoras (y de hecho los

equipos de DVD están destinados areemplazar a tales máquinas). En

esta publicación ya hemos explicadoen qué consiste dicha tecnología,

pero no queremos dejar de ahondaren la teoría y en el análisis de

circuitos específicos, pues prontollegarán los primeros equipos a

nuestro banco de servicio.

* Este artículo está producido con el apoyo de Samsung ElectronicsMéxico, S.A. de C.V. (www.samsung.com.mx); agradecemos especial-mente el apoyo del Ing. Guillermo Ramírez Barbosa, Gerente de Servi-cio. Cabe señalar que este tema forma parte del material didáctico quese ha preparado para el seminario de actualización Servicio a Reproduc-tores de DVD y Presentación de los Nuevos Equipos Digitales Samsung, aimpartirse en 20 ciudades de la República Mexicana (vea informes en elinterior de esta revista).


“posibilidad de usar múltiples capas”, etc., en rea-lidad todo esto no nos dice mucho acerca de quées lo que verdaderamente distingue al DVD delos tradicionales CD de audio o datos. De hecho,podemos decir que el DVD no es más que unaevolución de este primer formato digital, y quelo que aporta de “nuevo” al estándar es muy li-

mitado (aunque no por ello deja de ser sorpren-dente). Veamos.

AudioEn primer lugar, ambos aparatos funcionan exac-tamente bajo el mismo principio: un emisor lá-ser que envía su luz a un conjunto óptico que seencarga de dirigirla hacia la superficie grabadadel disco (figura 1).

Minúsculas muescas llamadas también pits,que se encuentran en dicha superficie, bloqueanparcialmente la reflexión de la luz en ella (figura2) ; esto provoca que cuando la luz láser pasesobre la superficie de espejo (lugares donde nohay ningún pit) se obtenga la máxima reflexióny el máximo nivel de salida en los receptores óp-ticos; y cuando la luz cae sobre una muesca, pordiversos fenómenos ópticos se inhibe parcial-mente la reflexión (lo que ocasiona que la salidade los detectores ópticos tenga un nivel bajo, fi-gura 3).

En ambos casos tenemos entonces un méto-do que además de permitir almacenar en formatodigital la información, ofrece la posibilidad derecuperarla sin necesidad de que haya contactofísico entre el dispositivo recuperador de datos yel dispositivo de almacenamiento (lo que se tra-duce en cero desgaste y una duración práctica-mente ilimitada).

Hasta aquí, parece no haber gran diferenciaentre ambos formatos. Pero el CD, diseñado en1980, poseía una capacidad de almacenamientoque en aquella época causó asombro: ¡hasta 80minutos de música almacenada en una sola carade un disco de apenas 12 cm de diámetro!

Fotodetectores

Lente cilíndrica

Lente de enfoque

Rejilla de

difracción

Diodo láser

Lente

colimadora

Espejo

semitransparente

Estructura interna de un recuperador óptico típico

El diodo láser genera el haz que da lectura a la informacióngrabada en la superficie del CD. Pasa a través de diversoselementos ópticos, rebota contra los datos (pista de "pits")reflejándose; la intensidad del reflejo es captada por una serie defotodetectores que convierten la luz en una señal eléctrica, donde va contenida la información de audio.

Imagen ampliada de una capade aluminio de un CD con suslands y pits, una vez levantado

el revestimiento.

Figura 1

Figura 2

Patrónde pits

SeñalEléctrica

recuperada

Figura 3


Evolución del rayo láserEn esos años, la investigación en el campo delos rayos láser estaba realmente en una etapamuy temprana; un dato poco conocido, es quelos primeros reproductores de CD traían comogenerador de luz láser una ampolla de helio-neón, excitada eléctricamente. No obstante, po-cos años después se desarrollaron los primerossistemas láser semiconductores (figura 4). Todala concepción y diseño de estos aparatos, fue-ron influenciados por las limitantes de los tubosláser de helio-neón.

Una de esas limitantes era la frecuencia deoperación de estos tubos, ya que podían produ-cir luz en el rango de los 780 nm (780 milmillo-nésimas de metro). Esto cae en el rango de losinfrarrojos (vea en la figura 5 el espectro de las

ondas electromagnéticas, y su porción corres-pondiente al espectro visible).

El hecho de usar una luz infrarroja para larecuperación de datos, limitó el tamaño del pit aun mínimo de aproximadamente 0.8 micras; sila muesca fuese más pequeña, el láser difícil-mente podría detectar su presencia. Al mismotiempo, y para eliminar la posibilidad de interfe-rencia entre tracks adyacentes, se decidió que laseparación mínima entre ellos fuera de 1.6micras (figura 6). Todo esto condujo a lograr unacapacidad de almacenamiento de 80 minutos demúsica en un CD de audio (considerando queeste audio está muestreado 44,100 veces porsegundo, con una resolución de 16 bits y en doscanales para conservar el efecto estereofónico).

Empieza la incursión del CDIndudablemente, tal hecho fue un enorme avan-ce en la tecnología (sobre todo si tomamos encuenta que en esos años los medios de almace-namiento tradicionales eran el disco de acetatoy los casetes de audio). Y hasta la fecha, el CDde audio sigue siendo el estándar y la meta aseguir para cualquier otro medio de almacena-miento o distribución de audio.

Tan efectivo demostró ser el CD de audio, quepronto fue adaptado para múltiples usos: desdeCD-ROM para computadoras, hasta medio de al-macenamiento de juegos como el PlayStation deSony; incluso se producen ahora discosgrabables y regrabables. Sin embargo, para na-die es un secreto que después de casi 20 años

Des

cono

cido

Ray

oscó

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os

Ray

os g

amm

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Ray

os X

Ray

osul

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Infr

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Tele

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Ond

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orta

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adio

Ond

as r

adio

side

rale

s

Región de luz visible para el hombre

10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-310-2 10-110 1 102 103 104 105 106 107 108 109

Longitud en centímetros(expresadas en potenciasdel número 10)

Región en que se producela luz del láser

Vio

leta

Azu

l

Ver

de

Am

arill

o

Nar

anja

Roj

o

700nm

Espectroelectromagnético

Figura 4

Figura 5


de estar en el mercado, este formato comienzaa mostrar limitaciones (sobre todo si se trata deaplicar en otras áreas).

Uno de los campos en que la tecnología ópti-ca enfrentaba diversos problemas, es el alma-cenamiento de imágenes en movimiento; elmotivo, es que la cantidad de datos que se ma-neja en esta aplicación resulta extraordinaria-mente más alta que en el caso del sonido. Sim-plemente póngase a pensar por un momento enesto: el oído humano promedio sólo puede es-cuchar sonidos en la banda de 20 a 20,000 Hz,lo que significa que basta una frecuencia demuestreo de poco más de 40,000 Hz para repre-sentar fielmente a la señal de audio (por eso seeligió la frecuencia de 44.1 KHz para el CD deaudio).

Incluso utilizando 16 bits por muestra y gra-bando dos canales sonoros independientes, lacantidad de bits que se necesita almacenar norebasa los 2 millones por segundo (cantidad per-fectamente manejable por los circuitos digitalesde hace 20 años); si a eso añadimos proteccio-nes, datos adicionales, modulación, etc., encon-traremos que en el CD de audio los datos se guar-

dan con una velocidad de aproximadamente4.3Mbps (figura 7), que es irrisoria si la compa-ramos con los modernos microprocesadores quetrabajan a mil millones de ciclos por segundo.

VideoVeamos ahora el caso del video, considerandotan sólo el estándar NTSC (que es el que rige ennuestro país y en casi toda América). Aquí tene-mos que la señal de luminancia (blanco y negro)abarca un rango que va de 0 a 4.25 MHz, mien-tras que la crominancia (color) abarca alrededorde 1.5MHz (figura 8).

Suponiendo que cada una de estas bandasfuese muestreada a poco más del doble de sufrecuencia máxima, la luminancia tendría quemuestrearse a unos 9 MHz y el color a unos 3.5MHz; y si quisiéramos una buena calidad de ima-gen, cada muestra tendría que ser de al menos10 bits de extensión.

Si sumáramos ambas bandas, tendríamosalgo así como 130 millones de bits por segundo(casi 30 veces lo necesario para almacenar audiocon calidad CD, y eso sin contar la modulación,protecciones, etc.) Así que en caso de utilizar elmismo método de almacenamiento de imáge-nes en CD, en un CD completo apenas cabríanunos cuantos minutos de información (lo cualobviamente lo hace incosteable).

La solución podría ser muy simple: producirdiscos más grandes y con varias caras. De he-cho, este método se utilizó en el disco láser devideo (figura 9), que fue un método de distribu-

selanaced.oN 2

M odnugesropsartseu 00144

artseumropstiB 61

LAICRAPODATLUSER 2114.1 M spb

icaludomrotcaF ó MFEn 521.2

sotad+senoiccetorprotcaF 44.1

LATOTODATLUSER 8123.4 M spb

Y

C

0

Amp. Audio

3.58

4.25 4.5

Frec. (MHz)

Figura 6

Figura 8

Figura 7


ción de películas sumamente popular en la pa-sada década de los 80 (aunque hay que aclararque el videodisco en realidad no era digital, sinoque la información se guardaba de forma análo-ga; pero la idea básica es la misma).

En este formato los discos tenían 30 cm dediámetro (igual que los LP tradicionales), y po-dían reproducirse por ambas caras; por lo gene-ral, se requería de tres o cuatro caras para guar-dar una película de menos de dos horas. Estoimplicaba la necesidad de voltear o cambiar eldisco, cuando por ejemplo veíamos lo más emo-cionante del filme; obviamente que se restabacontinuidad al placer de observar una buena cin-ta, por las incomodidades que pasaba el usua-rio. Pese a todo, la calidad de imagen que seobtenía era tan alta que muchas personas estu-vieron dispuestas a no darle tanta importancia aestos detalles; entonces el disco láser de videotuvo un nicho de mercado entre las personasexigentes (mientras el resto de la población nosconformábamos con las cintas Beta o VHS).

Esta situación no podía durar por tiempo in-definido, y terminó cuando se lograron avancesen el proceso digital de señales y en la produc-ción de nuevos medios de almacenamiento. Amediados de los años 90, el trabajo conjunto dediversas compañías en todo el mundo dio comoresultado el lanzamiento de un nuevo y revolu-cionario método de almacenamiento digital deimágenes: el DVD.

¿Qué es el DVD?

Cuando observamos por primera vez un DVD,cabe la posibilidad de tener una decepción por-que es idéntico a un CD de audio normal (figura10). El DVD es un disco óptico cuyo tamaño esexactamente igual al de un CD; también es pla-teado y produce la misma sensación cuando setiene entre las manos. Entonces ¿dónde estánlas diferencias que hacen del DVD un métodode almacenamiento más avanzado?

En realidad, todo el concepto del DVD estábasado en la operación del CD de audio (mismoque a su vez tomó sus principios de operacióndel disco láser de video). Sin embargo, el saltoimpresionante que se obtuvo en este nuevo for-mato provino de dos tecnologías distintas: porun lado el desarrollo de diodos láser de mayorfrecuencia de operación (ya entrando en el cam-po del color rojo, no en el infrarrojo como en elCD), y por otro los enormes avances en el pro-cesamiento de información digital. Veamoscómo influye cada uno de ellos.

Principio de operación del formatoEl hecho de poder fabricar de forma masiva y aun precio relativamente bajo diodos emisoresláser que produzcan su luz en el rango de lasseñales rojas, implica que la longitud de ondade dicha emisión cae en el rango de los 370 nm(menos de la mitad de la empleada en el CD tra-dicional, figura 5). En otras palabras, es posiblereducir aún más el tamaño de la muesca y elespacio que hay entre pistas adyacentes, paraque quepa un mayor número de pits en la mis-ma superficie. Pero ¿por qué ocurre esto?

