Sumario
Sumario
$);+-< $);+< ,- BL% !)) !)) ) B),) ,- 80 M-<; M-<; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 A+), ,- !<-+) ,- #),) !)) ) B),) ,- 80 M-<; ,- 500 ,- A+)+-. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 C>-; C>; ,- AM !)) ) B),) B),) ,- 80 M-<; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 M-,, ,- "-;;<-+); ,- A< &) &) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 &-+), ,- B*); A)-<; A)-<; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 M-,, ,- I,=+<)+); . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 C*), ,- #-+,=+<-;. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 &,-;+: H)) = ;+;+ + ;= $-->;. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 #-+ #-+ "-)+<>), "-)+<>), ,- $=*; $=*; ,- "); C)<,+ C)<,+; ; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 37 F-+=-+-< D;+-< . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 F-+=-+ F-+= -+-< -< + !IC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 A+),-; ,- A=, ,- 20' + C+=< I<-), . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 A+), ,- A=, + E+=)), . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2 A+),-; ,- A=, )) - A=<. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 F<; D>;-; ,- F-+=-+) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 !-) !-) +), +),-; -; E+=)),-; E+=)),-; ,- A=, A=, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 #;<-) ,- A=, H F: A+), ,- A=, C-< ,- 1200' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 C),), E-+<+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 G--), $$L ,,- 2H ) 20H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Club Saber Electrónica
Selección de Montajes Electrónicos
Editorial Di#ec%!# Di#ec %!# I6/. H7:) H7:)+17 +17 D. &)44&)44- 27
a&%!# de e$%e T!m! de C!lecci*: A=<7:-; &):17; &):17;
Selecci* ) C!!#dici*: I6/. H7:)+17 D)61-4 &)44-27 Edito Edi torial rial QUarK S.r.l.
P$" #ie #ie&a &a$ia $ia de l"% de$e de $ech"% ch"% e! ca%&e ca% &ella lla!" !" de la #'bli #' blica ca-ci*! e!%'al e!%'al Sa SabEr bEr ElEctró ElEctróni nica ca - Al&"lafg'i$$e 310 (1870) Villa D"!ic" - B'e!"% Ai$e% - A$ge!&i!a T.E. 11 4206 1742 admi ad mii$ i$%# %#ci* ci* ) N! N!ci!$ ci!$ !<+ "> "> (#I#A #A C&) M/< "> "> (#I#A #A C&) S%ff L6 $ & M & D/ & L= A*< C< "/ (#I#A #A C&) F+ &
a%ci* Ci% a%ci* Ci% A 6 6 & & <+6 < +6@? @?* *+ +< <6 6+ +.+ .+. . I%# I %#%: %: '''.' '''.' c c%#! %#!i ic c.c! .c!m.# m.# P&icidd: " M @?*+<6+.+.
Del Editor al Lector E< /=6 +G6 < + 8+< +<G6+ + * 9= H8= 9= +6 /6 +6< +6 886 9= +/= /<=<6< + +8+< +/ 8+< 6< +<G6+. E< #* E+<G6+ +=8 34 +G6 = 8+G6 6 A/6<6 30 6 < A+. A / < +6 6 8=*+ 3,200 8+< +8 7,000 + ++=<. D < , ++ 1.000 6 = 86 8+G6 < 6=< +<. A *6, 8 9=6 6 6 =<B =6 *< +<G6+, =6 + +6<6 6+G6 9= 6 = ++=<. D 9= 9= 86 6 88 < < 6+G6, 6+<6 1,000 8/6 BG6 8 += + 9= < 6< 8=6 +/ 6 +< /=6, =6< +6 6+G6 +6, +> =+G6 8/. E6 < * 6+6< =6 ++G6 8+< +6 ++=< 8. L 6< =6 / B 8 <6 6 6 +=6< < >< 8 6=< +<. # 6+= =6 6< 9= +6 8=*+ 6 >< #* E+<G6+ 6 , 6 H8+ = 8<6+ 1200 ?<<; << =6 8+< 9= =/G H += * 6+ +6< +6 =6 <8 8<6+ 6>= 200' 8 =6 >6< 9= B + =6 * = *=6 8 H =6 <+= 8=*+ + =6 , 8<6 8 9= 8= =6 8+ +8< 1200'. E8 9= <, <6< < << + CD, = /. +Ha%&a el e% #$*(i"!
C& Se: g#&"! Q&#k Srl +=*@? +=* @?* *+ +< <6 6+ +.+ .+. . edi%! edi %!#i #i Q&#k Srl #6 "+ 2072 (1273) - C8 C8< < F F ???.? ??? .?* *+ +< <6 6+ +.+ .+. .
L) E<7 E<7:)4 :)4 67 ; :;876 :; 876;) ;)**44B) B) 87: 4 +76< +76 <667 7 4); 6767 <); :5) :5));. );. $77; $77; 47; 8:7=+ 8:7 =+<7; <7; 7 5):+); 5):+); = ; 56+7 56 +7-6)6 ;76 ) 47; + <7; 8:;<): 8:; <): =6 ;:> ;:>+7 +7 )4 4+<7:, 4+<7:, 67 6<:) 6 <:)F)6 F)6 :;876 :;876;) ;)**44) ) 6=;<:) 6=; <:) 8):<. 8):<. E;< E;< 8:7 8:7**) ) 4) :8:7 : 8:7=+ =++6 +6 <7<)4 <7<)4 7 8):+)4 8):+)4 4 5)< 5)<:)4 :)4 +76< +76<667 7 6 ;<) ; <) :>; : >;<), <), ); +757 +7 57 4) 6=; 6=;<:) <:)44B) B)+6 +6 /7 +75: +7 5:+) +)44B) B)+6 +6 47; )8):) )8):)<7; <7; 7 ); = )8): )8) :+6 +6 6 47; 56+7 56 +76) 6)7; 7; <@<@<7;, *) 7 *) 7 86) 86) ;)6+7 ;)6+76; 6; 4) 4)4;, 4;, ;)4>7 ;)4>7 5)6 5)6< < )=<7 )=<7::-B)+6 B) +6 87: ;+: ; +:<7 <7 4) E<7 E <7:)4. :)4.
#EG%NDA EDICIJN, ENE" 2019
Club Saber Electrónica
obre re lo loS S CD S y Su DeSCarga Sob %, 8 +/ 6=< ?* 2 CD: H!+< C8< +6 C+=< I8 H1500 M6< D<+ #* E+<G6+ 8 6+= +> =+G6 + < 8 500 8+< > 6 > <<, 6< 9= /=6 =6 +8+G6 M6< 9= =6 8=*+ 6 6=< 9= ><. ! B +/ * 6/ 6=< ?*: '''.'c%#!ic.c!m.m( , <6 9= + ++ 6 +6 8? 6/ +> H "#!c!m" . $6/ < << ++ = 9= =6 8/=6< < * +6<6 8 9= 8= 6+ +/.
M O N T A J E Proponemos el armado de un práctico transceptor de BLU de baja potencia con el que podremos comenzar a realizar prácticas en la banda de 80 metros. Una vez realizados los primeros experi- mentos, el agregado de un amplificador de salida nos permitirá obtener un mayor alcance. Autor: Guillermo H. Necco (L (LW3DYL) W3DYL)
RANSCE SCEPT PTOR OR TRAN
PARA
DE
LA BANDA DE 80
INTRODUCCIÓN En el transcurso de las últimas notas traté de llevar un hilo conductor, que es el del armado y fabricación de los propios equipos de comunicaciones para el radioaficionado. Comenzamos con un par de instrumentos (frecuencímetro e inductómetro) que están pensados para calibrar osciladores y circuitos sintonizados, para superar el escollo más importante que tiene el aficionado a la radiofrecuencia: el sintonizar correctamente una etapa. Una vez armados estos instrumentos se puede tra-
BLU BL U METROS
bajar en el montaje de un transmisor-receptor de baja potencia (QRP) que opera en Banda Lateral Única entre los 3,62MHz y los 3.73MHz, que es la zona en que se opera en ese modo habilitada para los aficionados con categoría Novicio. Hace algunos años, en el Radio Club al que pertenezco (LU3DY, Radio Club Alte. Brown) nos comentaba un muchacho que recién había estrenado la señal distintiva, su dificultad de conseguir un equipo de HF que estuviera al alcance de su presupuesto (escaso) porque los equipos nuevos eran inaccesibles y los usados eran muy caros y no
Figura 1
Club Saber Electrónica 3
Selección de Montajes Electrónicos siempre estaban en buen estado. Surgió entonces la pregunta inevitable: ¿Por qué tengo que pagar más de 1.000 dólares por un equipo con 100 memorias, RIT, XIT, SHIFT, SPLIT , 10 bandas y 5 modos si sólo quiero comu- nicar un rato a la noche en 80 metros y en BLU solamente? ¿se podrá armar algo que sea barato y funcione bien?
Figura 2
Fue así que empecé a experimentar con los QRP monobanda. Hice una serie de equipos, de 80, 40 y 20 metros, en telegrafía (modo que me ha dado enormes satisfacciones, como trabajar Japón con 5 Watt) y en banda lateral. Al principio busqué bibliografía, básicamente de la ARRL, como el QRP Classic o los QRP Design Notebook de Doug De Maw W1FB (SK) y un amigo, también entusiasta QRPista (LW4DZC, Guille, que merece un párrafo aparte, dado que ha construido un montón de equipos, tanto de bulbos como de transistores, manipuladores y varios inventos más sin ser del gremio electrónico, lo que demuestra que con ganas y voluntad de hacer cosas el aspecto técnico no es un impedimento), me obsequió el Technical Topics, de la RSGB, que les aseguro que no tiene desperdicio y las revistas QEX. Todo este material me hizo ver que hay una legión de aficionados que trabajan y experimentan con sus propios transmisores, logrando hacerse de invalorables conocimientos y también de divertirse un montón realizando estos montajes. En este tiempo y luego de hacer por diversión muchos aparatos, pude adquirir suficiente experiencia como para hacer diseños “propios” en base a los aciertos y errores cometidos en anteriores montajes y fue así que me animé a preparar un equipo que es el más pedido por los aficionados novatos y que reuniera las siguientes condiciones: 1) ser simple: carece de circuitos integrados (salvo el amplificador de audio),
4 Club Saber Electrónica
Transceptor de BLU Para la Banda de 80 Metros denominado “3DY” por las letras de la señal distintiva del Radio Club Almirante Brown, que es donde surgió la iniciativa de fabricarlo.
Figura 3
DIAGRAMA EN BLOQUES DEL TRANSCEPTOR En este equipo hay partes que son compartidas entre el transmisor y el receptor, con el objeto de simplificar lo más posible el diseño (figura 1). En este artículo doy los circuitos y la “placa madre” del transceptor, en el próximo número veremos la etapa de salida y en sucesivas ediciones me voy a extender en los detalles de los bloques que lo componen, su ajuste y el porqué de su funcionamiento. Esto es así para que aquel aficionado con conocimientos lo pueda construir enseguida y no tenga que esperar al último artículo para estar en el aire y el resto puede tener una idea de los componentes que hay que conseguir.
Figura 4 Figura 5
ETAPA RECEPTORA
está hecho totalmente con elementos discretos, lo que garantiza la sencillez de comprensión de su funcionamiento y posterior ajuste. 2) ser económico: los elementos que utiliza son los más baratos del mercado, pudiendo incluso utilizar componentes de desarme. 3) ser efectivo: ¿de qué sirve que sea barato y sencillo si no funciona?
Este equipo me ha sorprendido gratamente, tiene una recepción muy buena y con su potencia de salida se pueden cubrir más de 600 kilómetros con una modulación muy consistente. Es así que lo presento en sociedad, habiéndolo
En el circuito de la figura 2, se vé que la señal ingresa por la antena a un BPF (Band Pass Filter) o Filtro Paso de Banda, que es un conjunto de bobinas y capacitores que deja pasar las frecuencias que nos interesan (entre 3,6MHz y 3,75MHz) para evitar interferencias de otras estaciones, de radiodifusión, por ejemplo. De aquí va a un preamplificador de recepción, que tiene una ganancia de tensión de 20dB (10 veces). Hay que tener en cuenta que en la antena hay señales del orden de los 100µV (sobre 50 ohm) y hay que llevarlas a por lo menos 1V (sobre 8 ohm) para poder escuchar algo en el parlante, lo que equivale a necesitar una ganancia de 80 dB. En este tipo de equipos de frecuencias bajas la mayor amplificación se logra en el integrado de audio, porque si damos mucha ganancia en la parte radiofrecuencia lo que conseguimos es aumentar el ruido, que en esta banda es muy intenso. La salida del preamplificador de recepción ingresa a un mezclador balanceado a anillo de diodos, que mezcla la señal de entrada con la de un Club Saber Electrónica 5
Selección de Montajes Electrónicos Figura 6
Figura 7 Figura 8A
6 Club Saber Electrónica
VFO (Variable Frequency Oscillator) u oscilador de frecuencia variable (su circuito se muestra en la figura 3) que trabaja entre los 4,38MHz y los 4,27MHz, logrando así una frecuencia intermedia de 8MHz (4,38 + 3,62=8 y 4,27 + 3,73=8) Tenemos ahora un filtro escalera de cristal de 8MHz, hecho con cristales de microprocesador, que tiene la particularidad de dejar pasar un rango muy estrecho de frecuencias, sólo las de la voz humana, atenuando enormemente el resto. El filtro trabaja entre 7.997.300Hz y 8.000.000Hz. y el resto es eliminado. Para compensar las pérdidas introducidas por el filtro, luego de éste hay otro preamplificador de recepción de 20dB, cuya salida está conectada a un detector de producto, que es el encargado de recuperar el audio. Recordemos que en
Transceptor de BLU Para la Banda de 80 Metros Figura 8B
un receptor de banda lateral única hay que reinyectar la portadora que se suprimió en el transmisor y para eso utilizamos un BFO (Beat Frequency Oscillator) u oscilador de frecuencia de batido, que trabaja en el valor de la frecuencia intermedia, esto es: 8MHz. Ahora ya tenemos audio, pero antes de amplifiLista de Materiales Varios: 4 potenciómetros de 10k Ω 1 TDA2002 5 Trimmer de 60pF 5 cristales de 8MHz 22 transistores BC547 (o similar) 3 transfomadores toroides tipo T 50-2 3 balunes binoculares 2 diodos 1N4007 1 preset horizontal de 10k Ω 1 preset horizontal de 500 Ω 14 diodos 1N4148 (o 1N914) Capacitores: 14 de 10µF X 16V
carlo al parlante previamente lo filtramos, eliminando todas las frecuencias superiores a 3kHz y luego ingresamos la señal al amplificador de potencia. En la figura 4 se muestra el circuito del filtro de audio que debe ser conectado a la salida del detector de producto de la figura 2.
