sistemas digitales en audio y video-1

46 ELECTRONICA y servicio

SISTEMAS DIGITALESEN AUDIO Y VIDEO

Primera de tres partes

Gracias a los constantes ynotables cambios que con el paso

del tiempo han sufrido loscircuitos electrónicos, éstos

ofrecen hoy un alto desempeño. Yun factor clave en ello, ha sido la

incorporación de los circuitosintegrados digitales, mismos que

han permitido incorporarfunciones cuya ejecución antes

resultaba muy difícil oprácticamente imposible por

medio de circuitos analógicos. Elpresente artículo pretende cubrir

las necesidades del técnico deservicio, acerca del

funcionamiento de equiposdotados con esta tecnología y los

procedimientos para localizar yreparar averías en ellos.

SISTEMAS DIGITALESEN AUDIO Y VIDEO

Primera de tres partes

Alvaro Vázquez Almazán

Introducción

Con la incorporación de sistemas digitales en losmodernos equipos de audio y video, el personalde servicio ha tenido que enfrentarse con dosmundos totalmente diferentes entre sí: el de laelectrónica analógica y el de la electrónicadigital. El primero es de sobra conocido por lamayoría de los técnicos; no así el segundo, cu-yas tareas de reparación suelen complicarse pre-cisamente porque no siempre se conocen losfundamentos de dicha tecnología. En esta pri-mera parte del artículo nos enfocaremos única-mente a las técnicas digitales aplicadas en losequipos de audio, pero en los próximos núme-ros de Electrónica y Servicio revisaremos tam-bién los circuitos digitales aplicados en equiposde video.

Diagrama a bloques

En el diagrama a bloques que se muestra en lafigura 1, están señaladas todas las etapas queintervienen en las funciones digitales de un equi-po de audio.

47ELECTRONICA y servicio

Soportes del microcontrolador

Para que un microcontrolador funcione adecua-damente en cualquier equipo digital, se necesi-tan tres señales: alimentación o voltaje de espe-ra (5 voltios y tierra), reinicio y reloj. Si algunafaltara o no estuviese en su valor correcto, elmicrocontrolador funcionaría erróneamente odejaría de trabajar (figura 2). Veámoslas en de-talle.

a) Señal de alimentación o voltaje de espera (STAND BY).Este es el voltaje de alimentación; normalmentees de 5 voltios, aunque también puede ser de10. También se le conoce como “voltaje perma-nente”, pues se encarga de mantener siemprealimentado al dispositivo aun y cuando el apa-

rato en cuestión no esté encendido. Sólo nece-sita estar conectado a la línea de 127 VCA.Su función consiste en mantener alimentado alsistema de control, para que éste, luego de reci-bir e identificar la orden de encendido provenien-te del panel frontal o del control remoto, expidalas señales correspondientes para el cumplimien-to de la misma; es decir, para efectuar el encen-dido (POWER ON).

b) Señal de reinicio (RESET).La señal de reinicio se aplica sólo durante unbreve periodo al microcontrolador, y únicamen-te cuando se conecta a la alimentación de CA (ocuando hay un corte de energía), para que éstevuelva al inicio de su programa y comience afuncionar siempre y cuando todas las fuentes dealimentación se encuentren estables.

Es frecuente que un microcontrolador no fun-cione cuando no ha sido reiniciado. Otras ve-ces, puede empezar a funcionar a la mitad delprograma y así presentar comportamiento errá-tico.

c) Señal de reloj (XTAL).Es la última de las señales mínimas para el co-rrecto funcionamiento del microcontrolador. Elreloj es una señal que proviene de un osciladorde alta frecuencia que sincroniza el funciona-miento interno del microcontrolador.

VDD

Reset

X TAL IN

X TAL OUT

Vss

5V

Exhibidor

Controlremoto

Sensorinfrarrojo

Teclado

Sintonizador

Selector defunciones

Fuente dealimentación

Etapa deaudio

Tocacintas

Microcontrolador

Etapas en las funciones digitalesde un equipo de audio

Figura 1

MicrocontroladorReinicio 5V

Si falta alguna de las señales de arranque delmicrocontrolador, éste no funcionará correctamente.