Seguramente recordará que en la radiodifu-sión existe un fenómeno muy interesante. Nos

Figura 10

Figura 9


referimos a que las ondas de radio AM parecenser capaces de “saltar” obstáculos; de modo quesi, por ejemplo, una montaña se interpone entrela estación transmisora y el receptor, todavía esposible que este último reciba la señal lo sufi-cientemente clara para obtener un programa co-herente.

Por el contrario, las señales de FM son alta-mente direccionales; así que prácticamente debeexistir “línea de visión” entre el emisor y el re-ceptor, para que la recepción no sea débil o con-fusa (incluso inexistente, figura 11). Esto podríahacernos pensar que las señales de AM son me-jores que las de FM; pero si nuestro objetivo fue-se descubrir los obstáculos en el camino y paraello utilizáramos una onda radial, es obvio quelas señales de AM resultarían inadecuadas pueslos saltarían.

Ahora bien, ¿en dónde se origina la direccio-nalidad de las señales de FM y la capacidad desaltar obstáculos de las señales de AM? Precisa-mente en su frecuencia. Como recordará, las se-ñales de AM caen en el rango de entre 0.5 y 1.5MHz y las de FM van de los 88 hasta los 108 MHz;además, se ha demostrado que entre mayor esla frecuencia que utiliza una señal para trans-mitir información, más es necesaria una líneadirecta entre el emisor y el receptor. De acuerdocon lo que acabamos de señalar, puede deducir-se que las señales de baja frecuencia no son muyaptas para detectar obstáculos pequeños y queconforme aumentamos este parámetro la detec-ción se vuelve más precisa.

Exactamente sucede lo mismo con las seña-les luminosas; una señal en el rango de los ro-jos, puede detectar obstáculos de cierto tama-ño; si la ubicamos en el rango de la luz verde,puede detectar obstáculos más pequeños; y con-forme pasa al azul, al violeta e incluso al ultra-violeta, cada vez se va incrementando más sucapacidad de detectar objetos de menor tama-ño. Esto implica que mientras que la luzinfrarroja utilizada en los CD de audio conven-cionales sirve para detectar un pit de 0.83 micrasde largo, la luz roja del DVD puede detectar unpit de apenas 0.4 micras; y por si fuera poco, laseparación entre tracks adyacentes se ha redu-cido de 1.6 micras a tan sólo 0.74 micras (figura12). Todo esto da como resultado que la capaci-dad de almacenamiento de un DVD sea más desiete veces superior a la de un CD normal.

El aumento de la frecuencia de la luz láserproducida, dio lugar a pensar en la convenien-cia de acercar un poco la superficie de datos a lalente de enfoque; y cuando esto fuese realidad,dejaría de ser necesario que los datos estuvie-ran cubiertos por 1.2 mm de policarbonato; en-tonces podría reducirse este espesor a la mitad.Mas en vista de que el producto resultante bien

AM FM

Antenareceptora

Figura 11

CD

DVD

1.6µmseparación

0.74µmseparación

0.80µmmínimo

0.4µmmínimo

Figura 12


podría ser un disco demasiado delgado, losdiseñadores decidieron que los DVD tuvieranprácticamente el mismo grosor que los CD; a suvez, esto dio origen a una posibilidad interesan-te: si la superficie de datos está a sólo 0.6 mm dela superficie del disco y éste en su totalidad tie-ne 1.2 mm de grueso, ¿cómo se podría impedirla colocación de una segunda capa “espalda conespalda”, y que ahora el disco pueda reproducir-se por los dos lados?

Esta fue precisamente una de las novedadesdel DVD: la posibilidad de tener discos de doscaras; si por principio de cuentas una sola caratenía una capacidad de almacenamiento sieteveces superior a la de un CD, un disco de doblecara haría que esta relación quedara en 14 a 1(midiendo este parámetro en megabytes, un CDtradicional puede guardar hasta 640 MB de in-formación, mientras que un DVD de una cara 4.7GB y uno de doble cara hasta 9.4 GB).

Evolución en el procesamiento deinformación digitalAhora bien, con el desarrollo de las técnicas deprocesamiento de información y un seguimien-to de señales más depuradas, pronto fue posiblecolocar una capa “intermedia” entre la capa prin-cipal y la superficie del disco; así se incrementóaún más la capacidad de almacenamiento deeste nuevo formato (figura 13). Esta cara inter-media se elabora con un material parcialmente

reflejante, y por eso no puede guardar tanta in-formación como la capa principal; no obstante,un disco con doble cara y doble capa puede al-macenar hasta 17 GB de datos.

Y si bien dicho aumento podría hacernos pen-sar que ha quedado resuelto el problema de al-macenar el enorme flujo de datos de las secuen-cias de video, hay que ver (haciendo un poco denúmeros y recordando que en un CD normal sepueden guardar cuatro o cinco minutos de vi-deo en forma digital directa) que sigue siendonecesario utilizar un disco de doble cara y doblecapa para guardar una película de aproximada-mente dos horas de duración (esto, insistimos,sin contar el aspecto de la modulación, los da-tos adicionales, las protecciones y demás ele-mentos que normalmente se añaden a una se-ñal digital cuando es grabada).

Dado que la situación recién planteada no eraconveniente, se recurrió a sofisticadas técnicasde procesamiento de información para que laseñal digital resultante de la conversión del vi-deo ocupara el menor espacio posible; y paraello, se utilizó el estándar MPEG.

Entonces, la combinación de una mayor ca-pacidad de almacenamiento con el desarrollo detécnicas más avanzadas de compresión digitalde información, fue lo que permitió producir fi-nalmente el DVD e iniciar un ataque masivo alos mercados electrónicos en todo el mundo.

Estructura interna de un lector de DVD

Veamos ahora cómo es por dentro un reproduc-tor de DVD típico; para el efecto, nos basaremos

En un discocon dos capas,el rayo láser leeprimero la máscercana y después cambia su enfoque para leer la segunda.

Figura 13

Figura 14

41

ELE

CTR

ON

ICA

y servicio No

.26

Disc Motor

Disc MotorDriver

SIC5 SIC4

Feed Motor

Pick Up

Actuator &Motor Driver Laser Diode

RF Amp.

RIC1

DPD

RIC2 TA1253FN

CD/DVDSelector

DVD Processor

4M DRAM

DIC2 KM48C512

DIC1 TC90A19F

Copy Protector

DIC6 TC6804AF

VIC8.9 74HC157

SIC7 TC9420F

A/V Decoder

4M EPROM

VIC2 AM27C4096

VIC1 DVD-1

4M DRAM

4M DRAM

4M DRAM

4M DRAM

4M DRAM

VIC3

VIC4

VIC5

VIC6

VIC7

KM416C254

COMP 1

COMP 2

SYNC

R

G

B

Y

C

IEC958

RCA

2M EPROM

1M SRAM

2K EEPROM

MIC2 AM27C020

MIC3 KM681000

MIC5 AT24C01

MainController

MIC1TMP93CS411

FrontSeparator

FIC1 LC86P6232

CONNVCN11

D/A Conv.

KIC3 PCM1710

D/A Conv.

AIC3 PCM1720

D/A Conv.

AIC9 PCM1720

D/A Conv.

AIC1 PCM1723

Post Filter

Post Filter

Post Filter

Post Filter

+4.5dB

Mux.

HPF

HPF

LPF -4.5dBMux.

+ AMP.

AMP.

AMP.

AMP.

NTSC/PALEncoder

VIC31 STV0119

LPF

LPF

LPF

LPF

Amp.

Amp.

Amp.

Amp.

Sync.Separator

RGB/YCSelector

BA7046

STEREO 2CH

5.1CH

2CH-L/R

F-L/R

R-L/R

CENTER

SUB-W

SUB-W

CD Processor

Figura 15


Figura 16

Figura 17

en el modelo DVD-905 de Samsung (figura 14).En la figura 15 podemos ver el diagrama a blo-ques, mostrando las secciones principales deeste tipo de aparatos.

En primer lugar, localice en la esquina supe-rior izquierda el DVD y note que debajo de élaparece el recuperador (pick-up). Aunque no seaprecian bien en la imagen, este recuperadortambién incluye en su interior las bobinas parael control de enfoque y seguimiento (focus &tracking figura 16).

En estos aparatos también encontramos unmotor de deslizamiento (sled) y un motor de girode disco (spindle). Por supuesto, el hecho noshace sospechar que toda la etapa de servome-canismos de los reproductores de DVD es muysimilar a la de un CD convencional ( figura 17).

La señal que viene del recuperador llega a unamplificador de RF, donde se obtiene una señalmuy parecida a la que obtendríamos de un CD

convencional, aunque con una frecuencia con-siderablemente mayor. Esta señal pasa a dos blo-ques: el procesador DVD y el procesador CD; ydependiendo del tipo de disco que se esté repro-duciendo, alguno de los dos entra en operación.

Supongamos que se está reproduciendo undisco de audio. En tal caso, la señal sale delprocesador de CD, llega al selector CD/DVD y seenvía al decodificador A/V –donde se recuperael audio original, pero todavía en forma digital.Desde aquí es enviada a una serie de converti-dores D/A, donde finalmente se obtiene el audioanálogo que enseguida se amplifica y sale porsus conectores correspondientes.

Si se inserta un DVD, la situación cambia ra-dicalmente. En primer lugar, el bloque que seactiva es el procesador DVD; éste envía su señalal selector CD/DVD, y de ahí al decodificador A/V. De este bloque salen dos señales: una corres-ponde al audio que se dirige hacia la misma se-rie de convertidores D/A que se usó en el proce-so de CD de audio (aunque para el audio de DVDse tienen disponibles más canales, dada la posi-bilidad de conectar un sistema de sonido am-biental con cinco bocinas), y la otra va hacia elbloque de proceso NTSC/PAL (dependiendo dela zona en que estemos utilizando el aparato).De este bloque se obtendrán finalmente las se-ñales fundamentales del video, el cual se expideen distintas formas; por ejemplo, se puede ex-pedir como video compuesto tradicional, comoseñal RGB, como luminancia y crominancia se-paradas (señal S-Video) o como cualquier com-binación de éstas.

Ahora vuelva a ver con atención el diagrama(vea figura 15). Observe que junto al decodifica-dor A/V también existe un bloque de proteccióncontra copias, mismo que tuvo que incluirse apetición de las compañías productoras de pelí-culas y de programas (recuerde, por ejemplo, quecuando se copia repetidamente una cinta de vi-deo, las sucesivas copias se ven cada vez peor).Y es que con la tecnología digital se corre el ries-go de que se produzca “n” número de copias,cada una exactamente igual a la original (situa-ción que, por supuesto, no conviene a los po-seedores de los derechos de explotación de lasdistintas obras). Todo este proceso es cuidado-


señal de video con su audio correspondiente selleva a cabo en un par de integrados.

Una vez señaladas las diferencias y las se-mejanzas entre los distintos formatos, es posi-ble comenzar a identificar los puntos en quecoinciden y los puntos en que difieren.

Y un último consejo: esté pendiente de la pu-blicación de más artículos sobre el tema, paraque cuando “se estrene” en el servicio a equiposreproductores de DVD pueda cumplir su trabajode la mejor manera posible.

Figura 18

samente manejado por una etapa de control, yalimentado por una fuente de poder (figura 18).

Comentarios finales

Puede darse cuenta que la estructura en bloquesde un reproductor de DVD no es realmente tancompleja. Esto se debe, principalmente, al altogrado de integración que se ha obtenido en loscircuitos de proceso digital, de modo que ahoratoda la decodificación necesaria para obtener la


EL MODO DE SERVICIO

EN SISTEMAS DE

COMPONENTES DE

AUDIO AIWA

EL MODO DE SERVICIO

EN SISTEMAS DE

COMPONENTES DE

AUDIO AIWA

Colaboración de Aiwa Corporation

Qué es el modo de servicio

El modo de servicio es una prestación que puedeser llamada de diferentes maneras, dependiendodel modelo del equipo, y sirve para realizarajustes en los parámetros del funcionamiento delos equipos.