5 de 100µF X 16V 37 de 0.1µF, cerámicos (104) 3 de 0.05µF cerámicos (473) 5 de 0,01µF cerámicos (103) 1 de 0.0047µF cerámicos (472) 1 de 0.0022µF cerámicos (222) 9 de 0,001µF cerámicos (102) 2 de 220pF plates 1 de 180pF plates 1 de 150pF plates 2 de 47pF plates 1 de 27pF plate 2 de 4,7pF plate Resistencias: 2 de 2,2 ohm 28 de 100 ohm
16 de 220 ohm 1 de 330 ohm 9 de 470 ohm 17 de 1k Ω 1 de 2k2 3 de 3k3 1de 4k7 3 de 6k8 10 de 10k Ω 2 de 15k Ω 1 de 22k Ω 7 de 27k Ω 5 de 47k Ω 1 de 68k Ω 6 de 100k Ω 1 de 150k Ω
Club Saber Electrónica 7
Selección de Montajes Electrónicos Note en la figura 4 que se debe conectar el amplificador de audio (figura 5), directamente en el control de volumen. ETAPA TRANSMISORA Aquí empezamos del micrófono hacia la antena. En la figura 6 se puede observar el circuito preamplificador de micrófono que debe ir conectado a la parte superior derecha del circuito de la figura 2. Las palabras captadas por el micrófono se amplifican e ingresan a un modulador balanceado (que no es otra cosa que el detector de producto trabajando al revés), que nos elimina la portadora (generada en este caso por el BFO) y genera las dos bandas laterales (BLI y BLS). Estas son amplificadas por un preamplificador de transmisión en 10 dB y entran al filtro de cristales que selecciona la Banda Lateral Inferior y rechaza el resto. Esta banda lateral inferior es mezclada en el mezclador balanceado con la señal del OFV donde obtenemos dos productos: 8 + 4,38 = 12,38MHz y 8 - 4,38 = 3,62MHz que son amplificados en otros 10 dB y entran al Filtro Paso Banda que selecciona
las frecuencias entre 3,62MHz y 3,73MHz y previo un divisor resistivo (para evitar oscilaciones indeseadas) son amplificadas nuevamente y se encaminan hacia la etapa de salida, que pondrá en el aire la señal de BLI con una potencia de alrededor de 10 Watts. Notarán en el diagrama en bloques que hay tres tensiones: +12V permanentes, que alimentan al VFO y al BFO, dado que éstos trabajan tanto en recepción como en transmisión: +12V de recepción y +12V de transmisión. Al aplicar, por ejemplo los +12VRX hay unas llaves de conmutación a diodo que derivan la señal de recepción por el camino que le corresponde. Lo mismo en el caso de +12VTX, los diodos harán que la señal siga el camino correcto. Por último, en la figura 7 se reproduce el circuito de un vúmetro que puede ir conectado en la etapa de audio y en la figura 8 se observa la placa de circuito impreso del circuito completo. Bien, comiencen a familiarizarse con el circuito, ármenlo, practiquen y saquen sus propias conclusiones. Una vez que estén conformes con lo aprendido podrán armar el amplificador que describimos en el próximo montaje. ☺
GENERADOR DE SEÑALES RS232 Por: Ian Steven
Las señales que se transmiten a través de las líneas RS232 son cuadradas, con valores extremos de +12V (correspondiente a un “1” lógico) y -12V (“0” lógico). Para generar este tipo de señal a partir de una señal lógica podemos emplear diferentes circuitos, a continuación entregamos un esquema muy sencillo que permite el manejo de cierta potencia: Componentes: 1 transistor PNP (BC558 ó BD136 para mayor potencia) 1 transistor NPN (BC548 ó BD135 para mayor potencia) 1 puerta lógica inversora (de la misma familia que la señal de entrada, TTL o CMOS, rápida o de muy alta velocidad) 2 resistencias de base (Rb = 1k Ω ) 2 resistencias de colector (Rc) 2 resistencias de salida (Rs)
La función de las resistencias de salida es la de mezclar las salidas de T1 y T2. Cada Rb debe ser calculada en función de la lógica empleada, mientras que Rc fijará la corriente que circule por el colector en conducción. Es importante que los dos transistores sean simétricos, para que la señal de salida sea también simétrica.
8 Club Saber Electrónica
M O N T A J E En el montaje anterior presenté la “placa madre” del transceptor de Banda Lateral Unica para la banda de 80 metros (3,5MHz) para radioaficiona- dos novicios que quieran hacer radio con un equipo fabricado por ellos mismos o incluso algún colega experimentado que quiera entretenerse un rato soldando componentes. En este caso vere- mos cómo construir un amplificador de 10 watt para dicho equipo, con el objeto de obtener una señal de salida potente. Autor: Guillermo H. Necco (LW3DYL)
AMPLIFICADOR DE POTENCIA DE SALIDA PARA LA BANDA DE 80 METROS DE 500 KM DE ALCANCE INTRODUCCIÓN En esta ocasión presento la etapa de salida correspondiente al “3DY” que, depende de los componentes utilizados y de la tensión de alimentación puede darnos 5 ó 10 Watt de salida. Muchos pensarán que es muy poco, pero con una buena antena dipolo y 5 Watt llego normalmente a unos 500 km. Y en días de buena propagación los supero con comodidad. Este circuito les parecerá extraño, pero está pensado para evitar el uso de toroides, que son elementos difíciles de conseguir. Los dos que usa como choques de carga son comunes, sacados de una fuente de computadora en desuso. Podemos ver en el circuito de la figura 1 que la señal entra a un transistor tipo BC 548 por medio de un preset que sirve para regular la ganancia de la etapa, es decir, para que pueda entregar toda su potencia sin auto-oscilaciones. Este transistor gana unos 10dB y se acopla capacitivamente a un convertidor de impedancia formado con tres transistores, dos NPN y un PNP en una disposición que asemeja a la salida de un amplificador de audio. Como vemos, en la entrada tenemos alta impedancia y la salida (los emisores de los transistores) presenta una impedancia muy baja, necesaria para excitar la base del transistor BD 139.
Este es el transistor excitador (o driver) y como vemos, tiene una pequeña polarización en su base, con un diodo 1N4007 tocando el disipador, pues necesita contacto térmico para mantener constante la corriente de reposo (si el calor aumenta, la caída de tensión del diodo disminuye, por lo tanto baja la polarización y la corriente en el transistor decrece). El transistor debe estar polarizado, dado que la salida debe ser lineal, de lo contrario distorsionaría, como un amplificador de audio sin corriente de reposo. En el colector de este driver tenemos una red adaptadora con un capacitor de 0.001µF a masa y una inductancia de 1,8µHy que adapta la impedancia del colector del BD 139 a una resistencia de 100 ohm 2Watt, entregando sobre la misma una potencia de 0,75W. Esta resistencia se coloca para que el FET de salida vea una baja impedancia, de lo contrario auto-oscilaría con facilidad. El choque de radiofrecuencia marcado CHRF es un toroide común de fuente conmutada bobinado en toda su circunferencia con alambre esmaltado de 0,70 mm de diámetro. La potencia obtenida sobre la resistencia de 100 ohm 2W entra al gate del FET de salida, que en el caso de alimentar la placa con 12V se deberá usar un IRF 520, entregando 5W y si alimentamos la salida con 24V utilizaremos un IRF 540, entregando Club Saber Electrónica 9
Selección de Montajes Electrónicos Figura 1
en este caso 10W. La señal ingresa por un preset, que regula la excitación del FET. Este es polarizado por medio de otro preset, dado que como el caso del driver, debe traba jar linealmente, para evitar distorsiones. El Drenaje del FET se conecta a una red adaptadora formada por una serie de inductancias y capacidades que hacen que la impedancia de dicho terminal (unos 7 u 8 ohm) se adapte a los 50 ohm de la antena y de paso se obtenga una buena atenuación de las frecuencias armónicas. AJUSTE Y CALIBRACIÓN Comenzamos girando todos los preset en sentido contrario a las agujas del reloj (al mínimo) y conectamos un amperímetro en serie a la alimentación de los transistores de salida. Deberemos girar lentamente el preset de 10k Ω hasta que obtengamos una lectura de 10mA. Recuerden conectar a la salida una carga de 50 ohm (se puede hacer con dos resistencias de 100 ohm 2W o cuatro resistencias de 220 ohm 2 Watt en paralelo). Conectamos un oscilador (puede ser el del medidor de inductancias descrito en esta obra) sintonizado en 3,68MHz en la entrada y abrimos un poco el preset de 500 ohm de entrada. La corriente debe aumentar, típicamente hasta 1,5 o 2 Amper. Giramos ahora el preset de 100 ohm en el gate del FET hasta que la corriente sea máxima. Conectemos ahora la etapa de salida a la placa madre del transceptor. Retocaremos el preset de entrada a máxima salida hablando ante el micrófono. Cuando dejamos de hablar la corriente debe disminuir a casi 10 o 20mA. Si queda “colgada” entre 500 a 700mA es que el
10 Club Saber Electrónica
Amplificador de Potencia de Salida Para la Banda de 80 Metros Figura 2
FET está oscilando. Hay que retocar el preset de 100 ohm del gate hasta que deje de hacerlo. Si persiste aún con el preset al mínimo hay que disminuir la entrada con el preset de 500 ohm. Recuerden que estos dos preset interactúan entre sí, por lo que aconsejo un poco de paciencia. Con respecto a los FET de salida recomiendo no reemplazarlos, pues si uso un IRF 520 con 24V Lista de Materiales Semiconductores 2 Transistores BC547 1 Transistor BC557 1 Transistor BD139 1 Transistor IRF540 (ver circuito de la figura 1). 2 Diodos 1N4148 1 Diodo 1N4007 1 Zener 5V6 x 1W Capacitores: 11 capacitores de .01µF (uno de poliéster, los demás cerámicos). 3 capacitores de 100µF x 25V 7 capacitores de .001µF cerámicos
oscilaría permanentemente y si uso un IRF 540 con 12V no daría más de 2 Watt. Recuerden blindar la etapa de salida cuando armen el equipo. Esta no debe “ver” la placa madre, y mucho menos el OFV, de lo contrario interaccionarían y tendríamos una salida distorsionada y modulada en frecuencia.
Resistencias (todas de 1/8W , salvo que se diga lo contrario) 3 de 1k Ω 2 de 2k2 1 de 220 Ω 1 de 22 Ω 1 de 3k3 2 de 470 Ω 2 de 27k Ω 1 de 10k Ω 2 de 100 Ω 1 de 1k Ω 2 de 39 Ω 1 de 2,2 Ω 1 de 100 Ω x 2W 1 Potenciómetro de 500 Ω
1 Pre-set de 10k Ω 1 Pre-set de 100 Ω
Choques 2 Choques estándard CHRF (ver texto) 1 Choque de 1,8µH 1 Choque de 0,9µH 1 Choque de 2,8µH V arios Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, fuente de alimentación, disipador para el transistor de efecto de campo de salida, antena apropiada, alambre esta- ñado para la construcción de las bobinas, etc.
Club Saber Electrónica 11
M O N T A J E ¿Aún no quiere armar el transceptor descrito en los montajes anteriores? Lo primero que debe procurar el radioaficio- nado novato es escuchar las estaciones que están en la banda de 80 Metros (3.5 a 3.75MHz) para poder así familiarizarse con la forma de operación, el modo de pasar los cambios, cómo se opera en un concurso o en un certificado, temas de conversación en las ruedas y todo aquello que es de práctica corriente entre los radioaficionados activos. En esta nota explicaremos cómo construir un con- versor que puede ser utilizado con cualquier receptor de AM de emisoras comerciales. Autor: Guillermo H. Necco (LW3DYL)
CONVERSOR PARA
DE
AM
LA BANDA DE 80
INTRODUCCIÓN El problema a resolver es: ¿Cómo puedo escuchar la banda de 80 metros, si un receptor o transceptor de comunicaciones es muy caro o imposible de conseguir? ¿me dedico a otro hobby? De ninguna manera. El necesitar un equipo de comunicaciones para ser radioaficionado es un fenómeno que se profundizó en estas últimas dos décadas. Hasta no hace mucho tiempo las estaciones se comunicaban entre sí con equipos hogareños, algunos fabricados desde cero y otros con equipos modificados, como era el caso de los receptores, que con un poco de ingenio se los adaptaba para recibir en bandas y modos de radioaficionados, y he aquí el propósito de esta nota: orientar en algunos detalles de cómo recuperar un viejo receptor de AM para escuchar la banda de 80M.