Figura 2


Se puede considerar al reloj como el corazónel microcontrolador. Dado que éste se halla encalidad de “muerto” cuando aquél no funciona,el equipo dejará de funcionar.

La mayoría de los microcontroladores cuentacon un reloj interno y, para controlar la frecuen-cia de éste, con una terminal para salida y re-troalimentación. Si la frecuencia de la señal dereloj es crítica, se utiliza un cristal de cuarzocomo realimentación; si no lo es, se recurre aun circuito LC.

Teclados

Los teclados constituyen el medio por el cual elusuario puede comunicarse con el equipo (pro-piamente con el microcontrolador de éste), paraindicarle determinadas funciones: nivel de volu-

men, tipo de sincronización, estaciones sintoni-zadas, etc.

Los teclados se clasifican en tres grupos:

a) Teclado de nivel lógico.Es poco utilizado, porque se necesita una termi-nal del microcontrolador para cada función (fi-gura 3).

b) Teclado de escalera de resistencias.Se necesita una sola terminal en el microcontro-lador para acceder a diferentes funciones. Elmicrocontrolador identifica la orden dada por elusuario, según sea el nivel de voltaje aplicadoen dicha terminal; y esto puede hacerlo, graciasa comparadores localizados en su interior (figu-ra 4).

c) Teclado de exploración.El microcontrolador genera un tren de pulsospara las terminales de salida de exploración.Cuando se utiliza más de una terminal de sali-da, cada tren de pulsos es diferente; con esto elmicrocontrolador puede saber cuál tecla fue opri-mida y, por lo tanto, determinar la función soli-citada por el usuario (figura 5).

Exhibidor (display)

El exhibidor o display es el dispositivo empleadopor el microcontrolador para comunicarse con

Microcontrolador

El teclado de nivel lógico necesita de una terminal deentrada por cada función que se desee realizar.

5V 5V

Figura 3

Microcontrolador

+-+-+-+-

+-

Rec Pb Eject Stop Pause

El teclado de escalera puede realizar variasfunciones con una sola terminal de entrada, gracias a que internamente el microcontroladortiene comparadores de voltaje.

5V

Figura 4


el usuario; por medio de números, gráficas, le-tras, etc., éste sabe lo que se está realizando.

Los exhibidores utilizados en audio son:

a) De tubo fluorescente (bulbo).Como señales mínimas para funcionar, esteexhibidor necesita un voltaje de -30 VCD con elque alimenta a los cátodos (común), un voltajede 6.3 VCA con el que enciende los filamentos, yseñales para encender los segmentos (figura 6).

b) De cristal líquido.Este exhibidor requiere de 12 voltios para ali-mentar a una lámpara localizada exactamenteatrás de él; también necesita una señal prove-niente del microcontrolador -llamada COM-, asícomo señales de excitación para los segmentos(figura 7).

El control remoto y el sensor infrarrojo

El control remoto es una prestación adicional quese ofrece al usuario, con el fin de que pueda ac-ceder a la mayor parte de las funciones del apa-rato sin tener que oprimir las teclas localizadasen su panel frontal. En tal caso, las funcionesdel equipo son invocadas mediante el circuitoelectrónico formado por un transmisor (controlremoto); por aire, éste envía al receptor (sensorinfrarrojo) los datos de función a través de uncódigo digital, en forma de impulsos de rayosinfrarrojos.

El receptor es un fotodiodo que tras recibirlas señales luminosas, las procesa y reconvierte

en impulsos eléctricos; a su vez, éstos van haciauna terminal de microcontrolador, el cual enton-ces los identifica para ordenar el inicio de fun-ciones de la etapa correspondiente (audio,tocacintas, selector funciones, etc. Figura 8).