La forma más común de acceder al modo deservicio, es a través del control remoto; al opri-mir una tecla determinada, aparece una indica-ción en el display que confirma que hemos in-gresado en el modo de servicio (figura 1). En estecaso, cada tecla del control remoto regula unafunción que permite realizar diversas pruebas;para el efecto, éstas se van activando en unasecuencia determinada. A veces es necesarioutilizar un control remoto especial (generalmen-te un control remoto común, al que se ha agre-gado un puente). Otra opción para entrar en elmodo de servicio, consiste en oprimir una o dosteclas del panel frontal e inmediatamente encen-der el equipo.

A medida que los equipos vanabandonando las técnicas analógicas y

cada vez se incluyen en ellos más etapasdigitales, los criterios y métodos de

reparación se van modificando también.Ejemplo claro de esta situación son los

servos digitales en los sistemas de audio,porque no pueden ser ajustados deforma manual; por lo tanto, no hay

manera de modificar sus parámetros yobservar las variaciones en el

comportamiento de dichos aparatos.Para suplir esta carencia, los modernosequipos cuentan con el llamado “modo

de servicio”. En el presente artículopresentamos un modo de servicio que se

aplica en un número considerable decomponentes de la marca Aiwa.


Modos de servicio en componentesde audio Aiwa

Si en algo se distingue la marca Aiwa, es en lagran variedad de modelos de componentes deaudio que produce; por lo general, estos equi-pos sólo se diferencian en el sector de potenciao en el de radio (figura 2).

En la tabla 1 se muestra una lista de los apa-ratos que tienen el mismo modo de servicio; to-dos tienen el mismo tipo de pick-up y la mismaplaqueta de CD. Aunque el fabricante elabora unmanual para cada modelo, lo único que cambiaentre ellos es el código del bloque de CD; porejemplo, todos los modelos especificados utili-zan una sección CI con código 4ZG-1; 4Zg-A,4ZG-1B ó 4ZG-1Z. Así que cuando usted soliciteel manual de su equipo, deberá observar quéplaqueta de CD utiliza y pedir por separado lainformación sobre ésta.

Modo de servicioTodos los modelos presentados en la tabla 1 tie-nen una rutina única de servicio técnico. Parainvocar al modo de servicio, proceda de la si-guiente manera:

1. Desconecte el equipo de la red de energía.2. Oprima la tecla de función CD, y vuelva a co-

nectar el cable de alimentación en la toma decorriente.

3. Verifique que encienden todos los segmentosdel display, pues esto indica que el equipo ha

entrado en el modo de servicio. Este modoinicial es sumamente útil para comprobar fa-llas en el display o en sus propios circuitos deexcitación. Si no se activa todo un sector deldisplay, lo más probable es que el problema seencuentra en la excitación de una de las grillas;si sólo falta un segmento de cada sector, lafalla está en la excitación de segmentos.

Figura 1

Figura 2


Modo de búsquedaOprima la tecla STOP, y verá en el display la indi-cación “CD”; así sabremos que se ha iniciado lasegunda etapa del modo de servicio (modo debúsqueda o búsqueda de foco).

Es importante señalar que esta condición nodebe mantenerse por más de 10 minutos, ya quese producirá un sobrecalentamiento del driver dela bobina del foco. Si necesita más tiempo parahacer la reparación, tendrá que desconectar elequipo de la red de energía por más de 10 minu-tos y luego recomenzar todo el procedimiento.

El modo de búsqueda es ideal para compro-bar los circuitos de excitación del láser, medir laemisión infrarroja con el fotómetro y medir la

corriente del láser conectando un probadordigital sobre el resistor de emisor del transistorexcitador del láser. También es útil para verifi-car la forma de onda de salida de búsqueda defoco FEO (Focus Error Output) y la señal FE (sitiene un disco colocado) durante la búsqueda,lo cual indirectamente le garantiza el funciona-miento de los fotodiodos A, B, C y D de losconversores I/V de la matriz de foco (figura 3).

En contraste, en el modo de búsqueda no esposible verificar el funcionamiento de las seña-les FOK (foco correcto) y FZC (focus zero cross,cruce por cero de foco).

Modo de reproducción (play)Oprima la tecla PLAY, y en el display aparecerála indicación “CD”; así sabremos que se ha ac-cedido al modo de reproducción. En esta condi-ción se produce la lectura normal del disco, siem-pre y cuando el equipo esté funcionandocorrectamente.

Si el equipo logra leer la TOC (tabla de conte-nidos), continuará realizando una búsqueda per-manente de foco; pero, a diferencia del modoanterior, ahora las señales de FOK y FZC estánactivadas en las terminales 25 y 24 del CXA1782,respectivamente. La terminal 24 se señala comoSENSE en los circuitos, pero es una terminalmultiusos; durante la búsqueda de foco, por ellase envía la señal FZC hacia el microprocesador;y durante otras acciones, transporta otras seña-les (por ejemplo, la señal TZC).

En la figura 4 puede cerciorarse de las condi-ciones normales de las señales FZC y FOK, paraque las tome como referencia en caso de que elequipo no llegue a leer la TOC; si es así, recurraal modo de búsqueda permanente.

El modo de reproducción permite completarla verificación del funcionamiento del servo defoco, en caso de que la máquina tenga un pro-blema que le impida leer la TOC. También per-mite verificar los servos de TRACKING y CLV, encaso de que encuentre el foco (aunque esta ve-rificación es exactamente igual a la que se hacecuando el equipo se encuentra en reproducciónnormal). En el siguiente apartado tendremos laposibilidad de probar individualmente al servode tracking.

Señal FE durante la búsqueda de foco.(Terminal 6 del CXA1782BQ)

1V aprox

+2.5V

P6 CXA1782B9

t

Figura 3

)07VA-XSN(07VAN-XC)027VXSN(027VN-XC

)007VA-XSN(007VAN-XC)077V-XSN(077VNXC)17VA-XSN(17VAN-XC)008V-XSN(008VN-XC)08VA-XSN(08VAN-XC

)0008VXSN(0008VN-XC)008A-XSN(008VAN-XC

)09VA-XSN(09VAN-XC)028V-XSN(028VN-XC

)009VA-XSN(009VAN-XC)009V-XSN(009VN-XC)003K-XSN(003KN-XC

)0009V-XSN(0009VN-XC)007K-XSN(007KNXC

)0909VXSN(0909VN-XC)77K-XSN(77KN-XC)519XSN(519VN-XC)08K-XSN(08KN-XC

)929V-XSN(929VN-XC

)09K-XSN(09KN-XC)003XSN(003VN-XC

)0003V-XSN(0003VN-XC)1003V-XSN(1003VN-XC

)093V-XSN(093VN-XC)005VXSN(005VN-XC)007VXSN(007VN-XC)507VXSN(507VN-XC)017V-XSN(017VN-XC)517V-XSN(517VN-XC)80KA-XSN(8HKAN-DF

)8HVA-XSN(8HN-DF)8HVA-XSN(8HN-DF)8HVA-XSN(8HN-DF

)08HVAXSN(08HN-DF)9HVAXSN(9HN-DF)9HVA-XSN(9HN-DF

)09HVA-XSN(09HN-DF)8HKA-X5N(8HKANS-DF

)9HVA-XSN(9HNS-DF

Tabla 1


Modo transversalEl modo transversal consiste en cortar, despuésde la matriz de TE, el lazo cerrado de tracking;es decir, en la entrada del amplificador de errorde tracking (que se localiza después del resistor),para no afectar el funcionamiento de la matriz.

El corte del lazo se produce cuando se opri-me la tecla PAUSA; al hacerlo, se entra automáti-camente en el modo transversal sin que se pro-duzcan cambios en el display. Si vuelve a accionardicha tecla, el cierre del lazo se producirá (o sea,regresará al modo PLAY).

Esta operación permite verificar el funciona-miento de los fotodiodos E y F y de la matriz re-lacionada con ellos. Siempre que el equipo ten-ga preset de bias de tracking, hará posible elajuste grueso del mismo.

Cuando cortamos el lazo de tracking, el lectoróptico se queda detenido; en otras palabras, lalente no tiene movimiento en sentido horizontal.

La lente sólo se mueve en sentido vertical paraconservar el foco. Si, hipotéticamente, estuvié-ramos parados sobre la lente mirando directa-mente hacia arriba, veríamos que un brazo de laespira que forma el surco se mueve suavementepor encima de nosotros. Cuando ese brazo salede nuestro campo visual, entra otro (y así suce-sivamente; sería como si nos desplazáramoshorizontalmente sobre el disco estático (figura5). Lo importante es que las señales TE y TZC seproduzcan en la forma indicada en la figura 6,porque así podremos controlar el funcionamien-to de la matriz de tracking y el del detector depasaje por cero.

Si el equipo posee ajuste de bias de tracking,éste deberá ajustarse para que la señal TE seasimétrica con respecto a los 2.5 V.

El modo sledTodos los modos anteriormente descritos, se eje-cutaron en forma sucesiva a partir del modo dearranque; luego se pasó al modo de búsqueda,al modo de play y, finalmente, al modo transver-sal. Pero para ejecutar el modo sled, sólo se re-

Señales FOK y FZC relacionadas con FE

1V aprox

P6 CXA1782BQ

FOK

FZC

t

t

5V

5V

1

Figura 4

Haz de láser

Pit

Figura 5

Señales TE y TZC en el modo transversal

TE P42 DEL CXA1782BQ

TZC P48 DEL CXA1702BQ

t

5V

t

Figura 6


quiere –como paso previo único– regresar almodo de arranque y ejecutar éste con la tecla deretroceso y avance rápido; desde ahí, oprimacualquiera de las dos teclas de búsqueda quemueven al carro del pick-up en un sentido u otro.

Es importante mencionar que como estos mo-vimientos se producen en forma libre, no existeun control por parte del sensor de fin de carrete,ni puede detectarse la señal END tomada del dis-

Búsquedade foco

Play

Transversal

Sled

Se enciende elláser. Se muevela lente repetida-mente

Reproducciónnormal (búsquedacontinua de focosi el equipo nopuede leer la TOC)

Corte del lazocerrado de trackingdurante unareproducción

MovimientosPick-up haciaadentro/afuera

Todos los segmentosencendidos

CD+voltaje de línea

ArranqueTodos lossegmentosencendidos

Activacióndel modo prueba

PulsarModo Indicacióndisplay

Operación

Figura 7

N=2

Modobusqueda

Modo Sled

Modo de arranque

Modoreproducción

N=3

N=4

Modotransversal

N=5

N=1

Figura 8

co; por eso debemos tener mucho cuidado alaccionar las teclas, para no llegar a los topesmecánicos del sistema (de lo contrario, se pue-de ocasionar la rotura de alguno de los engra-nes). El modo sled se utiliza para comprobar elsistema mecánico de traslación del pick-up, elmotor de sled y el driver del motor sled.

Las teclas de búsqueda no deben oprimirsecuando el centro musical se encuentra en elmodo transversal; en caso de ser oprimidas, des-pués no será posible volver al modo play sin pa-sar primero por el modo de búsqueda.

Resumen de pruebas y controles

En la figura 7 presentamos un resumen del pro-cedimiento para ejecutar este modo de ajuste.En la figura 8 se muestran algunas de las posibi-lidades de una secuencia de pruebas, indicandocon líneas punteadas la secuencia normal co-rrelativa.

Las teclas DDP (disc direct play, reproduccióndirecta de un disco) y OPEN/CLOSE, se puedenprobar de forma indirecta. Si usted oprime DD,la máquina realizará la misma operación quecuando se acciona el pulsador de PLAY . Si pre-siona OPEN/CLOSE para abrir la bandeja de car-ga de discos durante el modo play o el modotransversal, el aparato retornará automática-mente al modo de arranque.