PRINCIPIOS DEL RECEPTOR SUPERHETERODINO A modo de breve introducción les explico que la 12 Club Saber Electrónica
METROS
transmisión de una señal de AM se hace por medio de una onda portadora, que es la frecuencia que nosotros sintonizamos en el dial, por ejemplo, si ponemos Radio Diez en Argentina estamos sintonizando su onda portadora en 710kHz. Las palabras y la música se imprimen sobre esta onda portadora, haciendo variar su intensidad. Esto se conoce como modulación. Esta portadora modulada llega al receptor, que se encarga de detectarla y recuperar el audio impreso en ella. En los comienzos de la radio se utilizaba el más sencillo de los receptores, la radio galena, que contaba con una antena larga, un circuito sintonizado, que resonaba a la frecuencia de la estación deseada, un detector a diodo (que era el cristal de galena) un filtro a condensador (en esa época se les llamaba así, ahora se dice capacitor) y de allí iba a los auriculares. En ese entonces no había problemas de espacio en la banda de radiodifusión, existían solamente dos o tres emisoras repartidas lejos unas de otras, por lo que no había interferencia entre ellas, aún utilizando circuitos sintonizados sencillos. Al aumentar el número de emisoras se fueron encimando entre sí, lo que provocaba que al utilizar
Conversor de AM Para la Banda de 80 Metros Figura 1.A
circuitos sintonizados elementales no se pudiera discriminar muy bien una emisora de otra, lo que daba como resultado una mezcla del audio de ambas emisoras adyacentes. Había que buscarle una solución. Se probó de aumentar el número de circuitos sintonizados, pero resultaba muy engorroso alinearlos, debido a sus inevitables tolerancias. Había que buscar otra manera de resolver el problema. Aparece aquí el receptor superheterodino, que se basa en el principio de las mezclas (heterodina-
ción) de frecuencias. En este receptor existe un canal, llamado de frecuencia intermedia (FI) que está sintonizado a una frecuencia fija, con buena ganancia y con un ancho de banda que deja pasar el audio de la emisora sintonizada solamente, eliminando las adyacentes. Generalmente esta FI se sintoniza en 465kHz (en casi todos los países del mundo es 465kHz, sólo que en Argentina se emplea 455kHz por un problema de oscilación para ayuda marítima). En la etapa de entrada encontramos un circuito que sintoniza la frecuencia deseada con un condensador variable que es solidario a otro que comanda un oscilador que trabaja 465kHz más arriba. Estos van a una etapa mezcladora y de allí a la FI. Cabe aclarar que si Ud. desea conocer con más detalles el tema de transmisores y receptores, puede consultar el texto: “Transmisores y Receptores de AM y FM” de Editorial Quark. En México, dicho libro tiene un costo de $90 y Ud. puede solicitar que se lo envíen a su domicilio llamando al teléfono (0155) 5787-8140 o enviando un mail a:
[email protected]. Volvamos al caso de Radio Diez de Argentina,
Figura 2
Club Saber Electrónica 13
Selección de Montajes Electrónicos con la etapa de entrada sintonizo los 710kHz, al estar acoplado, el oscilador trabajará en 1165kHz. Ambas señales se mezclan y obtengo una de 1875kHz (Fe+Fo) y 455K (Fe-Fo). La etapa de frecuencia intermedia se queda con esta última, la amplifica y la detecta, recuperando así el audio que traía consigo la onda portadora. Un radio común de AM de transistores se desarrolla de la siguiente manera: una etapa conversora de frecuencias, que tiene la etapa de sintonía, oscilador y mezclador en un solo transistor, dos etapas de FI y una etapa de detección y audio. Lo que nosotros haremos es utilizar el receptor como etapa de frecuencia intermedia, pero en este caso de 530kHz, que es la frecuencia más baja que pueden recibir y en la que no hay presente ninguna estación que pueda interferirnos. El oscilador deberá cubrir entonces desde 4.03MHz a 4.28MHz. La mezcla la realiza un MOSFET de doble compuerta acoplado a la antena del receptor de AM. Tenga en cuenta que en una señal de AM, la información viene impresa en la amplitud de la señal portadora y que para recuperarla Lista de Materiales Q1 – BF245 – Transistor de efecto de campo para RF Q2 – BF981 – Transistor MOSFET de do- ble compuerta L1 – 13 µH (ver texto) L2 – 13µH – ver texto T – Transformador de RF (ver texto) D1 – 1N4007 – Diodo rectificador D2 – 1N4148 – Diodo de uso general C1 – 68pF – Cerámico
14 Club Saber Electrónica
se precisa un diodo y un capacitor (proceso que se explica en la figura 1).
C2 – 47pF – Cerámico C3 – Trimmer de 60pF C4 – 47pF – Cerámico C5 – 0,47µF – Cerámico C6 – 0,1µF – Cerámico C7 – 100pF – Cerámico C8 – Trimmer de 60pF C9 – 100pF – Cerámico C10 – 27pF – Cerámico C11 – 0,1µF – Cerámico R1 – 220 Ω R2 – 100k Ω
Figura 3
R3 – 10k Ω R4 – 220 Ω R5 – 220 Ω R6 , R7 – 10k Ω R8 – 100k Ω P1 – 10k Ω - Pot. lineal P2 – 500 Ω - Pre-set Varios Material para las bobinas, fuente de ali- mentación, placa para circuito impreso, ca- bles, estaño, etc.
Conversor de AM Para la Banda de 80 Metros Podemos ver en la figura 2 el circuito del oscilador, que es el mismo que utilizamos en el medidor de inductancias; llevando la misma bobina de 13µHy bobinada en un tubo de papel de fax de 1,5cm de diámetro con 48 espiras de alambre de 0,70mm de diámetro y derivación en la espira 14 del lado de masa. La diferencia está en la forma de sintonizarlo. Como necesitamos un rango estrecho de sintonía haría falta un capacitor variable pequeño, lo que hoy en día es muy difícil de conseguir. Utilizamos entonces un humilde diodo de fuente de alimentación para este fin, utilizándolo como varicap, esto es, al variar su polarización inversa varía su capacidad. La sintonía se controla entonces desde un potenciómetro y con los valores de capacidad indicados en el esquema cubre toda la banda de 80Mts. Un detalle importante a tener en cuenta es la deriva del oscilador. Esto es que la frecuencia de oscilación puede desplazarse por variaciones de temperatura o capacidad parásita (acercándole la mano, por ejemplo) por lo que conviene blindarlo para evitar estos inconvenientes. La salida del oscilador se ingresa en una de las compuertas de un transistor MOSFET BF981 (o BF966) que se encarga de mezclarla con las señales de entrada que ingresan por la otra compuerta, que está acoplada a un circuito sintonizado hecho con una bobina de similares características a la del oscilador (13µHy) y que sintonizaremos al centro de la banda de 80 metros o sea en 3.625kHz el MOSFET mezcla ambas frecuencias y en la salida
vemos un transformador de acoplamiento que conecta la mezcla que hace el MOSFET (Fe+Fo, Fe-Fo, Fe y Fo) al receptor sintonizado en 530kHz, que elige en este caso Fe-Fo, la amplifica y detecta, pudiendo entonces escuchar emisoras de AM en la banda de 80 metros. Con respecto a este transformador se puede hacer de varias maneras, la mejor es con un balun binocular de entrada de sintonizador de televisión, al cual se le bobinan unas 12 espiras de alambre fino de transformador (0,30mm de diámetro o similar) en la sección del MOSFET y dos o tres espiras de alambre un poco más grueso en la sección que va a la radio, conectando un polo a masa del receptor y el otro se lo enrrolla en el ferrite de la antena. Puede usarse también un toroide para HF (color verde o amarillo). En el peor de los casos se puede utilizar un toroide de fuente de alimentación de computadora, pero elevando el número de espiras a 24 y 5 respectivamente. Hay unas cuantas emisoras de AM en esta banda, generalmente entre las 18.00 Hs. y las 24.00 Hs., muchas de ellas traba jando con modernos equipos de modulación por ancho de pulso y otras con las tradicionales válvulas termoiónicas, encontrándose entre los 3.530kHz y los 3.620kHz. Más arriba de estas frecuencias escucharemos una modulación tipo “pato Donald”, que es un tipo de emisión llamada “BLU (Banda Lateral Única)” y a la cual se puede acceder por medio del transceptor explicado anteriormente en otro montaje de esta obra. ☺
Club Saber Electrónica 15
M O N T A J E
Proponemos el armado de un óhmetro que es capaz de medir resistencias de valores mayores a los 5M Ω, lo cual es sumamente necesario a la hora de tener que verificar la ais- lación de un elemento o tener que medir resistencias de alto valor.
Autor: Federico Prado
MEDIDOR DE RESISTENCIAS DE ALTO VALOR
P
roponemos el armado de un instrumento que mide resistencias elevadas; en nuestro caso, en la banda de 1 a 50MΩ. Puede adaptarse para valores todavía mucho más altos pero la misma resistencia del medio ambiente, en un día húmedo, puede afectar las mediciones. El circuito es muy simple y constituye un puente sensible con un amplificador operacional con un transistor de efecto de campo en la entrada y se alimenta mediante 4 pilas pequeñas o una batería de 9V. El consumo es muy bajo, lo que significa que tanto las pilas como la batería tendrán gran durabilidad. La precisión de la medición dependerá, fundamentalmente, de la tolerancia de R4 y R5 o de la calibración, que podrá hacerse con resistores de resistencias conocidas. Las características son las siguientes: - Tensión de alimentación: 6 ó 9V. - Consumo de corriente: 10mA (típico).
Bandas de medición: - 10k Ω a 5M Ω. - 100k Ω a 50M Ω. - Tipo de indicación: LED. - Precisión: 2 a 5%, dependiendo de los com- ponentes y ajustes.
El circuito propuesto consiste en un comparador de tensión realizado con un amplificador operacional dotado de un transistor de efecto de campo en la entrada, que en la salida posee un LED indicador. En la entrada no inversora se establece la tensión de referencia por medio de R4 y R5. Haciendo a R4 diez veces mayor que R5, tenemos una tensión del orden de 1/10 de tensión de alimentación en el pin 3 del integrado. De esta manera, si en la entrada inversora (pin 2) conectamos un divisor de tensión, tendremos dos posibilidades: si la tensión en el divisor fuera mayor que la de referencia, la salida del integrado será de cero volt y el Led permanecerá apagado. Si la tensión fuera menor, la salida, prácticamente, tendrá la tensión de alimentación y el LED se encenderá. Es importante el punto de transición entre el apagado y encendido del LED indicando que en el divisor tenemos una tensión igual a la de referencia. El divisor está formado por el resistor Rx que está siendo medido y un potenciómetro en serie con un resistor. Así, por ejemplo, colocamos en el circuito un resistor de 10MΩ para medir, para que la tensión de referencia sea igualada debemos ajustar P1
Club Saber Electrónica 17
Selección de Montajes Electrónicos Figura 2
Figura 1
hasta que, conjuntamente con el resistor R1, tengamos una resistencia de 1MΩ. En este punto tenemos la Figura 3 transición del LED, de encendido a apagado, y viceversa. Vemos, entonces, que esta proporcionalidad se mantiene, de manera que sólo basta ajustar la escala de P1 o de P2 en término de valores de Rx que provoquen la transición del LED. Se utilizan dos potenciómetros que se conmutan por la llave S2, según los términos de las dos escalas. Pueden alcanzarse valores de resistencias mayores aumentando, por ejemplo, P1, clave “multímetro” puede bajar gratuitamente parte P2 o también, R4. del CD multimedia “Manejo del Multímetro y Duplicando R4, el alcance llegará a 100MΩ. Service de Equipos Electrónicos” (figura 1). De lo dicho se percibe que la exactitud de la Si reside en México puede solicitar información medición depende de la precisión de la calibración adicional llamando al teléfono 0155- 58 39 52 77 o de la escala de P1 y P2 (que deben ser lineales) y, por Internet a: capacitación@saberinternacional. además, de la precisión de los componentes utilicom.mx. ☺ zados. Aunque si cuenta con un multímetro, bastará con medir la resistencia de cada uno de estos compo- LISTA DE MATERIALES C2 - 10µF x 12V - electrolítico. nentes para saber la medida exacta de la resistencia Rx. CI-1 - LF356 - amplificador operacional Varios: Lógicamente se puede con FET. PP1 y PP2 - puntas de prueba. S1 - In- emplear un multímetro analó- LED1 - LED rojo común. terruptor simple. B1 - 6 ó 9V - batería o gico u otro digital. R1 y R4 - 100k Ω. 4 pilas pequeñas. Obviamente, se desea R2 y R5 - 10k Ω. Placa de circuito impreso, soporte para conocer cómo funciona un R3 y R6 - 47k Ω. el integrado, soporte para el LED, so- multímetro y cómo se deben R7 - 1k Ω. porte para pilas o conector de batería, realizar mediciones, debe P1 - 4,7M Ω - pote. lineal. caja para montaje, conectores y jacks recurrir a bibliografía especí- P2 - 470k Ω - pote. lineal. para las puntas de prueba, perilla, mul- fica. En nuestra web, con la C1 - 100nF - disco cerámico. tímetro, etc.
18 Club Saber Electrónica
M O N T A J E En la reparación de equipos electrónicos, siempre puede surgir la sospecha de que un transformador o una bobina están funcionando mal. Pero a menos de que tenga un arrollamiento abierto, o se haya que- mado una pieza de manera flagrante, la única manera de descubrir el problema sería sustituir cada unidad y reemplazarlas con una nueva, lo cual puede costarle mucho tiempo y/o dinero. La otra solución consiste en armar un medidor de inductancias.
Autor: Ing. Luis H. Rodríguez
VERIFICADOR DE BOBINAS Y ARROLLAMIENTOS
A
quí le presentamos un verificador de inductancia, fácil de construir y operar. Este verificador está diseñado como accesorio de un osciloscopio para probar transformadores, flybacks y otros dispositivos inductores. Puede localizar rápidamente el problema aún cuando el inductor sólo tenga una parte quemada en su arrollamiento.