La fuente de alimentación

Cuando el usuario da la orden de encendido através del panel frontal o del control remoto, elmicrocontrolador envía a la fuente de alimenta-ción un pulso conocido como POWER ON (pulsode encendido). Normalmente esta señal es unvoltaje de 5 voltios cuando el aparato se encuen-tra encendido, y de 0 voltios cuando se encuen-tra apagado.

La función de dicho voltaje es abrir o cerraruno o más interruptores electrónicos (transisto-res), con el fin, respectivamente, de que el vol-taje en el extremo de éstos pase o no pase a sus

Key out

Key in 1

Key in 2

Key out

Key out 1

Key out 2

Key in 1

Key in 2

Key out 1

Key out 2

Teclado de exploración

Figura 5 Figura 6

Para funcionar, elexhibidor de tubo

fluorescentenecesita un voltaje

de -30VCD y unvoltaje de 6.3 VAC


correspondientes etapas. Si se permite que elvoltaje pase, las etapas serán alimentadas y en-tonces aparecerán los voltajes llamados“switcheados” (figura 9).

El selector de funciones

Una vez que el equipo se ha encendido, la si-guiente operación consiste en elegir una de sus

funciones (sintonizador, tocacintas, reproductorde discos compactos, auxiliar/video, etc.) Paraello, utilizando el panel frontal o el control re-moto, es necesario volver a indicar al microcon-trolador qué función es la que se desea ejecutar;así, éste se encargará de enviar un bus de datos(dos o más terminales que envían datos codifi-cados) a un circuito integrado, cuyos dispositi-vos semiconductores interconstruidos actúan

Figura 7

En la parte posterior deun exhibidor de cristal

líquido, debe haber unalámpara para hacer

visible la información delproceso que se esté

llevando a cabo.

Control remoto

Pulsos de control

Transmisor

Receptor

Datos codificados

en luz

Microcontrolador

AudioSelector defunciones

Sintonizador

Tocacintas Unidad dealimentación

Pulsos de control

Figura 8


como interruptores; éstos se abren o se cierran,para permitir el paso de la señal que provienede cualquier fuente de audio (sintonizador,tocacintas, reproductor de discos compactos,auxiliar/video, etc.) hacia la etapa ecualizadoray amplificadora (figura 10).

El sintonizador

Cuando seleccionamos la función desintonizador, el microcontrolador se comunica,mediante un bus de datos, con un circuito PLL oPhase Locked Loop -malla enganchada por fase-(figura 11). Esto se hace para que, a su vez, elPLL controle la frecuencia del oscilador local (quees un VCO u oscilador controlado por voltaje) através de una línea llamada VTT (Voltage Tunningo voltaje de sintonía). Con ello, el oscilador lo-cal y el circuito de sintonía de antena modifica-rán su frecuencia de resonancia y, por lo tanto,la estación sintonizada será diferente (figura 12).

El tocacintas

Cada vez, los sistemas mecánicos y los sistemaselectrónicos están más interrelacionados. Poresta razón, cualquier falla en uno u otro dejainoperante al tocacintas.

Entre las ventajas de estos sistemas, puedemencionarse que su motor no gira cuando nohay cassette en el compartimiento, y que cuen-tan con detección automática del tocacintas (Ao B), detección automática del tipo de cinta re-producida (normal o metálica), sistema reversi-ble una sola vez o un número ilimitado de ve

Teclado MicrocontroladorPower On

12Vsw

12.5VMientras no aparezca la orden deencendido, el aparato no empezaráa funcionar.

Figura 9 Figura 10La selección de funciones se realizamediante un circuito integral digital

Teclado

Microcon-trolador PLL

Filtropasabajas

VCO Salida

La sintonía digital se realiza mediante unsistema de malla enganchada por fase (PLL)

Figura 11 Figura 12

La sintonía electrónica se realiza mediante unsistema de malla enganchada por fase (PLL)


ces, y grabación sincronizada a baja o alta ve-locidad.