REPARACION DE

AUTOESTEREOS

MODERNOS

REPARACION DE

AUTOESTEREOS

MODERNOS

Alvaro Vázquez Almazán

Hablar de autoestéreos modernosimplica pensar, además de la

estructura básica de un autoestéreotípico, en un microcontrolador comocentro de control de todo el sistemaelectrónico. En el presente artículohablaremos del funcionamiento de

estas secciones electrónicas, tomandocomo base el modelo KEH-7850 de la

marca Pioneer, y de esta maneraharemos un recuento de las nuevastecnologías que se están utilizando.

Por ahora no nos ocuparemos de undiseño con reproductor de CD, pues en

un artículo próximo nos referiremosexclusivamente a dicho módulo.

Estructura de un autoestéreo típico

La estructura general de los autoestéreos es muysimilar en casi todos los modelos (figura 1). Siem-pre encontraremos una antena receptora, encar-gada de captar las ondas electromagnéticas quelas estaciones de radio transmiten; un bloquesintonizador que procesa las señales y las con-vierte en una frecuencia intermedia (455 KHzpara AM y 10.7 MH para FM); un bloque de fre-cuencia intermedia donde la señal es amplifica-da y filtrada; un bloque detector, en el cual serecupera la señal de audio; un bloque selectorde funciones encargado de seleccionar las dife-rentes fuentes de audio de que dispone (sintoni-zador AM/FM, tocacintas, fuente externa, repro-ductor de CD, etc.), y un amplificador de potencia.

Los autoestéreos modernos

Hablar de autoestéreos modernos implica pen-sar, además de la misma estructura básica deun autoestéreo típico, en un microcontroladorcomo centro de control de todo el sistema elec-trónico; esto significa que todos y cada uno de


los bloques básico utilizan tecnología digital ensu diseño. Veamos con más detalle su funciona-miento.

El modelo KEH-P7850 de la marca Pioneer

En la figura 2 se muestra el diagrama generaldel autoestéreo KEP-P7859 de la marca Pioneer,el cual tomaremos como base para nuestras ex-plicaciones por ser un modelo representativo delas tecnologías que actualmente se están intro-duciendo en este tipo de equipos.

El bloque sintonizador

En la figura 3 se muestra el diagrama a bloquesde la sección del sintonizador para AM y FM. Ob-serve que inmediatamente después de la antenase localiza el amplificador de RF (Radio Frecuen-cia), el cual se encarga de amplificar la señal quees captada por la antena para posteriormenteenviarla hacia el circuito mezclador.

Una vez en el circuito mezclador, la señal deRF se combina con la señal generada por eloscilador local (que es un oscilador controladopor voltaje, VCO). El resultado de esta mezcla seenvía primero hacia los amplificadores de FI (fre-cuencia intermedia), con el propósito de impe-dir el paso a todas aquellas frecuencias que noestén dentro del rango de FI (455 KHz para AM y10.7 MHz para FM); de esta manera, se envía ha-cia el demodulador la señal ya filtrada y amplifi-

cada para que éste se encargue de recuperar elmensaje musical o hablado. Cabe hacer la acla-ración de que el VCO forma parte de un circuitoPLL (Phase Locked Loop), encargado de mante-ner constante la frecuencia del oscilador.

Recuerde que para esto, el circuito PLL re-quiere de una señal de referencia (provenientede un cristal de cuarzo) y de una señal a com-parar; si se detecta que existe alguna diferenciaentre la señal de referencia y la señal de com-paración, se expide un voltaje de error o voltajede sintonía hacia el VCO para que éste aumenteo disminuya la frecuencia de oscilación y lasintonía se mantenga estable.

También, el circuito PLL recibe señales decontrol provenientes del sistema de control, lascuales llevan información sobre el sintonizadorespecifico que debe trabajar (AM o FM), la esta-ción que se desea sintonizar, etc.

Cuando se guarda en la memoria alguna es-tación, el sistema de control utiliza estas líneasde comunicación para indicar al circuito PLL lamagnitud que deberá tener el voltaje de error.Esto sirve para modificar la frecuencia de osci-lación del VCO, a fin de sintonizar rápidamentela estación previamente almacenada.

Si usted necesita realizar lecturas de voltaje ode señal en esta sección, remítase a la figura 4.Ahí se indica la función de cada una de las ter-minales, aunque las de mayor importancia son:

– Terminal 13: alimentación de 9 voltios.– Terminales 1, 11, 24: nivel de tierra.– Terminal 14: alimentación al sintonizador de AM.– Terminal 21: alimentación al sintonizador de

FM.– Terminal 19: voltaje de error al VCO de FM.– Terminal 20: voltaje de error al VCO de AM.– Terminal 17: referencia del oscilador hacia el

circuito PLL.– Terminal 7: salida de audio canal izquierdo.– Terminal 8: salida de audio canal derecho.

El amplificador de potencia de audio

En la figura 5 se muestra el diagrama a bloquesdel amplificador de potencia. Observe que la se-ñal de audio tiene que pasar a través de un cir-

Sintonizador Detector Selector de funciones

Tocacintas

F.I.

Control devolumen

Ecualizador

Amplificadorde potencia

Estructura general de un autoestéreo

Figura 1


Figura 2

TUNER AMP UNIT

FM/AM TUNER UNIT

ANTCN402

C 3FM RF

T 31FM/AM MIX

Q31 CF31FM/AM RF

CF 32FM I F

CF 33FM I F T31

2829

FMOSC

34

41 9 10

Q201 Q202

AM RF/ACC

AMTV AMOSC

4 30 32 36 16 18 23 25

CF232 AM IF

FM

TV

AM

IFC

VC

O

FM

SD

CO

MP

FM+B

TUN+B

AM+B

31 30 28 40 7 43

19

214718171514

FM/AM PROCESORIC 1 PA4023B

FMSL

AMSL

7

9

10

SD

6 213 14211715

9

2019

29

35

IC 401PM2005A

AMTV

FMTVPLL IC FMVCO

AMVCO

4

5

36 37

X401

CN751

I P-BUSIN

7

5

1

8

BUSE+

BUS-

BUS+

5

6

BUS DRIVE

IC 751HA12187FP

2 RX

1 TX

PPW

ASENBO

Q752

PB HEADFWDLCH

DESCK INIT

CN2521

5

4

3736

39

EQ AMP/DOLBY NR B

CN254

12

M2 SUBMOTOR

M1 MAINMOTOR

CN255

PCB UNIT

MECHANISMDRIVER 18521

IC 351P A2020A

10 9 8

1917

EGN 1MODESENSE

7 5 3 2 1

7 5 3 2 1

S2

70µS

S1

LOAD

REEL PCB

EGN 3REV END

SENSEEGN 2

FWD ENDSENSE

KEYBOARD UNIT

REMOTE CONTROLSENSOR

OPT IN IC 902RS-140

4

1

SW5V

D904

KEYMATRIX

1023 78

VCC V3

KEY/LCDDRIVE

IC 901PD6294A

REMIN S0S1

X1

XO

B

9

2

3

X901

54

7

6

3

21

54

7

6

3

21

Q609

VDD

SW5V

DSENSKYDT

DPDT

L+B

EL1

EL2

CN901 CN601

10

9EL1

EL2

IC 801PML005A VCC

STBY

13 11 15 3 2

16

6DIMDC-AC INVERTER

B.U

ILMPW

Q 961LM POWER

SWITCH

0960

B.U

Q810

Q801

DOORSWITCH

1

2

CS

EN

S

CN

604

DS

EN

S

VDD

Q952 Q962

DALMON

B.U

1 95 96 24 29 2 3

72

68556761

100

28

SYSPW

BLU

Q953

Q954

Q659

MUTE

EVOL DATA

PEE

R MUTE

STBYMTL

LOADSW

DALMON

SYSTEMCONTROLLER

IC 601 (2/2)PE5002A

DRSYSDR SENS

BSENSA SENS

ISENS

SW

VD

O

XY

DT

DP

DT

ILM

PW

DIM

DS

EN

S

CS

EN

S

4948

93924

Q955

Q957TUNPDI/TUNPCK/TUPDO/TUNPCE

FM

Q956

FIX+1

AM

Q958

TUN-L TUN-L

SL

X601

74

16

15

38

SL

X1

X2

LDET

SD

SYSTEMCONTROLLER

IC 601 (1/2)PE5002A

AD

PW

FM AM

RX

TX

PP

W

AS

EN

B-O

TU

N-L

AV

RE

F1

RE

SE

T

31 32 85 86 24 25

TUNER-L TUNER-L

VDD

Q603

22 83 11

1

RESETVDO

2

IC 6043-80734ANDY1

TUN-LTUN-L

FL CN302

Q203RL

Q205Q201

CN951

REAR-LPRE OUT

FRONT-LPRE OUT

RLSPEAKER

FLSPEAKER

DOORSWITCH

BATTERY

ACC

ILL

9

810

11

1

14

5

4

FL+

RL+FL-

RL-

21

POWER AMP

FL

RL

IC 301PAL005A

MUTE STBY

FL+

FL-RL+

RL-

11

15

Q301 22 4

19

1779

SYSPW

Q604B.U

Q605

Q601BSENS

ASENS

ISENS

Q606

FIX+BQ951

Q602

Q610

B.U

ELECTRONIC VOLUME

IC 201PML003AM

FLRL

10

11

2

54

TUN-L

BUSL+TAP-L

EVCK/EVDT/EVST

Q613BZ601ALARMBUZZER

FIX+B

VCC4

3

9

20

19

811

4

3

9

20

19

811

CN251

5 VCC

7

Lch

MUTE

STBY

BLU

METAL

LOAD

CN602

LOADSW

MTL

STBY

B.U

PMUTE

L

2 4 3 18 17

IC 251CXA2560Q

VR301

D903

LCD

EL901 LCD BACK LIGHT

2

1

A

B

D

REVLHC

E

F

C

L+B

QB11

4 6

4 6

MUTE

Q302

Q751

B.U

8

FL

RL

FM PROCESSORIC 2 PA4024A

M

M


cuito selector de entradas, el cual determina dedónde se debe tomar la señal de audio: del sinto-nizador, del tocacintas o bien del conector auxi-liar que controla la caja de discos compactos.

En los autoestéreos modernos, el selector deentradas es un circuito integrado que se com-porta como un interruptor, mientras que en apa-ratos fabricados hace cinco años o más, se utili-zaba un interruptor mecánico. Entre las ventajasde sustituir los interruptores mecánicos por cir-cuitos integrados que actúen como interrupto-res, podemos señalar que éstos son inmunes alruido, que no necesitan mantenimiento y queregistran un menor índice de fallas. Naturalmen-te, todo esto significa una mayor calidad en elaudio reproducido.

Inmediatamente después del circuito selectorde entradas encontramos un circuito integradoque hace las veces de control de volumen elec-trónico (resistencia variable electrónica), y queademás actúa como ecualizador; tanto el circui-

to selector de entradas, como el circuito de con-trol de volumen reciben un bus de datos (dos omás líneas de comunicación) provenientes delsistema de control.

El sistema de control indicará, mediante uncódigo digital, hacia dónde debe conmutar el se-lector de entrada para recibir la señal, y “le pre-gunta“ al circuito de control de volumen si ne-cesita aumentar o disminuir el nivel, modificarel balance, o controlar los agudos o los graves.

A través de este mismo bus de datos se per-mite almacenar en memoria ciertas preferenciasmusicales (ecualizador).