Un principio fundamental de la teoría de los circuitos de corriente alterna es que al aplicar una corriente a un circuito LC, éste oscilará por un intervalo definido de tiempo. La frecuencia y la cantidad de ciclos de oscilación dependerán de la inductancia, la capacitancia y el factor de calidad Q, del inductor. Cualquier pérdida del circuito, o cualquier corto parcial o completo extinguirá las oscilaciones
Figura 1
Club Saber Electrónica 19
Selección de Montajes Electrónicos antes de que puedan desarrollarse a una extensión apreciable. Este es el principio y la teoría bajo la cual opera el verificador de inductancia. El circuito se muestra en la figura 1. La señal de red es rectificada y filtrada a través de una red duplicadora de voltaje, que consiste en los capacitores C4 y C5 y los diodos D1 y D2. El alto voltaje desarrollado se almacena en el capacitor C1. El potenciómetro R3 establece el nivel de carga de tensión en el capacitor C1. Los resistores R4 y R5 se usan para calibrar un medidor interno opcional (el valor exacto de estos resistores depende del movimiento del medidor usado). Para un medidor que promedia 100mA, los valores típicos serán R5 = 4.7MΩ y R6 = 500 ohm. También se ha previsto una conexión opcional para un medidor externo. Cuando se presiona el interruptor, el relé RL1 se energiza y la carga DC del capacitor C1 es transferida como un pulso dirigido al circuito reactivo cerrado consistente en R1, C2 y el inductor bajo prueba. Dado que el relé no está en corto, su acción sólo aísla el voltaje de línea doméstica AC del circuito de prueba, eliminando la posibilidad de un corto accidental. Cuando se aplica el pulso DC al circuito comenzarán las oscilaciones si está en buenas condiciones el inductor conectado a los cables de prueba. El punto común entre el capacitor C2 y el inductor probado se conecta a la terminal de tierra del osciloscopio. La entrada vertical del osciloscopio se conecta al lado opuesto del capacitor C2 a través de C3 para proveer una relación de fase correcta al osciloscopio. El lado opuesto del inductor se conecta a la entrada horizontal del osciloscopio a través de un resistor aislador (R2), el cual impide que el osciloscopio cargue el inductor. El resistor R1 sirve únicamente para completar el circuito reactivo cerrado sin reducir el voltaje del pulso DC aplicado. Un inductor en buen estado genera un espiral en la pantalla del osciloscopio. La cantidad de vueltas del espiral se determina por la reactancia del inductor y otros valores del circuito. Igualmente, el Lista de Materiales
D1, D2, D3 –1N4001 - diodos rectificado- res de silicio R1 –47k Ω R2 –1M Ω R3 –Potenciómetro logarítmico de 1M Ω R4 –1k Ω R5, R6 -Ver texto
20 Club Saber Electrónica
tamaño y la forma del rastro son determinados por los controles de ganancia horizontal y vertical del osciloscopio. Un circuito abierto producirá solamente una línea vertical derecha y una horizontal con la forma de una L invertida. Un arrollamiento de un inductor parcialmente en corto producirá una deflexión vertical del comienzo de la espiral, pero el primer círculo no será completado. Para usar el verificador de inductancia, aplique tensión de corriente alterna y conecte los cables del osciloscopio. Coloque el osciloscopio en el modo arrastre horizontal externo y ajuste el haz a una intensidad relativamente alta. Pulse el botón S1 y ajuste los controles de ganancia horizontal y vertical para producir una L invertida, característica de un circuito abierto. Ninguna parte del rastro debería extenderse más allá de la cara del tubo CRT. De este modo se evitan sobrecargas en los amplificadores del osciloscopio. Esta calibración sirve para cualquier prueba de inductancia, y sólo deberá realizar pequeños ajustes para cada caso particular. Para probar una inductancia específica, sus arrollamientos primarios y secundarios deben estar abiertos para prevenir que sean cargados por componentes asociados al circuito. Conecte los cables de prueba al lado de alta impedancia de un buen transformador de salida de audio, use el pulsador S1 para disparar el verificador, y advierta el rastro espiralado del osciloscopio. Esto le dará una idea del tipo de rastro normal que puede esperarse. Será necesario realizar un leve ajuste del osciloscopio para mantener la figura en la cara del tubo (TRC). La cantidad de espirales variará de acuerdo a la inductancia particular probada. Una espiral completa o más es un indicio seguro de que los arrollamientos no están en corto. Puede verificarlo generando un corto en el lado de la bobina de baja impedancia del arrollamiento del transformador y observar el cambio en la figura del osciloscopio. El verificador de inductancia también puede usarse para probar pérdidas entre los arrollamien-
C1A - 0.1mF, 400V C1B - 0.22mF, 400V C1C - 0.47mF, 400V C2 - 0.1mF, 400V C3 - 100pF, 500V C4, C5 - 1mF, 200V C6 -electrolítico, 470mF, 16V L1 -luz piloto de 6.3-volt con portalámpara RL1 -relé DC de 6-volt para impreso
S1 - interruptor normalmente abierto S2 -llave giratoria de 1 piso 3 posiciones J1, J2 -conectores de tipo-BNC T1 -Transformador de aislación (relación 1 a 1 con bobinado secundario de 6,3V). Varios
Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, cables, estaño, etc.
Verificador de Bobinas y Arrollamientos tos, o cualquier otra pérdida entre un arrollamiento y el centro del transformador. Dada su baja impedancia, el verificador no producirá la figura de espiral acostumbrada cuando se aplique a un arrollamiento en forma perpendicular. Más bien producirá un rastro resonante característico. De cualquier modo, cada mitad de un arrollamiento de culata vertical u horizontal puede ser revisado separadamente, y luego se pueden comparar los rastros de cada arrollamiento para alcan-
Figura 2
zar una operación apropiada. Si los dos rastros son similares, el arrollamiento está en buenas condiciones. Recuerde que el arrollamiento probado debe estar aislado del resto del circuito, asegúrese de desconectar cualquier arrollamiento paralelo, resistores de extinción o capacitores antes de realizar esta prueba, o de otro modo afectará la salida del rastro del osciloscopio. Como todas las pruebas de inductancia, este verificador tiene sus limitaciones. Por ejemplo, no será una gran ayuda si desea probar los arrollamientos de las bobinas RF y FI. Aún cuando no es factible una revisión directa de los arrollamientos de baja impedancia de estos dispositivos, los secundarios de transformadores de salida o los de filamento de los transformadores de potencia, una prueba indirecta a través de sus lados de alta impedancia puede resultar útil. El verificador de inductancia también puede operar en otros dispositivos: balastras de luces fluorescentes; y los arrollamientos de diferentes motores universales, fraccionados, de caballos de fuerza o aún en filtros de suministros de potencia. Advierta que siempre le resultará necesario ajustar la llave de rango, S2, en las posiciones bajo, medio o alto. Cuanto más baja sea la impedancia a medir, necesitará un rango más alto. ☺
Club Saber Electrónica 21
M O N T A J E Antes de comenzar a construir equipos de radio es necesario desarrollar una serie de pequeños instrumen- tos que nos permitan acceder a medidas que no son posibles con un simple multímetro. En esta misma edi- ción se presenta un frecuencímetro simple y económico, que puede medir con comodidad más de 30MHz. En este caso explico cómo construir con componentes comunes un medidor de inductancias. Permite fabricar bobinas para circuitos sintonizados de la mejor calidad, dado que no es posible armar buenos equipos sin bue- nos filtros de entrada, y para eso debemos poder medir ciertos parámetros que sin instrumental es imposible, y como el instrumental específico es caro... lo construimos y de paso estudiamos la teoría de los circuitos.
Autor: Guillermo H. Necco (LW3DYL)
MEDIDOR DE INDUCTANCIAS INTRODUCCIÓN Uno de los principales problemas en la construcción de equipos para radioaficionado es poder hacerlos duplicables, esto es, que así como yo lo puedo armar y calibrar en mi taller de Burzaco (Bs. As., Argentina) también debe poder hacer lo mismo un estudiante de Colombia o un aficionado de México. Es por eso que utilizo para mis proyectos transistores e integrados comunes y corrientes, fácilmente accesibles en todas partes. Pero mis buenas intenciones chocan contra una pared al momento de fabricar una bobina. Normalmente puedo decir “15 espiras de alambre de 1mm sobre forma de 5/8 de pulgada” y pienso que todo el mundo la va a poder hacer, pero... ¿y si tengo una forma distinta?, ¿y si tengo un alambre diferente? ¡Y no hablemos de bobinar sobre ferritas o toroides! En esos componentes la disparidad de características es enorme! ¿Cómo puedo superar este escollo? Simple: en todos mis circuitos doy el valor de la inductancia, sólo tenemos que construir este simple inductómetro, que además funciona como genera-
22 Club Saber Electrónica
dor de RF (radiofrecuencia) y calibrador de filtros de entrada, conseguir una forma, un poco de alambre, bobinar, medir y listo, ya tenemos una de las partes más delicadas del equipo en condiciones. Aclarado este punto importantísimo, pasaremos a una breve revisión sobre bobinas y circuitos sintonizados.
UN POCO DE TEORÍA Tomemos como ejemplo el circuito de la figura 1. Allí observamos un oscilador acoplado a una bobina de 10µHy por medio de un resistor de 10kΩ y a un condensador de 47pF en paralelo con ésta.
Figura 1
Medidor de Inductancias Figura 2
como resonancia del circuito y puede calcularse con la fórmula: 1.000 f = –––––––– ––– 6.28 √ LC f: en MHz,
L: en µHy,
C: en pF
Ahora bien, si queremos escuchar una emisora en una frecuencia determinada y no otras calculamos un circuito sintonizado de éstos y ya está... Pero no todo es tan fácil. Veamos algunos detalles: Si aplicamos una frecuencia de 7.5MHz con el A su vez todo el conjunto está acoplado a un voltíoscilador a una amplitud de 10V obtenemos en el metro de radiofrecuencia que sirve para medir la voltímetro una lectura de unos 5.5 Vp (de pico). Si tensión presente en los extremos del circuito. Si nos desplazamos hasta los 5.1MHz o los 10.7MHz hacemos correr el oscilador desde, digamos 1MHz la tensión cae a la décima parte (unos 0,55Vp). hasta 15MHz (lo pueden hacer con el Bode Plotter Estos son los puntos de -20dB (la tensión cae 10 del Workbench) observaremos que la tensión hace veces), una emisora de 1kW en 5,1MHz se escuun pico en la zona de los 7.5MHz. cha 10 veces menos fuerte que una de 7,5MHz. Si nos alejamos a 2MHz tendremos apenas 0,135Vp y en 15MHz será de 0,2Vp, como muestra la figura 2. Habrán notado el detalle de que el oscilador y el voltímetro se conectan a la carga por sendas resistencias de 10kΩ. Probemos ahora haciendo el mismo trabajo pero con resistencias de 500 ohm, de acuerdo a la figura 3. Aquí notamos que en la frecuencia de resonancia (7.5MHz) la tensión es de 9.5Vp pero en 5.1MHz y en 10.7MHz ya no es 10 veces menor, Figura 3 sino que es ahora de 7.5Vp. Los puntos de 20dB están ahora en 750kHz y en 65MHz, con 0,96Vp. Como vemos en la figura 4, este cirEsto quiere decir que una emisora en esa frecuito no es tan efectivo como el anterior, dado que cuencia va a generar más tensión que una supones mucho más ancho. Con esto observamos que gamos en 1.4MHz u otra en 14MHz. Esto hace que este tipo de circuitos sintonizados deben cargarse escuchemos una frecuencia (la de sintonía) y no con alta impedancia para que sean efectivos y puetodas las demás. Este pico de tensión se conoce dan discriminar eficazmente las emisoras. Comparando las dos figuras vemos que la primera es más aguda que la segunda, Figura 4 siendo entonces de mejor calidad para el propósito al que son destinadas. Esto se mide con el factor de mérito o factor de calidad Q. Hay que detallar que en todo circuito sintonizado, además de la inductancia y la capacidad hay también presente resistencia. Hasta más o menos los 30MHz la resistencia se encuentra principalmente en el alambre
Club Saber Electrónica 23
Selección de Montajes Electrónicos Figura 5
de la bobina y en frecuencias superiores por la pérdida en el dieléctrico del capacitor, que es equivalente a una resistencia en el circuito. El Q (factor de mérito o de calidad) de un circuito es el valor de la reactancia (ya sea capacitiva o inductiva) del circuito dividida por la resistencia del mismo. X Q = ––––– R Una forma clásica de construir una bobina con alto Q es bobinarla con alambre grueso, para que de este modo tenga menos resistencia. Pero para lograr mayor agudeza en la sintonía se utilizan bobinas con núcleo de ferrita. La inclusión de este elemento hace que aumente notablemente el factor de calidad del inductor, pero crea el inconveniente (para el que no tiene instrumental específico) que las características de la bobina varían de acuerdo a la permeabilidad del núcleo. Este último inconveniente se puede solucionar fácilmente construyendo un simple pero efectivo medidor de inductancia que ya mismo paso a describir.
DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO En la figura 5 podemos ver el circuito completo del medidor. Este es un instrumento doble, la primera etapa es un oscilador de radiofrecuencia, que cubre aproximadamente entre los 2 y los 6MHz, de modo que a la mitad de su recorrido se encuentre la banda de 80 metros (3,5 a 3,75MHz). Hice entonces una salida como para poder calibrar los filtros de entrada del equipo QRP o para poder probar la etapa de potencia, entre otras cosas. Este oscilador es un Hartley, que funciona muy
24 Club Saber Electrónica
bien en bajas frecuencias, da una onda senoidal muy pura, arranca siempre y es extremadamente sencillo, lo que lo hace ideal en un proyecto para principiantes, dado que una de las cosas más feas que le pueden suceder al aficionado novato es armar algo y que no funcione, o que lo haga con dificultad. Todavía recuerdo algunas de mis frustrantes primeras experiencias, en una época que casi no había instrumental y la bibliografía era para entendidos. Menos mal que abandonaba los proyectos sólo por un tiempo (hasta que se me fuera el enojo) y luego perseveraba nuevamente hasta que funcionaran bien. Regresando al oscilador, éste tiene como elemento activo un transistor FET (Field Effect Transistor ó Transistor de Efecto de Campo) tipo BF245, que es muy común, barato y de fácil adquisición. El circuito sintonizado es una bobina de 13µHy hecha con un tubito de papel de fax que tiene 1,5 cm de diámetro, al cual le bobiné 48 espiras de alambre para transformador de 0,70mm2 con una derivación a las 14 espiras del lado de masa. Todo el bobinado ocupa unos 4 centímetros. Para variar la sintonía utilicé una sección de un condensador variable de radio vieja, que tiene una capacidad de 410pF. La salida de este oscilador genera 6Vpp y para evitar cargarlo, lo que provocaría inestabilidades y hasta el apagado del mismo, le sigue una etapa buffer con un transistor BC547 que le permite excitar otros circuitos sin inconvenientes. La salida de este buffer va a una resistencia de 100 ohm que por medio de una ficha RCA me permite salir al exterior, en caso de utilizar solamente el oscilador para el caso de necesitar ajustar un filtro, por ejemplo. Hay una llave a palanca que permite desconectar el oscilador del inductómetro. A la salida del buffer tenemos el corazón del instrumento. Vemos que del emisor del transistor
Medidor de Inductancias Figura 6
BC547 sale un capacitor, al que le sigue una resistencia de 4.700 ohm. Este conjunto es así para presentar una alta impedancia al circuito sintonizado (recordemos la diferencia entre la figura 2 y la figura 4). Le sigue una llave de 3 posiciones con diferentes capacidades y los bornes para la bobina a medir, una resistencia de 4.700 ohm (por la misma razón de la alta impedancia) y entra a un bloque de ganancia (típicamente 25 dB, unas 15 veces) hecho con dos transistores BC547 que excita un instrumento cuya medida es en forma logarítmica, que nos permite un mayor rango de mediciones. En mi caso utilicé un humilde vúmetro de un grabador viejo. Este bloque medidor tiene a su vez acceso desde el exterior con otra ficha RCA para el caso de utilizarlo en forma independiente. El principio de funcionamiento del sistema es el siguiente: en los bornes marcados Lx colocamos la
bobina que deseamos medir. Seleccionamos con la llave de 3 posiciones uno de los condensadores y barremos con el oscilador desde 2 hasta 6MHz. En algún momento, la aguja del vúmetro va a subir y bajar. Ese es el punto de resonancia del circuito sintonizado. Dejamos entonces el oscilador en el punto en que la aguja deflexiona al máximo y procedemos a medir la frecuencia. Si armaron el frecuencímetro digital les será fácil cumplir con la tarea. Si no lo hicieron sugiero que con paciencia vayan buscando un amigo con receptor banda corrida (puede ser en un Radio Club) y anoten en la carátula del aparato los valores de frecuencia mezclándola con el OFB (oscilador de frecuencia de batido) cada, por ejemplo, 500kHz y marcando con más detalle la banda de 80 metros (3,5 a 3,75MHz). Una vez medida la frecuencia, podemos saber la inductancia por medio de la siguiente fórmula:
Club Saber Electrónica 25
Selección de Montajes Electrónicos
Transistores: 1 BF 245 3 BC 547
2 de 1k Ω 1 de 27k Ω 1 de 470 Ω 2 de 4k7 1 de 100k Ω
Resistencias : 6 de 100 Ω 1 preset 500 Ω 1 de 10k Ω 1 de1M Ω 3 de 220 Ω
Capacitores: 1 de 27 pF cerámico 2 de 47pF cerámicos 1 de 150pF cerámico 1 variable de 470pF 2 de 1nF cerámicos
Lista de Materiales
25.330 L = –––––––f2 x C L = en µHy
C = en pF
f = en MHz
Como sabemos el valor del capacitor (es uno de los que seleccionamos con la llave de 3 posiciones, cuyo valor también debemos colocar en la carátula del equipo) y sabemos el valor de la frecuencia (por medio del frecuencímetro o la lectura en el frente) nos queda solamente hacer un pequeño cálculo y ya tenemos el valor de la inductancia. Puede parecer engorroso, pero detengámonos en el siguiente razonamiento: un medidor de induc-
26 Club Saber Electrónica
9 de 0,1µF cerámicos 1 electrolítico opcional para fuente
Varios: 1 llave palanca, 1 llave 3 posiciones, 2 borneras, 2 fichas RCA, 1 vúmetro, 1 tubito de rollo de fax, 1 metro de alambre de 0,70mm2, etc.