Todo esto es posible, gracias a la incorpora-ción de interruptores (sensores) que detectan eltipo de cintas, la presencia o ausencia de cas-sette, la apertura o cierre de puerta, etc.

Etapa de audiofrecuencia

En esta sección del sistema, el microcontroladorrealiza varias funciones digitales: control de vo-lumen, silenciamiento y ecualización. En todasellas, el microcontrolador envía un bus de datos

a uno o más circuitos que cuentan con resisten-cias electrónicas internas (EVR); el valor de és-tas aumenta o disminuye, de acuerdo con los da-tos digitales que el microcontrolador haya en-viado (figura 13).

Con sólo oprimir la tecla correspondiente enel control remoto o en el panel frontal, o con elhecho de cambiar de estación o de función, elmicrocontrolador ordena el silenciamiento(MUTE) también en esta sección (figura 14).

Localización de fallas en equipos de audio

Cuando se tiene en el banco de servicio un equi-po de audio con prestaciones digitales, es muyimportante contar con el manual de servicio ocuando menos con el diagrama eléctrico corres-pondiente; de lo contrario, será más difícil locali-zar las terminales utilizadas para tal o cual fun-ción. Hay que recordar que por encontrarse muyjuntas las terminales del microcontrolador, tam-bién lo están las pistas de circuito impreso; de estemodo, se complica el seguimiento de señales.

a) Verificación de la alimentación del microcontrolador.Una vez que se cuenta con la información ne-cesaria, es importante verificar la alimentacióndel microcontrolador, identificada con las siglasVDD y Vss en el diagrama (corresponden a B+ yGND). Estas nomenclaturas identifican almicrocontrolador como un dispositivo del tipoCMOS (metal óxido de semiconductor comple-mentario); en consecuencia, hay que tener cier-tas precauciones al hacer mediciones en estecircuito.

Si no se encuentra voltaje en la terminal mar-cada con VDD, desconéctela de la tarjeta de cir-cuito impreso (auxíliese con un palillo y uncautín). Vuelva a verificar la pista; si en ese mo-mento aparece el voltaje de alimentación, po-demos suponer que el microcontrolador está encorto; si el voltaje de alimentación no aparece,diríjase a la fuente de espera (figura 15).

b) Verificación del pulso de reinicio.También hay que verificar el pulso de reinicio,que es un pulso muy rápido que se genera al

Microcon-trolador

EVR(Resistorvariable

electrónico)

Silenciamiento

Amplifi-cador

depotencia

Izquierdo

Derecho

Figura 13

Figura 14

En un equipo digital, el audio reproduducido en lasbocinas puede eliminarse con sólo activar lostransistores de silenciamiento (Mute)


momento de conectar el equipo a la red de ali-mentación de 127 VCA. En vista de que el mul-tímetro no alcanza a registrar la presencia deesta señal, es necesario usar osciloscopio o puntalógica. Si no se tienen estos instrumentos y seduda que exista pulso de reinicio, podemos apli-car un reinicio falso con la ayuda de un interrup-tor de dos posiciones (figura 16). Si cuando seaplica el reinicio falso el microcontrolador fun-ciona, hay que verificar el circuito que provee elpulso de reinicio real.

c) Verificación de la señal de reloj.La señal de reloj (XTAL) debe encontrarse en suvalor de frecuencia y voltajes correctos. Si no esasí, el microcontrolador no podrá funcionar co-rrectamente (figura 17).

Low

High

Pulse

Conectar a laterminal de reset

0.5V

Una vez que el equipo es conectado a la línea de 110 VCA, hay que verificar el pulso de reset; si no existe, puede aplicarse un reset falso con la ayuda de un interruptor.