Comprobaciones en la sección depotencia de audio

Existen algunas pruebas que deben realizar enesta sección para descartar cualquier posiblefalla, y son las siguientes:

Amp. RFAM

Osc. FM Osc. AM

PLL

Sistemade control

FI AM

FI FM

MezcladorAM/FM FI AM/FM Demodulador

Amp. RFFM

Reset

19 20 17

7

8

13

21 14

B+

FM

AM

B+

Audio L

Audio R

Diagrama a bloques del sintonizador

Figura 3

1 G

ND

2 C

omp

3 S

T4

Mon

o/R

eq5

(GD

) F

M IF

C6

FM

SD

7 L

out

8 R

out

9 F

M S

L10

AM

ST

11 G

ND

12 S

eek

13 T

un B

+14

AM

B+

15 A

M IF

C16

VC

DG

ND

17 V

CO

18 A

MS

L19

FM

TV

20 A

M T

V21

FM

B+

22 L

och

23 L

ocl

24 G

ND

25 A

NT

126

AN

T 2

Sintonizador AM/FMFigura 4


En el circuito integrado selector y controlde volumen IC 701 PML003AM1. Verificar que el circuito integrado tenga su

voltaje de alimentación correcto (8.5 voltiosen la terminal 28).

2. Comprobar que las señales CLK, DATA y STB(terminales 14, 15 y 16 respectivamente) lle-guen al circuito integrado, para que éste se-leccione la fuente de audio correcta y contro-le el nivel de volumen, además de todas lasfunciones relacionadas con la ecualización.

3. Comprobar que la señal de audio llegue hastael circuito integrado dependiendo de la fun-ción seleccionada: sintonizador, terminales 2y 27; tocacintas, 4 y 25; CD, 5, 6, 23 y 24.

4. Comprobar que la señal de audio salga porlas terminales 10 y 11 canal izquierdo (frontaly trasero respectivamente) y por las termina-les 18 y 19 canal derecho (trasero y frontal res-pectivamente).

5. Si hay señal de audio en la entrada pero des-pués no aparece en la salida, quiere decir quelas señales de volumen, la selección de fun-ciones y la alimentación son correctas; en con-secuencia, es el circuito integrado el que seencuentra dañado y será necesario reempla-zarlo.

En el circuito integrado amplificadorde potencia IC 301 PAL005A1. Verificar que el voltaje de alimentación sea de

14.3 voltios y esté presente en las terminales6 y 20.

2. Comprobar que la señal de audio llegue sindistorsiones a las terminales de entrada (ter-minales 11 y 12 para las bocinas delanteras yterminales 14 y 15 para las bocinas traseras).

3. Comprobar que exista señal de audio en lasalida del circuito integrado amplificador depotencia (en las terminales 3 y 5 para la boci-na frontal derecha; 7 y 9 para la bocina frontalizquierda; 17 y 19 para la bocina izquierda tra-sera; y las terminales 21 y 23 para la bocinaderecha trasera).

4. Comprobar que en la terminal 22, correspon-diente al silenciamiento (MUTE), exista un vol-taje de 5.6 voltios.

5. Si existe un voltaje de alimentación y una se-ñal de audio en las terminales de entrada y, apesar de que no se encuentra habilitado el sis-tema MUTE, no existe salida de señal de audio,reemplace el circuito integrado amplificadorde potencia.

El reproductor de cinta

En la figura 6 se muestra el diagrama a bloquesdel circuito electrónico de la sección del toca-cintas. Este circuito está formado por un ampli-ficador y por un circuito excitador de los moto-res del mecanismo del reproductor de cinta.

Nuevamente podemos apreciar que el siste-ma de control juega un papel importante en eldesempeño de este circuito, ya que mediante unbus de datos informa al circuito integrado IC251si es necesario activar o no al ecualizador de tipode cinta (70µ ó 120µ, dependiendo del tipo de

Selectorde entradas

Sintonizador

Tocacintas

Bus IP

Amplificadorde potencia

Silenciador

Sistema decontrol

Controlde volumenelectrónico

Bocinas delanterasizquierda y derecha

Bocinas traserasizquierda y derecha

Diagrama a bloques del amplificador de potencia

Figura 5


cinta que se esté reproduciendo). Otras de lasfunciones del sistema de control en esta sección,son las de bloquear la señal de audio y hacerque el amplificador de cabezas interno amplifi-que la señal adecuadamente (dependiendo delmodo en que se encuentre: normal o reversible).

Observe otra vez el diagrama de la figura 5 yencontrará que el circuito excitador de los mo-tores (IC351) recibe las señales de control queprovienen del sistema de control para indicar sideben girar hacia delante o hacia atrás. Y es através de los sensores que el circuito integradoindica al sistema de control si se presenta el ini-cio o fin de la cinta para que se detenga el girodel motor. De esta misma manera se indica la

posición en la que se encuentra el sistema me-cánico (FFW, PLAY, REW, etc.)

Comprobaciones en el reproductor de cinta

Para comprobar el funcionamiento correcto deesta sección, podemos verificar la presencia oausencia de las siguientes señales:

En el circuito integrado 251 CXA25601. Comprobar que el voltaje de alimentación en

la terminal 5 tenga un valor correcto (5 vol-tios).

2. Verificar la presencia de las señales de con-trol que provienen del sistema de control (ter-minales 14, 16, 17, 18, 19 y 20).

3. Comprobar que la señal de audio aparezca enlas terminales 7 y 24 (correspondientes a loscanales izquierdo y derecho).

En el circuito integrado 351 PA2020A1. Comprobar que esté presente el voltaje de ali-

mentación en la terminal 19 (14.3 voltios).2. Verificar que lleguen las señales de control a

las terminales 11, 12, 13, 14, 15, 16 y 17.3. Comprobar que exista voltaje de salida de las

terminales 2 y 5 hacia el submotor principal.4. Comprobar que exista voltaje de salida por la

terminal 1 hacia el motor principal.5. Comprobar que los sensores de inicio y fin de

cinta envíen su señal hacia las terminales 8 y 9.

Amplificador,ecualizadory reductor de ruido

Dolby

Sistemade control

Driver

Sensores

Circuito electrónico de la sección del tocacintas

Hacia el selectorde entradas

M

M

B+

Figura 6

Bocinas

Sensor remoto

Tocacintas

Sensores

Amplificador

Bus IP

Controladorde teclado

Controladorde display

Sistema de control

Sintonizador

Sistema de control

Figura 7


49 IDPNUT I LLPledsotadedadartnE

59 TDYEK I rodibihxeledsotadedadartnE

69 TDPD 0 rodibihxeledsotadedadilaS

79 KCPNUT 0 LLPledjoleR

89 ODPNUT 0 LLPledsotadedadilaS

99 ECPNUT 0 icatilibaH ó LLPpihcledn

001 EEP 0 peebedonotledadilaS

Tabla 1

El sistema de control

En la figura 7 se muestra el diagrama a bloquesdel sistema de control y las funciones que des-empeña con los demás circuitos.

Observe que este circuito se encarga de coor-dinar el correcto funcionamiento de todos loscircuitos que conforman al equipo; para lograr-lo requiere de ciertas señales:

– Alimentación (VDD).– Nivel de 0 Voltios (VSS).– Señal de restablecimiento (RST).– Señal de reloj (CLK).

Si alguna de éstas llegara a faltar, el sistema decontrol no podría operar adecuadamente; dehecho, el equipo ni siquiera encendería. En latabla 1 se indica la función que realiza cada ter-minal del circuito integrado IC601 PE5002A.

Consideraciones finales

Esperamos que la información proporcionada eneste artículo, contribuya de alguna manera a fa-cilitarle la tarea de reparación de estos equipos.Recuerde que como el procedimiento de servi-cio que hemos explicado es aplicable a casi cual-quier equipo de autoestéreo, sólo debe conside-rar que las terminales y los circuitos integradosvarían de un aparato a otro; por lo demás, losvoltajes y señales mencionados siempre seránlos mismos.

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ELECTRONICS

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PIDA INFORMES:Centro Japonés de Información Electrónica

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Los días 30 y 31 de marzo se llevó a cabo el Primer Magno Congreso Samsung, evento patrocinado

por Samsung Electronics México, la Cámara Nacional de la Industria de Transformación y Centro

Japonés de Información Electrónica.

Dicho evento fue organizado con dos propósitos:

• Impartir temas de actualización técnica sobre los nuevos equipos Samsung: sistemas de compo-

nentes de audio con DVD, televisores de proyección con pantallas de cristal líquido, videograbadoras

Hi-Fi y hornos de microondas.

• Permitir el acercamiento entre el especialista técnico y conocidas firmas del sector electrónico:

Steren, Master, Dicopel, MicroSolder y Lasertec.

El sitio en que tuvo lugar dicho evento fue el auditorio principal de Canacintra, y asistieron alrededor

de 400 invitados. Además, las firmas participantes obsequiaron a los asistentes multímetros, cautines,

soldadura, catálogos, etc. De hecho, como parte del material de entrenamiento, Samsung obsequió

manuales de servicio; e igualmente, entregó diplomas de participación a los asistentes.

Enhorabuena por tan digno evento, de gran utilidad para quienes de una u otra forma estamos en el

sector electrónico.

PRIMER MAGNOCONGRESO SAMSUNG

ELECTRONICS


Antecedentes

Sería casi imposible comprender cabalmentecómo funcionan los teléfonos inalámbricos, siantes no conocemos cómo lo hacen los teléfo-nos convencionales. Por lo tanto, primeramenteharemos una breve explicación sobre el proce-so que se sigue en estos últimos (incluso en aque-llos que poseen disco para marcar los números).

Análisis de las señalesComencemos analizando las señales que llegana través de la línea telefónica. Si midiéramos conmultímetro el voltaje entre los dos cables quellegan hasta nuestro hogar, encontraríamos quenormalmente existen alrededor de 50VDC. Este

PRINCIPIOS DE

OPERACION DEL

TELEFONO

INALAMBRICO AIWA

TN-C507

PRINCIPIOS DE

OPERACION DEL

TELEFONO

INALAMBRICO AIWA

TN-C507

Leopoldo Parra ReynadaBasado en información suministrada

por Aiwa Corporation

Se calcula que por cada diez líneastelefónicas conectadas, hay dos o

tres teléfonos inalámbricos, ya seaen el hogar o en los centros de

trabajo; por ello, convieneadentrarse en los principios de

operación de estos aparatos, pues enalgún momento pueden ser objeto

de servicio. En este artículo,revisaremos brevemente dichos

principios y describiremos loscircuitos de un teléfono inalámbrico

Aiwa, modelo TN-C507.


voltaje puede o no tener un rizo montado; si lohubiera, no tendría que exceder de 1-1.5V de am-plitud .

Cuando llega una llamada, la señal de tim-brar aparece como una onda senoidal montadasobre dicha tensión de 50V y con una amplitudde aproximadamente 160 Vp-p (figura 1). En elmomento de descolgar la bocina, el voltaje en-tre los cables telefónicos baja hasta –digamos–unos 10VDC; precisamente, sobre esta tensiónse monta la señal análoga que corresponde a laconversación telefónica (figura 2).

Y cuando vamos a hacer una llamada, la ten-sión de Standby de 50V se reduce también a10VDC en el momento que descolgamos el telé-fono; entonces sobre esta tensión aparece el“tono de marcar”, en forma de onda senoidal deaproximadamente 700-800mV de amplitud y conuna frecuencia de 440Hz. Esta señal indica al

usuario que puede comenzar a marcar el núme-ro deseado.

Teléfono de disco y teléfono electrónicoSi su teléfono es de disco o es electrónico y estáconfigurado para un marcaje en modo de pul-sos, cada vez que se marca un número en la lí-nea aparecen unos pulsos como los que se mues-tran en la figura 3. Observe que son pulsos quevan de los 10V hasta los 50V.

El número de pulsos que se produce coincidesiempre con el número marcado; si marcó el nú-mero 5, aparecerán 5 pulsos; si marcó 8, tendre-mos un tren de 8 pulsos; y si marcó 0, aparece-rán 10 pulsos. Esta serie de pulsos es recogidapor la central telefónica y, luego de interpretarsehacia dónde se desea hacer la llamada, se reali-za el enlace.