tancia profesional o un Qmetro son carísimos y difíciles de conseguir. Aquí con este aparatito no gastamos mucho dinero, más el costo de una simple calculadora (que se puede pedir prestada) y obtenemos un resultado con buena precisión. Con esto hacemos cumplir un viejo axioma que dice “Tiempo tengo,... dinero no”. Y podremos entonces encarar la parte más divertida, que es la específica de radiofrecuencia sin temores al fracaso o al mal funcionamiento. Como detalle cabe observar que el preset que está en serie con el vúmetro hay que experimentarlo, porque depende de lo “duro” que sea el instrumento. En mi caso utilicé uno de 500 ohm. Para calibrarlo hay que encender el equipo sin colocarle ninguna bobina y regular el preset para que el instrumento llegue a fondo de escala. ☺
M O N T A J E A lo largo de los años hemos publicado muchos cir- cuitos encargados de probar el estado de diodos y transistores, sin embargo, el circuito que propone- mos permite verificar el estado cuantitativo y cualita- tivo de los componentes, indicando una ganancia estática estimada en el caso de los transistores. Debe tener en cuenta que los transistores bipolares siguen siendo “vigentes” en la electrónica actual a tal punto que no existirían integrados si no fuese por estos componentes.
Horacio Daniel Vallejo
COMPROBADOR DE SEMICONDUCTORES INTRODUCCIÓN
La figura 2 ilustra la acción de la juntura P-N. El material denominado P contiene un porcentaje Nuestro circuito permite medir el estado de tranextremadamente pequeño (del orden de 0,00011%) sistores y semiconductores en general, ya sea en de átomos impuros (con una valencia +3). Estos forma pasiva o dinámica. Pero antes de describir átomos también llamados aceptores están repreel funcionamiento del equipo, veamos un poco la sentados en la figura 2 como círculos con signos teoría de bandas de energía, tema que se describe negativos. Con cada átomo aceptador se observa con mayor dedicación en el tomo 4 de la un hueco representado con un signo positivo. Enciclopedia de Electrónica Básica (figura 1) que Por otro lado, en el material N de la figura 2 se puede bajar gratuitamente de tienen los átomos de valencia +5, nuestra web: www.webelectrorepresentados por los círculos con nica.com.mx, dirigiéndose al signo positivo. Los electrones ícono password e ingresando la libres, debidos a estos átomos clave: encic4. denominados donores, se muestran con los signos negativos. Es importante hacer notar que tanto la oblea de material P como la de LA JUNTURA P-N material N son eléctricamente Decimos que el diodo es un neutras. Ocurre una redistribución elemento electrónico por el cual de cargas cuando las dos obleas circulará la corriente en una de materiales semiconductores se dirección, mientras que no perconectan. Algunos de los electromitirá el paso de dicho flujo en la nes libres del material N se transdirección opuesta. fieren al material P y se produce Este dispositivo se forma un fenómeno de recombinación cuando se combina una oblea de con los huecos en exceso. semiconductor tipo N con una A su vez algunos de los huecos Figura 1 oblea de semiconductor tipo P. del material P viajan al material N
Club Saber Electrónica 27
Selección de Montajes Electrónicos y se recombinan con electrones libres. Como resultado de este proceso, el material P adquiere una carga negativa; y el material N una carga positiva. Esta redistribución de cargas se muestra en la figura 3. Figura 2 El proceso por el cual las cargas cruzan la juntura se denomina difusión, y como consecuencia, a ambos lados de Figura 3 la juntura se forma una región o zona de carga espacial por la cual se formará una diferencia de potencial a través de dicha juntura. La rotura del equilibrio en una juntura P-N ocurre generalmente mediante la aplicación de un potencial externo. En la figura 4 se visualiza el efecto de dicho potencial sobre la juntura. En el diagrama 4.A la juntura sin polarización está en equilibrio. Consecuentemente la corriente que atraviesa la juntura debe ser nula, pues el circuito está abierto. dad de la unión es tal que tiende a alejar los huecos En el diagrama 4.B, la polarización directa dis(o lagunas) del material P, y los electrones del minuye la barrera de potencial de la juntura. La material N de la juntura. Ahora, la barrera de potencorriente externa del circuito será, por consiguiente, cial en la juntura reduce el flujo de portadores muy grande. En el diagrama 4.C, la polarización mayoritarios (huecos en la región P y electrones en inversa externa aumenta la barrera de potencial de la región N). la juntura, sólo quedará en el circuito una corriente Se establece, por lo tanto, una pequeña prácticamente nula, determinada por los portadores minoritarios, que darán lugar a la corriente inversa corriente que se denomina corriente inversa de saturación y se la designa como Is. La corriente Is del diodo. se incrementará con el aumento de la temperatura, La característica principal de una juntura P-N pero será independiente de la tensión inversa aplies la de que constituye un rectificador que permite cada. Al aplicar una tensión directa, el potencial que un flujo fácil de cargas en una dirección, pero que se establece en la juntura disminuye considerablese opone a la circulación en la dirección opuesta. mente, con lo cual los huecos se moverán de Consideremos ahora cualitativamente la acción izquierda a derecha y constituirán una corriente en como rectificador: la misma dirección que los electrones que se mueCon polarización inversa (ver figura 5), la polari-
Figura 4
28 Club Saber Electrónica
Comprobador de Semiconductores En estos casos, resulta útil tener un aparato que nos permita saber rápidamente si el transistor es útil o está quemado y qué ganancia tiene, aproximadamente. Como la indicación de la ganancia del transistor bajo prueba se indica con el encendido de un diodo led, si en la primera escala se encendiera el diodo led que indica una ganancia de 300, podremos afirmar que su ganancia no es inferior a 300 ni mayor de 350, porque en este segundo caso se habrían encendido tanto el diodo led del 300 como el de 350. Si se encendiera el último diodo led del circuito de la figura 6, que indica una ganancia de 500, convendrá pasar a la segunda escala para comprobar si su ganancia es mayor, es decir, de 600 ó 700. Aunque este aparato es capaz de indicar una ganancia de modo muy aproximado, siempre será más útil que aquellos aparatos que sólo indican si un transistor está quemado o funciona. Con respecto al circuito eléctrico, cuyo esquema se muestra en la figura 6, para evitar variaciones en la lectura, necesitamos obtener una tensión estabilizada, lo que se consigue obtenido de la pata 7 conectada a la pata 6 del integrado LM.3914 (ver IC2), la tensión estabilizada de referencia de 1,2 Figura 5
ven de derecha a izquierda. Por consiguiente, la corriente resultante que atraviesa la unión es la suma de las corrientes de los huecos y de los electrones. Recordemos que el movimiento de huecos es en sentido figurado, ya que hay un desplazamiento de cargas que asemeja el movimiento de las lagunas.
TEST DE GANANCIA DE TRANSISTORES Es muy frecuente que el técnico se encuentre con circuitos que poseen transistores sin denominación, por lo tanto, no se puede saber si se trata de un transistor PNP o NPN, ni si aún funciona o está defectuoso.
Figura 6
Club Saber Electrónica 29
Selección de Montajes Electrónicos volt que suministra este integrado. Esta tensión se aplica a la pata no inversora 3 del operacional del CI1 - A. Este operacional lo utilizamos como amplificador CC con una ganancia de aproximadamente 6 veces, luego en su salida tendremos disponible una tensión perfectamente estabilizada de aproximadamente 7V. Esto significa que, si colocamos una batería de 9V y su tensión desciende por el desgaste, la alimentación del circuito permanece en 7V. Esta tensión estabilizada de 7V se aprovecha para alimentar los transistores Q1 y Q2, utilizados como generadores de corriente continua. Q1 se emplea para verificar transistores NPN (por eso es PNP), mientras que con Q2 se verifica el estado de los transistores PNP. D1 y D2 se utilizan para tener en la base una tensión de referencia negativa de aproximadamente 1,3V, respecto de su emisor, mientras que D3 y D4, conectados entre la base del transistor Q2 y la masa, se utilizan para tener en la base una tensión de referencia positiva de aproximadamente 1,3V, con respecto a su emisor. Para el análisis del circuito, observe que los colectores de Q1 y Q2 se conectan a las bases de los componentes a probar. Al colocar en los tres bornes EBC (arriba) un transistor NPN, su base será inmediatamente polarizada positivamente (respecto de su emisor) por la tensión que hay en el colector de Q1. Cuanto más alto sea el b de este transistor, más descenderá la tensión positiva en su colector. La tensión que hay en el “Colector” del transistor bajo prueba será aplicada a la pata de entrada inversora 6 del operacional IC1/B, utilizado como amplificador diferencial inversor de modo que al descender la tensión en el colector como consecuencia de un aumento del beta (b), en la pata de salida 7, la tensión aumentará. Esta tensión, que de un mínimo de 0,24V puede subir hasta un máximo de
30 Club Saber Electrónica
Figura 7 - La figura está al 80% de su tamaño real.
Comprobador de Semiconductores 2,5V, será aplicada a la pata de entrada 5 del integrado IC2 que funciona como "voltímetro" y que hará que se encienda uno de los diez diodos led, el correspondiente al valor de tensión aplicado a su entrada. La resistencia R13 dividirá por dos el valor de la tensión de salida del operacional, por lo cual, cuando en la salida de IC1/B haya la mínima tensión de 0,25V, a la entrada del LM.3914 llegarán sólo 0,125V y cuando haya la máxima tensión de 2,5V, a la entrada del LM.3914 llegarán sólo 1,25 volt. Aplicando a la entrada de IC2 una tensión de 0,12 V se encenderá el primer diodo led, con una tensión de 0,24V se apagará el primer diodo led y se encenderá el segundo diodo, con una tensión de 0,36V se encenderá el tercer diodo led y así sucesivamente, hasta que con una tensión de 1,2V se encenderá sólo el décimo y último diodo led. Si ahora se prueba un transistor insertado en los tres bornes "EBC", correspondientes a un transistor PNP, su base será de inmediato polarizada negativamente (respecto de su emisor) por la tensión que hay en el colector de Q2. Cuanto más alto sea el b de este transistor más subirá la tensión en las terminales de las resistencias R3-R4. Esta tensión se aplica a la pata 5 del integrado IC2 mediante la resistencia R16, que dividirá por dos su valor, de la misma forma que se ha explicado anteriormente. El doble interruptor S2/A - S2/S3 se utiliza para comprobar los transistores que tengan un beta comprendido entre 50 y 500, si no se cortocircuitan R1 - R4, y los transistores que tengan un beta comprendido entre 100 y 1.000 cuando cortocircuitemos las dos resistencias R1 - R4. Con P1 y P2 se ajustan las corrientes a aplicar en las bases de los transistores bajo prueba. El circuito impreso correspondiente a nuestro dispositivo, se muestra en la figura 7. Tanto el armado como el ajuste del dispositivo Lista de Materiales CI 1 – LM358 – Doble amplificador operacional CI 2 – LM3914 – Circuito integra- do Q1 – BC558 – Transistor PNP de uso general Q2 – BC548 – Transistor NPN de uso general D1 a D4 – 1N4148 – Diodos de se-
no requiere cuidados especiales. La mejor solución para ajustar los dos trimpots es la de utilizar un mu ltímetro digital, situado en la escala de 200µA a fondo de escala de CC. Una vez alimentado el probador de transistores, conecten la punta negativa al borne “E” y la punta positiva al borne “B” del transistor NPN, luego giren el cursor del trimpot P1 hasta que se lean aproximadamente 10µA. Realizada esta operación, conecten la punta negativa al terminal “B” y la positiva al terminal “E” del transistor PNP, luego giren el cursor de P2 hasta leer una corriente de 1µA. Cuando no se sabe cuáles pueden ser las terminales EBC de un transistor, casi siempre se empieza por insertar las terminales al azar y luego se van cambiando hasta que se consiga encontrar la combinación que hace que se enciendan los diodos led. Si conectamos en este dispositivo un transistor y vemos que no se enciende ningún diodo led, podremos haber invertido las terminales EBC, por tanto, tendremos que realizar la correcta combinación hasta que veamos que se enciende algún diodo led. Si no logramos hacer que se encienda ningún diodo led, podremos probar insertando el transistor en los otros terminales; es decir, si lo hemos probado en la toma NPN, lo pasaremos a la PNP o viceversa y, si de este modo los diodos led siguen apagados, podremos concluir que el transistor está quemado o que tiene un beta inferior a 50. No se prenderán los leds si interconecta un transistor NPN en los terminales correspondientes a un PNP y un transistor PNP en los bornes NPN, tampoco si invierten el terminal emisor y el colector. Debe tener presente que si comprueban transistores de elevada potencia (generalmente de audio) con ganancias inferiores a 50, los diodos led no se encenderán, incluso si los transistores funcionan correctamente. ☺
ñal S1 – Interruptor simple S2 – Interruptor inversor S3 – Interruptor inversor R1 a R4 – 180 Ω R5, R6 – 33k Ω R7 – 4k7 R8 – 120k Ω R9 – 5k6 R10 – 12k Ω R11, R12, R15 – 100k Ω
R13, R14, R16 – 47k Ω P1, P2 – Pre-set de 50k Ω L1 a L10 – Leds de 5 mm color ro- jo
Varios: Placa de circuito impreso, gabine- te para montaje, caimanes para la prueba de transistores o conecto- res (a elección), fuente de alimen- tación, etc.