Figura 15

Figura 16


Microcontrolador

XTALOUT

XTALIN

Microcontrolador

XTALOUT

XTALIN

Si no existe la señal de reloj o ésta fuerade frecuencia, el microcontrolador no podrá funcionar

4.19MHz

Figura 17

5V

Microcontrolador

En el caso de un teclado de escalera deresistencias, verifíquese que el voltaje en laterminal del microcontrolador varíe cuando seoprima cada interruptor

Figura 18

En caso de que la señal de reloj no aparecierao estuviese fuera de frecuencia, habría que sus-tituir el cristal de cuarzo y los capacitores aso-ciados. Pero si con esto no se soluciona el pro-blema, lo más probable es que el microcon-trolador no sirve.

d) Comprobaciones.• Una vez verificadas las tres señales anteriores,

confirme que esté encendida la lámpara co-locada detrás del exhibidor (si éste es de cris-tal líquido) o que los filamentos estén alimen-

tados y el voltaje de -30 VCD sea aplicado aldispositivo (si éste es de tubo fluorescente).

• Si hasta aquí todo está correcto, debe revisarseque haya órdenes de entrada; si no existen,el microcontrolador no podrá determinar quéfunción realizar. Con respecto al teclado deescalera de resistencias, asegúrese de que elvoltaje en la terminal de entrada varíe con-forme vayan oprimiéndose las funciones quele corresponden (figura 18). Si el teclado esde exploración, confirme que las terminalesde salida tengan señal y que éstas lleguen al


microcontrolador cuando se opriman las teclasde función (figura 19).Si se ha comprobado todo lo anterior y el equi-po no enciende, es necesario asegurarse deque haya orden de encendido (POWER ON)en la terminal del microcontrolador. Si exis-te, verifique los transistores switcheados; sino existe, quiere decir que probablemente elmicrocontrolador no funciona y que enton-ces hay que reemplazarlo (figura 20).

• Cuando el equipo no ejecuta una determinadafunción o sólo realiza una de todas las quedispone, hay que revisar el bus de datos queva del microcontrolador al circuito selector defunciones. Si las señales correspondientes

Figura 19

Asegúrese de que cada vez que se oprima unatecla, exista señal tanto en las terminales de salidade exploración como en las entradas.

Figura 20

Compruebe que la señal de encendido lleguecorrectamente al transistor de encendido

Figura 21

Cuando no aparezcan las señales del bus de datosentre el microcontrolador y el selector de funciones,únicamente habrá audio para una sola función.

aparecen, significa que este circuito se en-cuentra averiado; si no aparecen, quiere de


Figura 22Asegúrese de que los sensores (interruptores)estén perfectamente limpios. Si no lo están, eltocacintas no funcionará correctamente.

Figura 23

Si llegara a faltar alguna de las señales de comuni-cación microcontrolador /sintonizador y señales dereferencia, no se podría sintonizar ninguna estación.

Figura 24Cuando el volumen está fuera de control (porejemplo, no sube ni baja), es preciso verificar el busde datos entre el microcontrolador y el EVR.

cir que es el microcontrolador el que no funcio-na (figura 21).

Una causa de que, por ejemplo, el tocacintas notrabaje, es que los sensores (interruptores) noestán completamente limpios. Entonces el mi-crocontrolador no recibe las órdenes correspon-dientes, y por eso aquél no puede funcionar co-rrectamente. Pero también hay que verificar queel microcontrolador envíe las órdenes de fun-ción al solenoide y al motor (figura 22).

Cuando un equipo de audio no puede sinto-nizar las estaciones, es preciso revisar las seña-les del microcontrolador hacia el sistema PLL.Igualmente, hay que verificar la señal de voltajede sintonía (VT) y el sistema VCO (figura 23).

Si el problema es la falta de audio, deberevisarse el control de volumen (bus de datoshacia el circuito EVR) y los transistores de mute.En caso de que el volumen fuera incontrolable,habría que verificar las señales de control haciael circuito EVR; así se determinaría si la falla pro-viene de éste o del microcontrolador (figura 24).

Continúa en el próximo número

sistemas digitales en audio y video-1

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