Pulsos teóricos

V

160 Vpp

50V

Pulsos reales

Figura 1

Pulsos teóricos

Amp 23 mS

700-800 mV

10V

Pulsos reales

Figura 2

ELECTRONICA y servicio No.26

Distribución de frecuencias de marcaje por tonos, según la posición en el teclado

Renglón 1697 Hz

Renglón 2770 Hz

Renglón 3852 Hz

Renglón 4941Hz

Columna 11209Hz

Columna 21336Hz

Columna 31477Hz

697+1209

852+1209

770+1209

941+1209

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 0 #

697+1336 697+1477

770+1336 770+1477

852+1336 852+1477

941+1336 941+1477

Teléfono de marcaje por tonosSi su teléfono es un moderno aparato de marca-je por tonos, cada vez que presiona una tecla seproducen dos frecuencias (vea en la figura 4 ladisposición de frecuencias dependiendo de lascolumnas y renglones del botón presionado).Esta mezcla de dos frecuencias llega a la cen-tral, y enseguida se interpreta y se identifica elpunto de destino para finalmente establecer elenlace entre los dos aparatos.

Otras consideraciones técnicasPara transformar en sonido las señales eléctri-cas que se intercambian a través de los cables (yque de este modo, a su vez, la voz del usuario seconvierta en señal eléctrica), se necesitaba dealgunos elementos muy ingeniosos: micrófono

de carbón, bocina convencional, transformadorhíbrido, campanilla, etc.

En realidad, queda fuera del objetivo de esteartículo la explicación detallada de la operaciónde un teléfono convencional. Pero si desea másinformación sobre el tema, le recomendamosconsultar el fascículo Reparación de TeléfonosInalámbricos y Contestadoras”, publicada por estaeditorial.

Con lo que hemos visto hasta este punto, po-demos dar inicio al análisis del principio de ope-ración de un teléfono inalámbrico, específica-mente, del modelo TN-C507 de Aiwa.

Diagrama a bloques del TN-C507

En la figura 5 tenemos el diagrama a bloques delas dos etapas que forman este teléfonoinalámbrico: en la parte superior encontramosla unidad remota (también conocida comohandset); mientras que abajo encontramos la uni-dad base. Para verlas al mismo tiempo, supon-gamos que se está siguiendo la trayectoria deuna llamada que llega a nuestro teléfono.

Cuando en la línea telefónica aparece el tonode timbrar, éste llega hasta la unidad base a tra-vés del cable telefónico. Aunque en el diagramaa bloques no se muestre de manera evidente,existe un circuito especializado para la detec-ción de esta llamada (figura 6); consta de unaserie de condensadores, resistencias, diodos yun opto-acoplador, que es el que finalmente seencarga de transformar la señal senoidal de

Pulsos teóricos

Amp

50V

10V

65 mS

35 mS

t

Pulsos reales

Figura 3

Figura 4

Figura 5

Amp. RFQ9

Amp. RF

Ant

Sistema RX

Sistema RX

Q1

VCORX

VCORX

PLLSelector

de canales

VCOTX

VCOTX

Amp. TXQ4

Amp. TX

Sistema TX

Sistema TX

PLL Data

TX Data

RS

SI

RX

Dat

a

RS

SI

RX

Dat

a

KA8525

BUFF

Expansor

Expansor

VR3 Amp SP

X2 4MHZ

X2 4MHZ

X2 4MHZ

Q10,11 SP

SP

Matrizde

teclado

Talk Led 1

Low batt Led 2

Q8

Repicar

Timbre

VC+

Batt +AL1

Batt3.6 V

MICCompresor

Compresor

VR-1

Sistema de control

Sistema de control

MC68HCO5C4

MC68HSCO5P

Diagrama esquemático de la unidad remota

DF1

DF1

Q1

Q5

PLL

Q2

VR1 Amp

TX

Dat

a

PLL

Dat

a

Colgar

Hablar

CargaLed 1

+5V

+5V

+12V

Led 4

Led 3

Transformadorhíbrido

Líneatelefónica

RLY-1

Manejadorde relay

Interruptorde voz

MC33218

Q14

MICVR2

Matrizde teclado

Back up Batt

J1

DC 12V

Led 2 Power+12V

REG7805

+5V

+5V

Diagrama esquemático de la unidad base

DIAGRAMAS DEL TELEFONO TN-C507 DE AIWA

KA8525Ant


160Vpp en una serie de pulsos que se introduci-rán en el circuito de control de la unidad base.

Cuando el microcontrolador “se percata” dela presencia de estos pulsos, de inmediato ponea funcionar diversos bloques; por ejemplo, en-vía una serie de instrucciones a la etapa de trans-misión, para que la unidad remota reciba la or-den de sonar la campanilla y así el usuario sepaque está llegando una llamada. Para el efecto,existe una línea especial de comunicación entreel microcontrolador y el sistema de transmisión:la denominada TX DATA (localícela en el diagra-ma a bloques). Este circuito es alimentado porun bloque PLL (mismo que también es controla-do por el CPU y excita a un bloque VCO) paragenerar una señal de alta frecuencia sobre la quese “monta” la información que se desea enviar ala unidad remota.

Después de ser amplificada, dicha señal seaplica a una antena de transmisión –donde saleen forma de ondas electromagnéticas (señalesde radio). En el extremo receptor, una antenarecibe estas señales y las envía al amplificadorde RF (el cual traspasa esta señal, ya amplifica-da, hacia el circuito de recepción RX System).

Dado que en nuestro ejemplo se está recibien-do una instrucción digital sólo para que suenela campanilla, la misma se dirige hacia elmicrocontrolador de la unidad remota (note lapresencia de una línea RX DATA). Entonces esteintegrado la recibe, la interpreta y la obedece, yse logra así que en una de sus terminales apa-rezca una señal pulsante (la cual es amplificada

por un transistor y luego se aplica a un zumba-dor o buzzer, que es el encargado final de avisaral usuario que está entrando una llamada).

Cuando el usuario presiona el botón de TALK(hablar), se activa una serie de procedimientosque garantiza la correcta comunicación entre launidad base y la unidad remoto; si, por ejemplo,esta última envía a aquélla una señal de reco-nocimiento, ambas comenzarán a explorar susdistintos canales de comunicación para descu-

+5VD16

Detectorde llamada

TRQ

CPUMC68HC05C4

R87

C78U5 521

D14

ZD1

R85

D13

R64 C77 L7

L6 F1

Líneatelefónica

C76

R3

RL Y1

Sistema TX/RX T5

42 4

3

1

2

Circuito detector de llamadasFigura 6

lenahC

tesdnaH tesesaB

QERFXT OCVXR QERFXT OCVXR

12345678901112131415161718191021222324252

067.84048.84068.84029.84020.94080.94001.94061.94002.94042.94082.94063.94004.94064.94005.94076.94548.94568.94077.94578.94038.94098.94039.94099.94079.94

520.33540.33521.33541.33522.33562.33524.33564.33584.33505.33526.33566.33507.33567.33587.33519.53539.53579.53510.63530.63570.63531.63571.63532.63572.63

027.34047.34028.34048.34029.34069.34021.44061.44081.44002.44023.44063.44004.44064.44084.44016.64036.64076.64017.64037.64077.64038.64078.64039.64079.64

560.83541.83561.83522.83523.83583.83504.83564.83505.83545.83585.83566.83507.83567.83508.83579.83051.93561.93570.93081.93531.93591.93532.93592.93572.93

Tabla 1


brir cuál de ellos está más libre de interferencias.El modelo de teléfono objeto de nuestro estu-dio, posee 25 canales independientes para esta-blecer el enlace, lo que prácticamente garantizauna comunicación sin ruidos ni interferenciasexternas (tabla 1).

Dichos canales se encuentran en la banda de46-49 MHz, que es la más empleada y popularentre los fabricantes de teléfonos (aunque hacepoco han comenzado a aparecer aparatos queutilizan frecuencias de aproximadamente 900MHz para su comunicación).

Una vez que se han reconocido mutuamenteambas unidades, la base “descuelga” el teléfo-no; para ello, simplemente acciona un relevadorque se localiza en la entrada de línea. De tal ma-nera –como vimos antes–, el voltaje de esta líneacae hasta 10V y entonces aparece, “montada”en esta tensión, la señal análoga de conversa-ción. Esta señal atraviesa un transformador hí-brido, y luego llega a un bloque compresor, don-de el audio se “comprime” de tal forma que lasseñales débiles se vuelvan fuertes para minimi-zar la pérdida de información. Enseguida es en-viada al sistema transmisor, donde se “monta”en una señal de alta frecuencia y, finalmente,como señal FM, al amplificador de transmisión,

Terminal 10

Ant VD1

TD

Duplexer

51

52

53

54

50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 39 38 37

31

34

29

VCORX

1stMIX

IF Amp10.7M

IF Amp455k

2ndMIX

x talosc

PLL RX

Detector de fase

VI IC KA8525Q

LimitAmp

MeterDriver

Quaddetector

Carrierdetector

Amp Comp

ExpansorSalida SP

RSSIU2 18 pin

RX DataU2 25 pin

R18

R19

R12 Buf Amp

RX +

T5

455 KHzCF1

10.7 MHzCF2

10.24 MHzX1

VC1

VI

36

Figura 7

el cual inyecta esta oscilación a la antena, paraque sea transmitida en forma de ondas radiales.

Por medio de la antena, esta misma señal serecibe en la unidad remota y luego llega hasta elamplificador de RF. Este, tras incrementar el ni-vel de la señal, la envía al sistema de recepciónTX (figura 8).

Dentro de este sistema, la señal tiene quepasar por un doble proceso de reducción de fre-cuencia; una señal local de 10.7 MHz se mezclacon una señal de 10.24 MHz generada por eloscilador X1 para obtener una señal de frecuen-cia intermedia de 455 KHz. Si observa bien, sedará cuenta que se trata de las mismas frecuen-cias empleadas respectivamente en radio FM yAM (vea la figura 7).

La salida de FI-455 entra entonces en un cir-cuito limitador y en un detector de cuadratura(donde se demodula), hasta que finalmente seobtiene una señal de audio. Esta misma es am-plificada, luego pasa por un buffer, se envía a uncircuito expansor, (donde se invierte la transfor-mación dada a la señal en el circuito compre-sor) y, por último, llega a una bocina donde elusuario recibe el mensaje.

Cuando la persona contesta, su voz es capta-da por un micrófono, convertida en señal deaudio y alimentada a un circuito compresor (vea


(con lo que se consigue la comunicación bidirec-cional deseada).

Comentarios finales

Como ha podido apreciar, el principio de opera-ción de un teléfono inalámbrico realmente esmuy simple. Por lo tanto, su diagnóstico y repa-ración no deben ser demasiado complicados.

No obstante, existen algunos circuitos auxi-liares que rodean las etapas de transmisión y re-cepción; por ejemplo, se necesita de una fuentede poder, un circuito matriz para la detección delas teclas presionadas y un circuito para recar-gar la batería de la unidad remota.

El modelo de aparato que elegimos para estaanálisis, puede emplearse como intercom; o sea,en él puede comunicarse directamente la basecon el remoto, etc. Mas el funcionamiento bási-co de este equipo depende de la correcta com-prensión de su método de transmisión y recep-ción de señales.

figura 5). En la salida de este circuito encontra-mos un potenciómetro VR-1, que sirve para con-trolar la amplitud con que se recibe la señal; yasí ésta llega hasta el sistema de transmisión dela unidad remota, misma que la modula en fre-cuencia, la envía al amplificador de transmisióny finalmente la expide por la antena en forma deondas radiales. Cabe aclarar que mientras launidad base transmite con una frecuencia deaproximadamente 49 MHz, la unidad remota lohace en la banda de 46MHz.