Club Saber Electrónica 31
M O N T A J E Usar un televisor como osciloscopio es una idea tan anti- gua como la misma existencia de la televisión. El hecho de usar en los comienzos de la TV, tubos de blanco y negro de reducido tamaño hacía esta idea aún más atractiva que hoy día cuando la gran mayoría de los televisores y moni- tores son de color, cuando el osciloscopio por naturaleza es monocromático, ya sea verde sobre fondo negro o negro sobre fondo blanco. El autor tuvo oportunidad de experimentar con este concepto desde 1970, aproximada- mente, y puede suministrar algunas sugerencias e indica- ciones nuevas y antiguas, pero válidas aún hoy.
Autor: Egon Strauss
VIDEOSCOPIO: HAGA UN OSCILOSCOPIO CON SU TELEVISOR OSCILOSCOPIO VERSUS TELEVISOR
Ambos tipos de equipos poseen etapas y componentes en común: un tubo de imagen, su fuente de alimentación, los circuitos de deflexión y los circuitos de señal. Si bien en el caso del televisor la señal entra por el conjunto de grilla y cátodo modulando el haz electrónico y en el caso del osciloscopio la señal entra por las etapas de deflexión, ambos requisitos pueden ser satisfechos con cierta facilidad. En la figura 1 vemos el esquema básico de un osciloscopio y en la figura 2 vemos el esquema básico del conjunto para un receptor de TV. Se observa que en realidad los componentes críticos son muy parecidos. La mayor diferencia es el agregado de etapas en el televisor que en el osciloscopio no se necesitan. Una diferencia importante es, sin embargo, el hecho que los tubos de imagen del televisor son del tipo de deflexión magnética, mientras que en el osciloscopio se suelen usar tubos de deflexión electroestática. Esto facilita en el osciloscopio el uso de bases de tiempo (barrido horizontal) de frecuencia variable, mientras que en el televisor esta frecuencia es fija y determinada prima facie por las normas respectivas de cada país. Sin embargo, si destinamos el osciloscopio a usos específicos, esta característica no constituye un impedimento. Si usamos el
32 Club Saber Electrónica
osciloscopio para la calibración de televisores, hasta es posible lograr la visualización de la curva de respuesta de FI en la misma pantalla del televisor que estamos calibrando. Si el uso del osciloscopio es para comprobaciones de audio u otras aplicaciones de baja frecuencia, habrá que estudiar la situación un poco más detenidamente, pero se puede llegar a soluciones aceptables. Figura 1
Medidor de Inductancias televisor y darle nueva utilidad como osciloscopio, y la otra es tomar como base una aplicación determinada del osciloscopio a construir y buscar un modelo de televisor que más se adapta a estos requisitos. Creemos que la opción Nº 1 es la más frecuente y la más económica. La opción Nº 2 es generalmente más costosa y sobre todo, no siempre realizable con el material disponible. Recuerde, que no es muy conveniente tener que gastar por ejemplo 250 dólares en un televisor para transformarlo en osciloscopio y el osciloscopio para esas prestaciones a lo mejor vale solo $ 180 dólares. Conviene verificar cuidadosamente todos los aspectos. Si le aseguramos que con sólo $15 dólares podrá transformar un TV blanco y negro (cuyo costo será de unos 40 dólares) para convertirlo en un osciloscopio de pantalla grande de baja frecuencia, útil para la mayoría de aplicaciones en la reparación de equipos electrónicos. Las limitaciones suelen estar generalmente en dos áreas: frecuencias de la base de tiempo y respuesta del amplificador vertical que es el que recibe la señal a observar. En todos los casos existe alguna limitación y es necesario verificar estas limitaciones antes de entrar a realizar el proyecto.
Figura 2
En la presente nota ofreceremos varios enfoques para la solución del problema “televisor como osciloscopio” y el técnico podrá seleccionar el tipo que desea usar, según sus necesidades y según los componentes disponibles. Debemos señalar que en realidad el modelo de televisor que se usa para este proyecto es de poca importancia, ya que no sólo pueden adaptarse modelos de estado sólido, sino también modelos valvulares. En cuanto a los modelos de estado sólido debemos recordar que muchos equipos poseen un grado de integración muy avanzado y poseen muy pocos componentes discretos. Pero esto tampoco es un inconveniente demasiado grande, solo debemos seleccionar muy cuidadosamente los lugares de intersección que se necesitan en el circuito y su ubicación física en el chasis del televisor a usar. En cuanto a la ejecución del proyecto, tenemos desde luego en cuenta que un televisor es un equipo que usa altas tensiones en su interior y por lo tanto deben tomarse las precauciones necesarias para evitar descargas de toda índole, tanto desde componentes como tubo y flyback, como desde el chasis o puntos intermedios a masa o a otros equipos. En todos los lugares donde se aplican señales desde el exterior del osciloscopio o televisor, es necesario usar sendos capacitores de acoplamiento para evitar toda posibilidad de cortocircuitos o consumos excesivos. Un paso en falso puede destruir un tubo de imagen o lastimar alguna persona. En caso de duda, abstenerse. Esta simple regla debe seguirse en todos los casos, y no sólo en este proyecto de construcción. Para convertir un televisor en osciloscopio podemos proceder de dos formas diferentes: una es reciclar un televisor de blanco y negro en desuso como
OPCIÓN Nº 1
Trataremos en primer término un modelo de osciloscopio de usos varios, basado en un televisor de estado sólido de blanco y negro de 9 pulgadas. Este tipo de televisor es muy adecuado para el caso debido a que su tamaño es el justo para un uso en el taller del técnico, incluso con ventaja sobre el osciloscopio al tener este último generalmente no más de 5 pulgadas. El osciloscopio logrado con un enfoque de este tipo posee las siguientes características básicas:
* Base de tiempo: lineal con frecuencias entre 50Hz y 60Hz (16 a 20 milisegundos) * Amplificador vertical: requiere señales de entrada del orden de 1 volt o más. * Aplicaciones principales: frecuencias de audio o de baja frecuencia en general. * Ventaja principal: Reproduce fielmente las for-
Club Saber Electrónica 33
Selección de Montajes Electrónicos mas de onda aplicadas, sean sinusoidales o no (ondas cuadradas, diente de sierra u otras). En el caso que nos ocupa usaremos el circuito del barrido vertical y el bobinado vertical del yugo como base de tiempo lineal de 50/60Hz. Para ello es necesario sin embargo, girar el yugo 90 grados para que la posición de las bobinas verticales ocupe ahora la posición que antes ocupaban las bobinas horizontales del yugo. En las figuras 3, 4 y 5 vemos este aspecto. La figura 3 ilustra la situación que existe antes de iniciar los trabajos. La figura 4 muestra la situación al girar el yugo y la figura 5 muestra el yugo en su posición final y una bobina externa conectada en el lugar donde iba la bobina horizontal del yugo y que ahora está aún abierta para conectar a ella el circuito que permite aplicar una señal externa para su observación. La bobina adicional que se debe colocar en lugar del yugo es generalmente necesaria para que el circuito horizontal funcione correctamente y produzca la alta tensión necesaria en el flyback. Se puede usar algún yugo defectuoso en su reemplazo, ya que no cumple ninguna función propia, solo sirve para mantener el funcionamiento del resto del circuito horizontal. Lo que falta ahora es el circuito que permite la aplicación de la señal externa a observar al bobinado horizontal del yugo que ahora está en posición vertical. Este circuito debe ser un adaptador de impedancias y al mismo tiempo debe transformar una señal externa, débil y sin carga admisible, en una corriente de deflexión que aplicada a las bobinas horizontales del yugo (en posición vertical) desvía el haz electrónico hacia arriba y abajo en concordancia con la señal a observar. Se usa para esta tarea un circuito en base a transistores Darlington cuya transconductancia elevada permite efectuar este “trabajo” de corriente elevada sin cargar el circuito externo y desde luego, sin deformación de la forma de onda a observar. La presencia del circuito que vemos en la figura 6 cumple con estos requisitos. Los valores de los componentes son los siguientes: R1, R2 son de 10k Ω 1/4 watt, y R3 es de 100kΩ 1/4 watt (en serie con la entrada positiva conviene conectar otro resistor de 100k Ω). R4 y R5 son resistores de 5 ohm, a prueba de llamas, montados sobre disipadores térmicos con una disipación prevista de 50 watt. Q1 y Q2 son transistores Darlington NPN encapsulados en TO-3, del tipo 2N6578 o similares. Las condiciones de trabajo son 15 amperes y 120 watts, aproximadamente y por lo tanto pueden usarse diferentes tipos similares. En los manuales de reemplazos encontramos
34 Club Saber Electrónica
Figura 3
Figura 4
entre otros, los siguientes equivalentes: 2N6578, ECG2349, NTE2349, SK10122, BDX63B, BDX63C, BDX63C, BDX67C y BDX69. BDX69. La bobina L1 es la bobina de deflexión horizontal original que ahora funciona en posición vertical. Finalmente, el transistor Q3 es NPN y es del tipo 2N2222 o cualquiera de sus múltiples reemplazos directos (2N2222, ECG123A, NTE123A, BC107, BCY65E, 2SC395, SK3444, entre muchos otros). El último paso en el presente proyecto es la sincronización de la señal con la base de tiempo,
Figura 5
Medidor de Inductancias motivo por el cual se aplica la señal de sincronismo al amplificador vertical (los transistores Darlington) de la base de tiempo horizontal (antes vertical). En muchos televisores y monitores esta señal está marcada como “sinc vertical”, motivo por el cual no será difícil localizarla. En el circuito de la figura 6 esta conexión está marcada en el colector de Q3. La conexión de la señal a observar se realiza entre los puntos puntos “Entrada (+) (+) y Entrada (-)” a través del resistor indicado, cuyo valor debe variarse de acuerdo a la amplitud de la señal de entrada. El uso de un potenciómetro de 500k Ω puede ser útil para poder variar este valor fácilmente. Además es necesario usar sendos capacitores en las conexiones al exterior.. Capacitores de 0,25µF x 600 volt son aconexterior sejables para evitar toda posibilidad de cortocircuito entre el chasis del osciloscopio y del equipo en el cual se efectúa la observación. Puntas de prueba aisladas son una necesidad ineludible. Una aplicación típica sería la observación de la forma de onda de audio de baja frecuencia en un amplificador, comparando sucesivamente la forma de la señal de entrada y la existente en los bornes de conexión de la bobina móvil del parlante. Otras observaciones de formas de onda de baja frecuencia son factibles y en este aspecto existen numerosas posibilidades de aplicación. En algunos casos puede ser necesario agregar algún amplificador operacional en la entrada para obtener una amplitud suficiente para la desviación vertical en el osciloscopio. OPCIÓN Nº 2
El proyecto de la opción Nº 2 está destinado específicamente a un osciloscopio que se desea usar en la calibración del canal de FI de un televisor. Este tipo de ajuste está caído casi en desuso debido al uso de filtros cerámicos del tipo SAW (Surface
Acoustic Waves = Filtros de Ondas Acústicas Superficiales), que brindan una conformación de la curva de respuesta del canal de FI sin necesidad de ajustes adicionales. Sin embargo, no todos los equipos poseen este tipo de filtro y la construcción convencional con bobinas y trampas ajustables, es aún vigente en muchos casos. Además de esta aplicación específica es posible usar este osciloscopio para la observación de señales de baja frecuencia, pero en este caso debemos tomar en cuenta que la base de tiempo es fija de 50Hz (20 milisegundos) de forma sinusoidal, lo que en realidad permite la observación de figuras de Lissajou y no de formas de onda originales. originales. Las características básicas de esta versión son entonces las siguientes:
* Base de tiempo horizontal: sinusoidal de 50Hz (20 ms). * Amplificador vertical: El amplificador vertical ori- ginal del televisor. * Aplicación principal: Calibración del canal de FI de televisores con bobinas y trampas. * Ventajas principales: Prácticamente no usa materiales, sólo se efectúan algunos cortes de cone- xiones y puentes con clips en el circuito original. Otras ventajas adicionales son la inexistencia de límites en el tamaño del tubo de imagen monocro- mático que puede ser de 23 pulgadas o más. Para efectuar este tipo de modificación debemos localizar la etapa de salida vertical que en un televisor de bulbos es el tubo al cual está conectado el transformador de salida vertical y el yugo y en un televisor de estado sólido es el transistor o el circuito integrado al cual está conectado el bobinado vertical del yugo de deflexión. Se localiza la entrada a esta etapa y se levanta su conexión para que esté flotando. A este punto se conecta el capacitor capacitor de salida del amplificador de video donde este capacitor se une al cátodo del tubo de imagen. Se levanta del lado del cátodo del tubo y se conecta a la entrada del dispositivo de salida vertical, siempre a través del capacitor de salida de video. Esta conexión lleva entonces la salida de video a las bobinas verticales del yugo de deflexión. Si esta señal es originada en un generador de Figura 6 ajuste de FI, un generador de
Club Saber Electrónica 35
Selección de Montajes Electrónicos barrido, la imagen visible en la pantalla será la correspondiente a la curva de respuesta de FI. Para lograr la base de tiempo es necesario desconectar las bobinas horizontales del yugo de su lugar de conexión convencional. En algunos equipos puede ser necesario reemplazar este bobinado en el televisor con una bobina falsa, similar al caso anterior, pero en muchos equipos esto no es necesario. Se puede realizar una prueba muy sencilla, pero con sumo cuidado. Desconecte las bobinas horizontales de su lugar de conexión original, baje el brillo al mínimo y encienda el televisor. Levante cuidadosamente el brillo hasta ver en la pantalla una línea vertical iluminada. Si esta línea no aparece, será necesario usar una bobina falsa en lugar del yugo horizontal. Si la línea vertical aparece, no hace falta hacer nada. Las bobinas horizontales del yugo son conectadas ahora un extremo a masa y el otro extremo a unos 6 volt alterna. En un televisor de bulbos esta tensión está disponible en los filamentos de los bulbos, en un televisor de estado sólido habrá que buscar una tensión adecuada en el transformador de poder de la fuente, donde muchas veces existen tensiones de 6 a 12 volt alterna. En caso de no encontrar nada adecuado, será necesario usar algún pequeño transformador externo. El uso de 6 a 12 volt alterna para lograr la deflexión horizontal en un tubo de imagen de 23 pulgadas puede parecer demasiado bajo, pero un pequeño cálculo permite hallar que esto no es así. Una tensión de 6 volt posee un valor de cresta a cresta de: 6 x 2,8 = 16,8 volt En 12 volt el valor asciende al doble, 33,6 volt. Esta tensión es aplicada a las bobinas de deflexión horizontal del yugo que poseen una resistencia interna del orden de los 20 ohm. Los valores de inductancia no intervienen en este caso debido a su reducido monto en 50 Hertz. Con 20 ohm tendremos una corriente de desviación de: 16,8V / 20Ω = 0,84A y 33,6V / 20Ω = 1,68A Ambos son valores más que suficientes para lograr una deflexión adecuada en un tubo de imagen monocromático de cualquier tamaño. Al efectuar el ajuste con el generador de barrido se ajusta solo en forma convencional los controles de frecuencia, fase y amplitud de la señal para poder lograr en la pantalla directamente la respuesta de