Las ondas que emite el remoto son recibidaspor la unidad base, y se aplican a un amplifica-dor de RF (mismo que canaliza esta señal haciael sistema de recepción). La señal de audio re-cuperada se envía al transistor buffer Q2, a uncontrol de potencia de recepción y a un circuitoexpansor que hace la misma función que su ho-mólogo en la unidad remota; por último, el audioresultante se aplica a un amplificador y al trans-formador híbrido, y de ahí a la línea telefónica

Duprexer

64

63

62

1 2 4 5 7 8

16

17

18

19

24DF1

Ant

Q4

T2

TX VCC

R16

UI KA8525Q

1 stAmp

C47 C46

C45

C46

T6

C44

C42

C18

R21

C27

TX Data

R17

R36+

C41

R35VR2

C42

RF OSC

FMModulator

VCOTX

PLL TX

Detectorde fase

PLL DataU2 (CPU)

Compresor

RX

6

MIC

Figura 8


UN LABORATORIO

VIRTUAL CON

ELECTRONICS

WORKBENCH

UN LABORATORIO

VIRTUAL CON

ELECTRONICS

WORKBENCH

Alberto H. PicernoColaboración de la revista “Saber Electrónica”

Los laboratorios virtuales que existen enla actualidad son una gran ayuda para el

trabajo de diseño, mantenimiento yreparación de equipos electrónicos, que

prestan los diseñadores, técnicos,estudiantes e ingenieros. En este artículoveremos qué es un laboratorio virtual y,

para ejemplificar, explicaremos cómofunciona el Workbench, uno de los

laboratorios de electrónica másconocidos. Usted puede descargar

gratuitamente este programa (en suversión demo), del sitio

www.electronicsworbench.com; y sidesea más informes, puede dirigirse a

MultiON, la compañía que distribuye enMéxico este software

([email protected])

¿Qué es un laboratorio virtual?

Un laboratorio virtual es, básicamente, un pro-grama para computadora que simula el entornode un laboratorio de electrónica. Al ejecutarlo,se genera una pantalla en donde pueden apre-ciarse las diferentes zonas de un laboratorio real;así, en la zona destinada a los materiales, en-contramos un compartimento en donde se guar-dan componentes pasivos (capacitores, resisto-res, inductores, transformadores, etc.), uncompartimento para elementos semiconductores(diodos, transistores bipolares, MOSFET, etc.), uncompartimento para circuitos integrados del tipocompuertas lógicas, un compartimento para cir-cuitos conversores D/A y A/D, etc.

En la zona destinada a los instrumentos demedición, encontramos un osciloscopio, un ana-lizador de Bode (medidor de respuesta en fre-


cuencia), un generador de funciones, un anali-zador lógico y otros aparatos.

En la tercera y última zona específica, se dis-pone de un espacio libre para armar los circui-tos que se desee. Esto se hace de la siguientemanera:

1. Primeramente se llevan a la mesa de trabajolos componentes y los instrumentos de medi-ción que se requieran, y luego se realizan en-tre ellos las conexiones correspondientes.

2. Una vez armado el circuito, se procede a dar-le el valor adecuado a cada componente y aajustar los parámetros aproximados de los ge-neradores y medidores.

3. Por último, se acciona la “llave de encendido”de la mesa de trabajo para observar la respues-ta del circuito tal como si se hubiera armadoen verdad.

4. Mientras el circuito esté en funcionamiento,se podrán variar los valores de los componen-tes para analizar el resultado directo del cam-bio. Gracias a esto, el programa tiene ampliasperspectivas de aplicación en la enseñanza,en la reparación y en el diseño; el diseñador,por ejemplo, puede elaborar un circuito aproxi-mado y luego optimizarlo en el laboratorio vir-tual; el estudiante y el técnico de servicio pue-den observar cómo afectan a cierto circuito loscambios de valores de los componentes, e in-cluso resolver circuitos con datos faltantescomo tensiones continuas o niveles de señal.

5. Tras la optimización del circuito eléctrico, esposible realizar un circuito impreso en formaautomática. El dibujo resultante no sólo pue-de apreciarse en pantalla; con una impresoraláser, es posible generar un “transfer” que pue-de ser grabado en una plaqueta virgen de cir-cuito impreso.

El WorkBench

Este programa de la empresa canadiense INTER-ACTIVE es muy fácil de usar. Sólo se requiere queusted tenga conocimientos básicos de electróni-ca y una experiencia mínima como usuario deaplicaciones Windows para PC; pero justamentepor esta razón, no obtendrá en principio todo el

provecho que el programa ofrece (eso vendrá conel tiempo, luego de estudiarlo constantemente).

El WorkBench se presenta en versión profe-sional, versión estudiantil y versión de demos-tración. Como en las tres versiones aparece lamisma pantalla, basta conocer el funcionamientode una para trabajar con las otras dos. Cualquierestudiante que haya practicado con la versiónestudiantil, posteriormente –cuando, por ejem-plo, ingrese a una empresa– no deberá tener pro-blemas para utilizar la versión profesional; loúnico que cambia entre ambas, es el tamaño totalque puede tener un circuito y las librerías (laversión profesional cuenta con más transistores,diodos y circuitos integrados).

Por su parte, la versión demo está limitadaen la cantidad de componentes por circuito y nopermite guardar o abrir circuitos realizados conotras versiones (salvo algunos circuitos de de-mostración que acompañan al programa). El ar-mado de circuitos se hace del mismo modo queen las otras versiones; así que usted puede “ar-mar”, “probar” y “medir” mientras aprende; ycuando desee trabajar con circuitos más com-plejos, tendrá que recurrir a la versión estudian-til o profesional.

Como indicamos en la introducción, ustedpuede obtener gratuitamente la versión demo deeste laboratorio virtual en el sitio del fabricante.Una vez que lo haya hecho, instálela en su siste-ma y active el icono de Setup; automáticamentese asignarán iconos de acceso en su barra deinicio.

La pantalla del Workbench

Una vez instalado el software, despliegue la ba-rra de inicio y seleccione el icono “WB demo”;aparece primero una pantalla en la que se espe-cifica la versión cargada y la advertencia de que,por ser una versión demo, el tiempo para explo-rarlo se limita a 30 minutos. Finalmente, apare-ce la pantalla del puesto de trabajo, que simulauna mesa de trabajo real (figura 1).

Si usted está acostumbrado a trabajar en elentorno de Windows, dicha pantalla le resultaráfamiliar pues es parecida a cualquiera de los pro-gramas de Windows que se utilizan para dibujar


o retocar fotografías escaneadas. Si bien en estepunto podríamos explicar para qué sirve cadabotón de la pantalla, no lo haremos por consi-derar que es poco didáctico; es preferible queusted comience de inmediato a utilizar el pro-grama, para que aprenda sobre la marcha. Porlo tanto, vamos a explicarle cómo, utilizandopocos botones, se puede armar y probar un cir-cuito de demostración muy sencillo.

Armando un circuito1. En la parte superior aparece una serie de ven-

tanas que nos indican los dispositivos que te-nemos disponibles para armar nuestro circui-to. Como ya se mencionó, por ser ésta unaversión demo, el número y especificaciones deestos elementos están limitados. Los disposi-tivos se encuentran clasificados como activos,pasivos, FET, de control, de compuerta, circui-tos integrados, etc.

2. Seleccione con el ratón el tipo de dispositivosque desea usar y en la parte lateral izquierdase despliegan los símbolos de cada uno de ellos(figura 2).

3. Elija primero una fuente (se encuentra en lasección de pasivos) y trasládela a la mesa detrabajo, arrastrándola con el ratón.

4. En este mismo compartimento podrá obtenerlas resistencias y capacitores; selecciónelos yllévelos a la mesa de trabajo. Si con el botónizquierdo del ratón usted hace clic sobre uncomponente, aparecerá una ventana que con-

tiene un texto explicativo con sus característi-cas principales.

5. En el compartimento de elementos activos,seleccione un transistor tipo NPN y arrástreloa la mesa. Proceda de esta misma manera conlos demás componentes y distribúyalos en laposición que se indica en la figura 3.

6. Para girar los componentes mientras estánactivados (en rojo), oprima la tecla CTRL + R ypodrá lograr un giro hasta de 360 grados.

7. Ahora, para interconectar los componentes,haga clic sobre el colector del transistor yarrástrelo hasta la pata inferior del resistor;ahora suéltelo, y verá que el conductor quedafijo. Conecte el resistor superior del divisor debase con el colector, y luego conecte la fuente.

8. Al conectar un cable sobre otro, lo normal esque el círculo que momentáneamente se ge-

Figura 1

Pantalla principal del Workbench

Figura 2

Preparación del puesto de trabajo

Figura 3

Ubicación de los componentes


nera quede junto a la salida de la conexión; sino es así, la conexión puede quedar con unrodeo antiestético (figura 4). Si se presenta elcaso de que se equivoque al conectar un pun-to con otro, para revertir la acción, seleccionenuevamente cualquiera de los puntos conec-tados erróneamente y regréselo a su lugar ini-cial; con ello la línea de conexión desaparecerá.

9. Si las conexiones se cruzan, queda el recursode hacer clic sobre una de ellas para (cuandoaparezcan dos flechas divergentes) arrastrar-la hacia un lugar más adecuado. También sepuede cambiar el color de las conexiones, consólo hacer doble clic sobre ellas; aparecerá en-tonces un cuadro de diálogo, con una paletade colores (figura 5).

10. Realizadas todas las conexiones, se obtieneun dibujo como el que se muestra en la figura 6.

Asignando valoresPara asignar un valor adecuado a cada compo-nente, usted podrá observar que el programaasigna un valor de forma automática (resistoresde 1kW, capacitores de 1uF, etc.); haga doble clicsobre alguno de ellos, y se abrirá un cuadro dediálogo con una ventana en donde puede escri-birse un nuevo valor (figura 7). Luego seleccio-ne las unidades.

En el caso de los transistores, al hacer clicsobre el icono respectivo, aparece una ventanaen la que se despliegan varias librerías para ele-gir transistores de diferentes modelos. Elija pri-mero la librería y después un transistor específi-co de ella. A pesar de que en el WB Demo sólose pueden utilizar transistores, diodos y circuitos

Figura 7

Tabla devalores

Al dar dobleclic en eldibujo de laresistenciaaparece latabla devalores

Bien

Mal

Figura 4Unión entre cables

Figura 5Paleta de colores

Figura 6Circuito termAinado


genéricos o ideales, es posible ver las libreríascompletas de la versión estudiantil (figura 8).

Prueba del circuitoUna vez asignados los valores y realizadas lasconexiones, nuestro circuito ya está armado ylisto para probarse. Tal como sucede en la reali-dad, comenzaremos a verificar las tensionescontinuas con un probador digital.

En la barra superior de la pantalla se mues-tran los diferentes tipos de instrumentos con quecontamos (figura 9). Los instrumentos disponi-bles son: un multímetro, un generador de fun-ciones, un osciloscopio, un graficador de Bode,un generador de palabras, un analizador lógicoy un conversor lógico.

Para probar el circuito seleccione el mul-tímetro y arrástrelo hasta él. Conecte la termi-

Figura 8Libreria de transistores

Figura 9Estante de instrumentos

nal negativa en la masa (para ello es necesarioque incluya una terminal a tierra) y la positivaen el colector. Vuelva a hacer clic sobre el multí-metro, para aumentar su tamaño y así elegir al-guna de sus funciones: como óhmetro, voltíme-tro o amperímetro.

En la esquina superior derecha de la pantallaencontramos una tecla que representa el inte-rruptor que energiza a la mesa de trabajo. Opri-ma esta tecla y la mesa se energizará y (unosinstantes después) el probador indicará la ten-sión del colector.

Posteriormente y sin necesidad de cortar laalimentación, podemos desconectar el probadordel colector para conectarlo entonces en el emi-sor y la base. Para ello, con el botón derecho delratón haga clic sobre la conexión del colectorpara quitarla de ahí y llevarla a otro sitio; arrás-trela hasta el emisor o la base, y suelte ensegui-da el botón.

Finalizada la prueba, para retirar el instrumen-to de la mesa de trabajo, sólo selecciónelo yarrástrelo hasta su lugar de origen.