36 Club Saber Electrónica
frecuencia intermedia del televisor. El método es apto también para otras aplicaciones, pero es necesario recordar que el barrido es sinusoidal y no lineal, lo que puede limitar algunos casos de aplicación. Uno de los aspectos importantes de este segundo método es el hecho que es aplicable a virtualmente cualquier tipo de televisor monocromático, debido a que se usan solo puntos fácilmente accesibles y los únicos elementos extraños son tres puentes (jumper) de alambre fácilmente colocables con sus caimanes. Si bien esta opción fue creada específicamente para la calibración del canal de FI de televisores, es factible introducir unas sencillas modificaciones para hacerlo apto para la observación de otras formas de onda. Concretamente sugerimos dejar la conexión a la etapa de salida vertical abierta y conectarla a través de un capacitor de 0,25µF x 600 volt al exterior del osciloscopio como entrada de señal a observar (barrido vertical) y además no modificar las conexiones del yugo horizontal. Estas deben quedar como previstos originalmente con una frecuencia de barrido lineal de la base de tiempo de 15 kilohertz (64 microsegundos). En este caso se puede observar con toda comodidad señales superiores a los 15kHz, hasta unos 200kHz, aproximadamente. Al tener una base de tiempo lineal, una señal sinusoidal de 15kHz aparecerá como un ciclo sinusoidal y los múltiplos de esta frecuencia agregarán cada vez un ciclo más (30kHz son dos ciclos, 150kHz son 10 ciclos, etc.). La amplitud de la señal de entrada puede ser del orden de 1 volt cresta a cresta, aproximadamente. Esta aplicación es más que nada para fines didácticos y para enseñar el uso del osciloscopio. Para fines prácticos vemos que en audio el alcance es muy alto y en RF muy bajo, pero puede existir interés en ver una o más ondas sinusoidales en una pantalla de 23 pulgadas, por ejemplo. CONCLUSIONES
Los dos métodos presentados son aptos también para su aplicación eventual en televisores de TV Color, tal vez algún modelo con un tubo de imagen tricolor defectuoso cuya única alternativa seria el cambio del tubo de imagen, cuyo costo no se justifica. En este caso antes de descartar el televisor por completo, puede valer la pena buscar la forma de transformarlo en un osciloscopio de alcance limitado, usando solo uno de los tres fósforos del tubo defectuoso. Es una propuesta un poco peregrina, pero vale la pena tenerla en cuenta. ☺
M O N T A J E Presentamos un sencillo pero eficaz “rejuvenece- dor” de TRCs que puede brindar excelentes resulta- dos, especialmente en aquellos tubos “viejos” que se encuentran agotados presentando una imagen con colores distorsionados. El circuito se ha reali- zado en base a un trabajo publicado hace tiempo en Saber Electrónica teniendo en cuenta la corriente requerida por los tubos con tres cañones. Antes de efectuar su reemplazo, que sin duda es la parte más costosa del aparato, se puede intentar una "opera- ción de rejuvenecimiento" para prolongar por algún tiempo la vida del televisor, sin necesidad de un gasto mayor como es el cambio del tubo. Autor: Federico Prado
EACTIV CTIVADOR ADOR DE SENCILLO REA TUBOS DE RAYOS CATÓDICOS
L
Justamente, el aparato que describimos en este os tubos de rayos catódicos de los televisores artículo cumple con este propósito, aplicando una o TRCs operan con la emisión de un haz de cierta tensión de estímulo al tubo por algún tiempo electrones, los que, atraídos por la alta tenmás. Este tiempo de más dependerá de su estado: sión, producen un punto luminoso en la pantalla. es decir de la existencia, o no, de cierta cantidad de Los cátodos de estos tubos están recubiertos con sustancia en el cátodo capaz de liberar electrones. una sustancia alcalina que posee muchos electroUn tubo muy gastado, donde esta sustancia ya no nes libres que al ser calentados producen la "nube exista, lamentablemente no aceptará reactivación, electrónica" responsable de los innumerables elecy, en este caso, no habrá otra solución que su sustrones acelerados por el cañón hasta la pantalla. p antalla. La titución. diferencia entre los viejos tubos blanco y negro con Los filamentos de los TRCs se calientan, norlos modernos a color se basa en la parte construcmalmente, con una tensión de 6,3V bajo corriente tiva que, en lo que a emisión se refiere, posee tres que puede llegar a algunos amperes. cátodos y precisa una tensión alta de aceleración Obviamente, suponemos que Ud. posee conocimucho mayor en el caso de los tubos tubo s de TV a color. mientos sobre el funcionamiento del tubo de rayos Con el tiempo, la sustancia que recubre los cátocatódicos de un televisor, pero si desea información dos envejece, por lo que esta importante parte del sobre el mismo, puede recurrir a nuestra web: tubo va perdiendo su capacidad de emisión. www.webelectronica.com.mx y haciendo un clic Así, la cantidad de electrones libres que se en el ícono password debe ingresar la encuentran disponibles va en disminuclave celular191 (figura 1). También ción y la luminosidad de la imagen aclaramos que esta información la decae. puede obtener en el CD multimedia Una forma de "recuperar" la emisión “Curso Práctico de TV Color” de es con el calentamiento del cátodo por Editorial Quark del cual puede obtener encima de lo normal, a fin de reactivar su contenido en nuestra web o llalas sustancias existentes y prolongar, de mando al teléfono (en México) 0155 esta manera, su capacidad de liberar Figura 1 58 39 52 77 (su costo es de $70 M.N.) electrones para el haz.
Club Saber Electrónica 37
Selección de Montajes Electrónicos El cátodo del tubo está Figura 2 sometido a una tensión negativa de modo de formarse, por calentamiento del filamento, una nube electrónica a su vuelta, denominada "carga espacial". Polarizando una rejilla (la rejilla control, por ejemplo), o el ánodo, con una tensión positiva, los electrones son atraídos, produciéndose un haz electrónico. En condiciones normales de operación, en un tubo débil, los 6,3V utilizados en la alimentación son suficientes para calentar el cátodo al punto de producirse una buena liberación de electrones. Así, lo que se hace es calentar el cátodo por tiempos relativamente cortos, alimentando el filamento con tensiones mayores, a fin de reactivar la sustancia que libera los electrones. Repitiendo esta operación por períodos cortos se consigue reactivar el cátodo y, con eso, restablecer la emisión. El principal cuidado que deberá tenerse es no aplicar una tensión elevada en el filamento durante mucho tiempo, ya que ésta podría causar su quema. Otra precaución es la de no provocar en el cátodo corrientes excesivas con la emisión, a fin de no forzar al circuito a una disipación de potencia mayor que la admitida. El circuito posee un transformador, tiene su secundario dotado de varios secundarios (si bien pensamos en secundarios de 6,3V; 7V; 8,2V; 10V; 11,3V; 12V,5V y 165V; es posible utilizar otro transformador con diferentes tensiones bajas entre 6V y 12V y una tensión alta entre 150V y 230V). La selección de la tensión que se aplicará al filamento del TRC se hace por medio de una llave. Para un tubo débil, lo que se hace inicialmente Lista de Materiales
es seleccionar una tensión algo mayor que la normal, comenzando, por ejemplo, en 7V y dejando el aparato conectado durante cierto tiempo (2 a 4 minutos). En estas condiciones, se aplica vía X1, la tensión del secundario de alta tensión entre la rejilla de control del tubo y cada uno de los cátodos (R, G, B) o el que se encuentre agotado. En los semiciclos positivos (cuando la rejilla está positiva en relación al cátodo) se produce la emisión y circula una corriente por la lámpara y el miliamperímetro. En estas condiciones, la lámpara actúa como un limitador de corriente para protección del tubo. Así, tenemos la indicación de la emisión cuando se acciona S2 para lectura de corriente. Si esta corriente, luego de algunas repeticiones en ciclos de 2 a 4 minutos, no llegara a los 15mA de fondo de escala, se deberá repetir la operación con una tensión mayor de filamento, pasando a los 8,2V. Observe que la lectura de corriente, al accionarse S2, sólo debe hacerse sobre el final de los ciclos de 2 a 4 minutos de calentamiento del filamento.
más especificaciones) R1 - 470 Ω - resistor de 1/4W, 5% LED1 - LED rojo común X1 - 5W, 120V - lámpara común T1 - Transformador con primario M1 - 0-15mA - miliamperímetro 110/220V y secundario múltiple de F1 - Fusible de 2A 6,3V; 7V; 8,2V; 10V; 11,3V y 12,5V x S1 - Llave de 1 polo x 7 posiciones 3A y 165V x 100mA (ver texto para S2 - Llave HH
38 Club Saber Electrónica
S3 - Interruptor simple
Varios Caja para montaje, cables, soldadu- ra, ganchos para conexión al tubo, cable de alimentación, soporte para fusible, etc.
Sencillo Reactivador de Tubos de Rayos Catódicos Si llegáramos a los 11,3V o 12,5V y todavía no se lograra la corriente de fondo de escala, entonces, realmente, el tubo no podrá ser reactivado, por lo que tendrá que efectuarse su reemplazo. Cuanto más baja sea la tensión en la que se consiga la corriente de fondo de escala, más larga será la vida del tubo del televisor. En la operación de intento de reactivación del TRC, tensiones por encima de 10V pueden quemar el tubo, con lo que su cambio sería inevitable. Los ciclos de 2 a 4 minutos para intentar llegar a la emisión máxima pueden variar entre 3 y 5 veces. En la figura 2 puede observarse el diagrama completo del reactivador de TRC. La disposición real de los componentes aparece en la figura 3. El transformador debe tener arrollamiento primario de acuerdo a la red local y varios secundarios (los de baja tensión deben ser de 2A o 3A). Cabe aclarar que nosotros empleamos un viejo transformador perteneciente a un antiguo equipo de audio a válvulas pero nada impide utilizar otro con tensiones similares, de acuerdo a lo mencionado en este texto. La llave S1 es rotativa de 1 polo x 7 posiciones. S2 consiste en una llave HH conectada de forma tal Figura 3
que el filamento se desconecta cuando el miliamperímetro se conecta al circuito. X1 deberá ser una lámpara de 40W para 220V. En la red de 110V debe emplear una lámpara de 20W. El LED indicador de funcionamiento es opcional, y en su lugar puede utilizarse una lámpara piloto. La prueba consiste en verificar la presencia de tensiones con multímetro en los distintos puntos de este circuito. Para usarlo es importante identificar las terminales de filamento, cátodo y grada del TRC que deben ser reactivados. La operación deberá hacerse con cada cañón, conectándose su cátodo y rejilla correspondiente. La operación se hace de la siguiente manera: a) Hacer la conexión del aparato al TRC luego de haber conectado el televisor por lo menos 15 minutos antes. b) Conectar el selector de tensiones en 7V y dejarlo conectado al tubo por un lapso entre 2 y 4 minutos. c) Finalmente, accione S2 a fin de desconectar el filamento y conectar el miliamperímetro, midiendo la corriente. Si la corriente estuviera al final de la escala, entonces la emisión es buena. Si estuviera baja, habrá que repetir la operación. c) Leer nuevamente la corriente en el miliamperímetro. Si luego de haber hecho varias veces esta operación, con ciclos de 2 a 4 minutos, la corriente no llegará al final de la escala, se debe aumentar la tensión pasando a la posición de 8,2V. d) Repetir la operación hasta obtener la corriente de final de la escala. Si aún con 10V esto no se hubiere alcanzado, el tubo se encuentra realmente "agotado" y la reactivación es problemática. Para tensiones por encima de 10V, la operación es arriesgada, pudiendo producirse la quema del filamento. Recordamos que el proceso de rejuvenecimiento del tubo puede ser una operación sumamente riesgosa y hasta puede dañarlo permanentemente. ☺
Club Saber Electrónica 39
M O N T A J E Damos a continuación, el circuito completo y la lista de materiales del frecuencímetro pre- sentado en la edición anterior. Además se expone el circuito de un frecuencímetro con PIC que puede medir frecuencias desde algunos Hz hasta 99,999MHz
Guillermo H. Necco, LW3DYL Sebastián Herrera
FRECUENCÍMETRO DISCRETO Y FRECUENCÍMETRO CON PIC FRECUENCÍMETRO DISCRETO El frecuencímetro de la figura 1 fue descrito en la edición anterior de Saber Electrónica y aquí presentamos el circuito completo, las placas de impreso y la lista de materiales. El instrumento posee una etapa conformadora de entrada, que es la que adapta el mundo analógico al universo digital. Se emplea un amplificador de señal acoplado a un Trigger de Schmitt, que es un circuito que empareja y regulariza las ondas para poder ingresarlas al contador digital. Luego de tener la señal en condiciones para ingresar al contador digital la hacemos pasar por Figura 1
40 Club Saber Electrónica
una llave electrónica controlada por un reloj, que se abre a intervalos regulares, en este caso cada 1 segundo. Se intercala entre el contador digital y la presentación (los display de 7 segmentos) otra llave electrónica que se abre, dejando pasar los datos, cuando está alto el pulso de latch. Para poder observar la frecuencia que mide el contador digital tenemos que adaptarla a nuestros parámetros de lectura, esto es: los números del cero al nueve, esto se consigue en la etapa decodificadora que presenta la información en un juego de displays de 7 segmentos. El contador puede construirse en grupos de a dos, es decir, podemos contar de 00 a 99, de 0000 a 9999 o de 000000 a 999999 (en nuestro prototipo
Frecuencímetro Discreto y Frecuencímetro con PIC Figura 2
Club Saber Electrónica 41
Selección de Montajes Electrónicos Lista de Materiales 4 Displays de 7 segmentos cátodo común 4 Integrados CD4511 3 Integrados CD4518 1 Integrado CD 4018 1 Integrado 74LS132 1 Integrado 74LS90 1 Integrado CD4093 1 Integrado CD4011 1 Integrado CD 4040
1 Cristal de 3,579545MHz 2 Transistores BF199 2 Transistores BC548 5 Diodos 1N4148 1 Integrado regulador 7805 6 Capacitores electrolíticos de 10µF x 16V 5 Capacitores cerámicos de .1µF 1 Capacitor cerámico de 10pF 1 Resistencia de 220 Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 470 Ω x 1/4 watt 28 Resistencia de 1k Ω x 1/4 watt
pensamos en un frecuencímetro de cuatro dígitos pero sólo se muestra el impreso para dos). Para esto la placa contadora tiene una conexión que se repite a cada costado, permitiéndonos conectar hasta tres o cuatro contadores “en cascada”. Recuerde que, si Ud. desea más detalles sobre el funcionamiento y el armado de este frecuencímetro puede recurrir a la edición anterior de Saber Electrónica. En la figura 2 se muestran las placas de circuito impreso.