Mediciones dinámicasCon la finalidad de verificar más exhaustiva-mente nuestro circuito, utilizaremos un oscilos-copio como medidor y un generador de funcio-nes como excitación de base. Ahora proceda dela siguiente la manera:

1. Con el puntero del ratón, arrastre el oscilos-copio y el generador de funciones hasta el cir-cuito. En la figura 10, vea cómo debe conec-tarlos.

2. Haga doble clic sobre el generador de funcio-nes, para que aumente de tamaño; predispón-galo como generador sinusoidal.

3. Haga clic sobre la ventana selectora de la fre-cuencia, y elija 1 KHz. La ventana de tiempode actividad debe quedar en su valor por de-fecto de 50%, lo que ajustará la amplitud de laseñal en 100 mV (valor de pico).

4. Para que el generador de funciones recuperesu tamaño normal, haga clic sobre la tecla Xen el extremo superior derecho.

5. Ahora, haga doble clic sobre el osciloscopio,y éste aumentará de tamaño.


6. Alimente la mesa de trabajo (oprima la tecladel interruptor), y enseguida verá que apare-cen dos oscilogramas. El color de los oscilo-gramas está determinado por el color que sehaya elegido en las conexiones.

7. Es probable que los oscilogramas no seanapropiados para un análisis, debido a que se-guramente el osciloscopio no está predispues-to de forma correcta. Si desea trabajar conmayor comodidad, puede oprimir la teclaEXPAND o ZOOM del osciloscopio para queéste aparezca de tamaño normal en un moni-tor de 14 pulgadas.

8. En caso de no aparecer ningún oscilograma,verifique que la llave selectora de disparo estéen automático y que los haces no se encuen-

Figura 12

Cuadro ANALYSIS OPTION INSTRUMENTS

Figura 10Conexión de instrumentos

Figura 11Imagen del osciloscopio

tren en la parte superior o inferior de la panta-lla (saturación por una posición o sensibilidadvertical inadecuada). En la situación que nosocupa, el osciloscopio se presenta conforme alo que se indica en la figura 11

9. Dependiendo de la computadora que se utili-ce, puede ocurrir que la pantalla del oscilos-copio aparezca “parpadeando” en forma mo-lesta para la vista. Si es así, despliegue lasopciones de la ventana CIRCUITO y seleccioneANALYSYS OPTION; predisponga el cuadro dediálogo según lo indicado en la figura 12.

Conclusiones

Pues bien, ha llegado el momento de experimen-tar. Modifique valores, y observe de inmediatoel resultado que muestra la pantalla. Ahora au-mente la señal de entrada, hasta que se recortela salida; cambie la frecuencia y la forma de ondade la señal de entrada, etc., etc. En una palabra,experimente (es la mejor manera de aprender).

Naturalmente, no pretendemos haber agota-do el tema de los laboratorios virtuales; y aun-que la explicación sobre el funcionamiento delWorkBench fue muy breve, creemos ha cumpli-do su objetivo: hacer de su conocimiento unaaccesible opción en la materia.


AMPLIFICADOR DE

POTENCIA ESTEREO

PARA REPRODUCTOR

DE CASETE

AMPLIFICADOR DE

POTENCIA ESTEREO

PARA REPRODUCTOR

DE CASETE

Oscar Montoya Figueroa

En el presente artículo presentamosun circuito amplificador que puedeutilizarse para procesar las señales

extraídas de la cabeza magnética deun aparato estéreo. La ventaja de

este circuito, es que basa sufuncionamiento en un circuito

integrado, que no es sino una etapade amplificación de audio quesustituye a los amplificadores

tradicionales basados en circuitostransistorizados.

Una alternativa

Cuando se repara un equipo de audio, es comúndetectar que la falla en alguna de sus etapas obe-dece a un chip dañado. Y aunque en la mayoríade los casos esta pieza –en original o sustituto–puede conseguirse en el mercado, cabe preve-nir este hecho con la opción que aquí presenta-mos para sustituir un circuito procesador de se-ñales de cabezas magnéticas de audio (figura 1).

El caso específico que sobre fallas en repro-ductores de cintas magnéticas abordaremos, esel de una etapa que no funciona y para la cualno se encuentra sustituto; por lo tanto, ademásde los materiales que se citan en la tabla 1, ne-


cesitaremos el mecanismo o el soporte para aco-modar el casete alineado con la cabeza magné-tica.

Descripción del circuito

Este amplificador de audio estéreo de alta fideli-dad y potencia, hace uso de una sección de con-trol de tonos bajos y procesa las señales extraí-das de las cabezas magnéticas de un aparatoestéreo. En la figura 2 se presenta el diagramageneral de este diseño.

Figura 1

13

R83.3K0.5W

1110

14

5

12

4

2

3

67

IC1STK459

C947µ63V

R191K0.5W

C1047µ63V

R9180Ω0.5W

R1033K

C110.1µ

R1847Ω0.5W

R2147Ω0.5W

R201K0.5W

R223.3K0.5W

C3947µ63V

R23R24180Ω0.5V

C1347µ63V

Entradade audio LS-1

Entradade audio LS-2

+

LS18Ω

Salida LS 1

+

+

Salida LS 2

LS28Ω8 9

R30100Ω

1W

+ +C33

4700µ63V

C344700µ63V

D1

C350.01µ

C360.01µ

D2

Transformador 127 a18-0-18 volts

D1=D2=MR7520 P600BO 2 X 1N 5408

127VAC

C120.1µ

Figura 2


13

R8

1110

14

5

12

4

2

3

67

ST

K 459

C9

R19

C10 R9 R10

C11

R18

R21

C12

R20R22

C19

R23R24

C13

Etapa de salida delamplificador de potencia

1: Entrada del canal 12: Retroalimentación canal 13: GND4: Bias canal 15: -Vcc6: Retroalimentación canal 17: Salida canal 18:9:10:Salida canal 211: Retroalimentación canal 212: -Vcc13: Bias canal 214: GND15: Retroalimentación canal 216: Entrada canal 2

+VccSTK 459

1.................. 16

Amplificador de potencia STK 459Asignación de terminales

R7

R16

C8 R17

C14 R25

1

16

STK 459

Del control devolumen

Del controlde volumen

Etapa de entrada para el amplificador STK 459

Figura 3 Figura 4

Figura 5

La sección del amplificador de potencia deaudio utiliza un circuito integrado STK459 (o susustituto, el ECG1330), que es un amplificadorde potencia doble para audiofrecuencia.

El circuito integrado STK459 tiene dos cana-les, y cada uno ofrece más de 150 W pico de po-tencia de salida y utiliza bocinas de 4 u 8 ohmspara su máximo desempeño.

En la figura 3 se muestra el diagrama del cir-cuito de esta sección, y la asignación de pinespara el circuito integrado STK459 se muestra enla figura 4; ahí vemos que los pines 6 y 10 delSTK459 son las dos salidas que se conectan di-rectamente a las bocinas.

Los pines 1 y 16 de este mismo circuito sonlas terminales de entrada para los dos canales(izquierdo y derecho). La entrada se conecta pormedio de un capacitor de acoplamiento y unaetapa de filtrado (figura 5).

La fuente de alimentación se construye bási-camente con un transformador con secundario18-0-18 a 5 ampers (36V con derivación o tap,central); también utiliza un regulador de voltajea 12 volts (figura 6).

La salida del transformador pasa por unrectificador de onda completa, la cual se filtra

ELECTRONICA y servicio No.26

con ayuda de dos capacitores de 4700uF a63volts, después de ser rectificada.

Los diodos son del tipo 1N5408 o equivalen-te. La salida de DC (aproximadamente 24 volts)se conecta directamente al pin 9 y al pin 8 pormedio de la resistencia de 100 ohms 1W; ambospines son entradas de alimentación para elSTK459.

127V

C35

C36

C34+ + +

C33R38

C32

1 2 37812

C31

+12V

Fuente de alimentación para el circuito completo

Al IC1STK 459

---

Figura 6

Tabla 1

Materiales requeridos

Todas las resistencias a 1/2 W, a menos que se indique lo

contrario.

1 Transformador de 36V con derivación central (18-0-18)

2 Resistencias de 3.3K (R8, R22)

2 Resistencias de 1K (R19, R20)

2 Resistencias de 180 (R9, R24)

1 Resistor 33K (R10)

2 Resistor 4.7 (R18,R21)

1 Resistor de 33 K (R22)

2 Capacitor de 47 µfd a 68 volts (C9, C10, C13, C39)

1 Capacitor de 0.1 µfd a 50 volts (C12, C11)

2 Capacitores de 0.01µ (C36, C35)

2 Capacitores de 4700 µfd a 68 volts (C35, C36)

2 Diodos 1N5408 (D1, D2)

2 Bocinas de 8

Observaciones

Queremos recordarle que, para rendir al máxi-mo y hasta para ser protegidos, todos los dispo-sitivos que manejan altas potencias requieren dealgún sistema de enfriamiento. El sobrecalen-tamiento que en ellos se genera, se debe a loscambios que experimentan los materiales conque están fabricados, por lo que su ganancia semodifica con la temperatura (generalmente ensentido ascendente) y el dispositivo empieza atrabaja cada vez con más y más corriente.

Este fenómeno es llamado "avalancha térmi-ca", y se presenta con mucha frecuencia en tran-sistores o en circuitos integrados que manejanuna cierta potencia; y su efecto, por supuesto,es la destrucción del dispositivo.

De acuerdo con su tipo, estos dispositivosquedan protegidos si se les instala un disipadorde calor apropiado; esta acción preventiva sevuelve más necesaria cuando se va a utilizar elcircuito STK459 a su máxima potencia.

Las diversas etapas que hemos analizado nosconducen, en su conjunto, al circuito final quese propuso desde el principio de este artículo:un circuito amplificador para casete estéreo.

PROXIMO NUMERO

Junio 2000Ciencia y novedades tecnológicas

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Diagrama

Búsquela consu distribuidorhabitual

La firma española Beta Instruments, hadesarrollado una modalidad de instrumentación basada en laPC, mediante tarjetas y software especializado que expande lasposibilidades del hardware dedicado. El software maestro es elBeta Instruments Manager, mediante el cual se controlan losinstrumentos susceptibles de ejecutarse con las diferentestarjetas producidas por Beta Instruments:

Osciloscopio de 40 MHz• Frecuencia de muestreo de 40 MHz• Ancho de banda de 40 MHz• Disparo por canal de entrada/software/externo• Amplificación de 20mV/div a 50V/div (± 4 div)• Base de tiempos del osciloscopio de 100ms/div a 50 ns/div• Ventana temporal del registrador de 1 seg. a 999 horas• Buffer de 8 Kmuestras• Resolución frecuencial del analizador de hasta 2 Hz.• Modelos disponibles: SCP 201-ISA (1 canal de entrada, bus

ISA) y SCP 202 ISA (2 canales de entrada, bus ISA).• Instrumentos activados por el Beta Instruments Manager:

osciloscopios, voltímetros, analizadores de espectros,registradores de señal, drivers.

Generador de Señal Arbitraria• Frecuencia de síntesis de 40 MHz• Ancho de banda de 1 MHz• 1 canal de salida + canal de sincronismo

SOFTWARE E INSTRUMENTACION VIRTUALSOFTWARE E INSTRUMENTACION VIRTUAL

PIDA INFORMES:Centro Japonés de Información Electrónica

Tels. 57•87•17•79 y 57•70•48•84

• Amplitud máxima de 10V• Modelos disponibles: FGN 11-ISA

(generador de funciones:senoidal, triangular, cuadrada;bus ISA) y AWG 11-ISA (generadorde señal arbitraria, bus ISA).

• Instrumentos activados por el BetaInstruments Manager: generadorde funciones, generador de señalarbitraria (sólo AWG), drivers.

Puede descargar el Beta Instruments Manager del sitiowww.beta-instruments.comConsulte más caraterísticas

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