FRECUENCÍMETRO CON PIC Les presento en la figura 3 un frecuencímetro que he bajado de Internet y le he realizado un par de modificaciones que hacen que funcione correctamente. Según el archivo, el autor es Donald Trepss, pero en el programa aparece como autor Terry J. Weeder, con fecha 18 de noviembre de 1993
Figura 3
42 Club Saber Electrónica
2 Resistencia de 1k8 x 1/4 watt 2 Resistencia de 2700 Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 4700 Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 10k Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 100k Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 1M Ω x 1/4 watt
Varios
Placa de circuito impreso, zócalos para los integrados, conectores de entrada, cables de conexión, etc.
(www.weedtech.com). El display es de uso general de 1 línea y 16 caracteres, pudiendo emplearse cualquiera de estas características que se consiga en las casas de venta de componentes electrónicos. El circuito es muy fácil de armar, y el programa no tiene problemas para su ensamblado. El prototipo está realizado sobre una placa de circuito impreso tipo universal por lo cual queda para el lector el diseño, si es que desea montarlo sobre una placa específica. El frecuencímetro permite medir en forma automática señales de frecuencia desde algunos HZ hasta 99MHz, sin necesidad de tener que realizar ninguna conmutación. En el display aparece la unidad de medida (Hz, kHz y MHz) incluso aparece la indicación “OVERFLOW” cuando el instrumento está fuera de escala. Se alimenta con una fuente que debe entregar dos tensiones reguladas, una de 9V y otra de 5V y sólo requiere un ajuste, en este caso el preset de 500 ohm que se encuentra en la base del transistor
Frecuencímetro Discreto y Frecuencímetro con PIC 2N4403. Debe mover el resistor variable hasta obtener 5V en dicho punto (marcado con X en la figura 3). Como compuertas emplee un CD4001 con las entradas unidas, aunque debo reconocer que el original menciona un integrado TTL 7400 (el CI de cuatro compuertas NAND puede ser un 7400). Cabe aclarar que no he obtenido buenos resultados para frecuencias mayores a los 9,9MHz, ya que, por ejemplo una frecuencia de 27MHz me la muestra como una de 2,7MHz y aún estoy investigando las causas.
Nota de Redacción: Al momento de publicar
Programa asm ind rtcc pc status fsr port_a port_b port_c c dc z pd to MSB LSB cnt rs rw e o
list equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ
P=16F84 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 0h 1h 2h 3h 4h 7h 0h 2h 2h 1h 0h 7h
count1 count2 in_reg addcnt gate cnt1 cnt2 cnt3 calc1 calc2 calc3 sum1 sum2 sum3 rtcc2
equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ
2ch 2dh 2eh 2fh 0Ch 0Dh 0Eh 0Fh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h
org goto
0 start
movlw movwf movlw movwf decfsz goto decfsz goto retlw movwf movlw tris bsf bcf
0x05 count1 0xA5 count2 count2,f d2 count1,f d1 0x00 port_b b'0 0000000' port_b port_a,rs port_a,rw
int_del d1 d2
lcd_out
out1
out2 inst
inst1
inst2 shift
sub
bsf bcf movlw tris bcf bsf bsf movf movwf bsf bcf bsf btfss goto bcf goto bcf goto movwf movlw tris bcf bcf bsf bcf movlw tris bsf bsf btfss goto bcf goto bcf retlw btfss retlw btfss retlw btfss retlw btfss retlw movlw addwf bsf movf goto bcf movf subwf btfsc goto movlw subwf btfsc goto subwf btfss
port_a,e port_a,e b'11111111' port_b port_a,rs port_a,rw port_a,e port_b,w addcnt addcnt,7 port_a,e port_a,e port_b,7 out2 port_a,e out1 port_a,e shift port_b b'0 0000000' port_b port_a,rs port_a,rw port_a,e port_a,e b'11111111' port_b port_a,rw port_a,e port_b,7 inst2 port_a,e inst1 port_a,e 0x00 addcnt,0 0x00 addcnt,1 0x00 addcnt,2 0x00 addcnt,3 0x00 0x39 addcnt,f addcnt,7 addcnt,w inst status,o calc1,w cnt1,f status,c sb1 0x01 cnt2,f status,c sb1 cnt3,f status,c
esta nota, el prototipo funciona sin inconvenientes y se están realizando modificaciones para que el frecuencímetro opere a frecuencias mayores. El mayor inconveniente se encuentra en los componentes de entrada para realizar la división de frecuencias requerida para dichos casos. Si desea obtener el programa .asm y la descripción completa del frecuencímetro puede recurrir a nuestra web:
www.webelectronica.com.mx Para obtener la información diríjase al ícono PASSWORD e ingrese la clave dato185. ☺ sb1
sb2
add
ad1
cnvt
cnvt0
cnvt1
cnvt2
bsf movf subwf btfsc goto movlw subwf btfss bsf movf subwf btfss bsf retlw movf addwf btfss goto incfsz goto incf movf addwf btfsc incf movf addwf retlw movlw movwf movlw movwf movlw movwf incf decfsz goto movlw movwf movlw movwf movlw movwf call incf movlw xorwf btfsc goto btfss goto call movlw movwf movlw movwf movlw movwf call
status,o calc2,w cnt2,f status,c sb2 0x01 cnt3,f status,c status,o calc3,w cnt3,f status,c status,o 0x00 calc1,w cnt1,f status,c ad1 cnt2,f ad1 cnt3,f calc2,w cnt2,f status,c cnt3,f calc3,w cnt3,f 0x00 0x07 count1 0x19 fsr 0x2F ind fsr,f count1,f cnvt0 0x0F calc3 0x42 calc2 0x40 calc1 sub 19,f 0x3A 19,w status,z overflow status,o cnvt1 add 0x01 calc3 0x86 calc2 0xA0 calc1 sub
cnvt3
cnvt4
cnvt5
cnvt6
count
fr4
incf btfss goto call clrf movlw movwf movlw movwf call incf btfss goto call movlw movwf movlw movwf call incf btfss goto call clrf movlw movwf call incf btfss goto call movlw movwf call incf btfss goto call movf addwf incf retlw movlw option movlw tris bcf bcf clrf clrf clrf bsf bcf movf movwf bsf movlw movwf goto
1A,f status,o cnvt2 add calc3 0x27 calc2 0x10 calc1 sub 1B,f status,o cnvt3 add 0x03 calc2 0xE8 calc1 sub 1C,f status,o cnvt4 add calc2 0x64 calc1 sub 1D,f status,o cnvt5 add 0x0A calc1 sub 1E,f status,o cnvt6 add cnt1,w 1F,f 1F,f 0x00 b'00110111' b'0 0010000' port_a port_a,3 port_a,2 cnt3 rtcc rtcc2 port_a,2 port_a,2 gate,w count1 port_a,3 0xFA count2 fr6
Club Saber Electrónica 43
Selección de Montajes Electrónicos Continuación fr5
fr6
fr7 fr8
fr9 fr10
start
mhz
nop nop nop nop nop nop movf subwf btfss goto nop goto btfsc incf movwf nop nop nop decfsz goto decfsz goto bcf movf movwf subwf btfss goto btfss incf clrf decf bsf bcf movf xorwf btfsc goto retlw clrf movlw tris clrf movlw tris call call call movlw movwf bsf call bcf bsf call bcf bsf call bcf movlw call movlw call movlw call movlw call movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfsc
mhz2 rtcc,w rtcc2,f status,z fr7 fr8 status,c cnt3,f rtcc2
count2,f fr5 count1,f fr4 port_a,3 rtcc,w cnt2 rtcc2,f status,c fr9 status,z cnt3,f cnt1 cnt1,f port_a,2 port_a,2 rtcc,w cnt2,w status,z fr10 0x00 port_a b'0 0010000' port_a port_b b'0 0000000' port_b int_del int_del int_del 0x38 port_b port_a,e int_del port_a,e port_a,e int_del port_a,e port_a,e int_del port_a,e 0x38 inst b'0 0001100' inst b'0 0000001' inst b'0 0000110' inst 0x14 gate count cnvt 0x30 19,w status,z mhz1 0x30 1A,w status,z
mhz3
mhz4
mhz5
khz
khz1
khz2
khz3
44 Club Saber Electrónica
goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call incf decfsz goto movlw call movlw movwf movf call incf decfsz goto movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw subwf btfsc goto movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfsc goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call
khz1 0x82 inst 0x02 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z mhz3 0x20 lcd_out fsr,f count1,f mhz2 mhz4 ind,w lcd_out fsr,f count1,f mhz3 0x2E lcd_out 0x05 count1 ind,w lcd_out fsr,f count1,f mhz5 0x20 lcd_out 0x4D lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out mhz 0x14 gate count cnvt 0x30 19,w status,z mhz1 0x32 1A,w status,c mhz1 0x30 1A,w status,z khz1 0x30 1B,w status,z xkhz 0x82 inst 0x05 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z khz3 0x20 lcd_out fsr,f count1,f khz2 khz4 ind,w lcd_out
khz4
xkhz
xkhz1
xkhz2
xkhz3
xkhz4
incf decfsz goto movlw call movf call incf movf call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw subwf btfsc goto movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfsc goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call incf decfsz goto movlw call movf call incf movf call incf movf call movlw call movlw call movlw call movlw call
fsr,f count1,f khz3 0x2E lcd_out ind,w lcd_out fsr,f ind,w lcd_out 0x20 lcd_out 0x4B lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out khz 0xC8 gate count cnvt 0x30 19,w status,z khz 0x32 1A,w status,c khz 0x30 1A,w status,z xkhz1 0x30 1B,w status,z hz0 0x82 inst 0x04 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z xkhz3 0x20 lcd_out fsr,f count1,f xkhz2 xkhz4 ind,w lcd_out fsr,f count1,f xkhz3 0x2E lcd_out ind,w lcd_out fsr,f ind,w lcd_out fsr,f ind,w lcd_out 0x20 lcd_out 0x4B lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out
hz
hz0
hz1
hz2
hz3
overflow
movlw call movlw call goto movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfss goto movlw subwf btfsc goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call incf decfsz goto movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto
0x20 lcd_out 0x20 lcd_out xkhz 0xC8 gate count cnvt 0x30 19,w status,z xkhz1 0x30 1A,w status,z xkhz1 0x32 1B,w status,c xkhz1 0x82 inst 0x07 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z hz2 0x20 lcd_out fsr,f count1,f hz1 hz3 ind,w lcd_out fsr,f count1,f hz2 0x20 lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out hz
movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto end
0x01 inst 0x84 inst 0x4F lcd_out 0x76 lcd_out 0x65 lcd_out 0x72 lcd_out 0x66 lcd_out 0x6C lcd_out 0x6F lcd_out 0x77 lcd_out 0x02 inst mhz
M O N T A J E En ediciones anteriores del Club Saber Electrónica dimos los circuitos para construir amplificadores de 10W y 20W con el integrado TDA2005. En esta opor- tunidad brindamos tres circuitos adicio- nales de usos específicos para que los emplee según la ocasión que se pre- sente.
Autor: Ing. Horacio D. Vallejo
AMPLIFICADORES CON
DE
AUDIO DE 20W
CIRCUITO INTEGRADO
E
l integrado TDA2005 puede proporcionar 10 watts por canal en una aplicación simple, ya que posee dos amplificadores independientes. A su vez, los dos amplificadores pueden conectarse en puente de modo que con el uso de dos integrados formamos un excelente sistema de 20 watts por canal. También tenemos otra posibilidad que consiste en el uso de un solo integrado en puente, con la que obtendremos un amplificador monofónico de 20 watts. Con un pequeño preamplificador del tipo universal, podemos excitar fácilmente el amplificador a plena potencia. A continuación damos las características principales del TDA2005, para que el lector tenga una idea de lo que puede proporcionar en materia de sonido:
- Potencia de salida (14,4 Ω ): 20 watt Las características enunciadas se refieren a la aplicación en puente. Se necesitan pocos componentes externos para realizar el montaje de nuestro amplificador en versión puente. El integrado está dotado de recursos para disipar el calor, del orden de los 30 watt a plena potencia, lo que debe preverse en el proyecto que seleccione. Como los Figura 1
- Banda de tensión de opera- ción: 7 a 15V - Corriente para 13,4V: 150mA (máx.) - Distorsión (15W/4 ohm): 1% máx. - Sensibilidad de entrada: 70k (mín.)
Club Saber Electrónica 47
Selección de Montajes Electrónicos Figura 2
amplificadores internos del integrado ya poseen entradas inversoras y no inversoras accesibles, la conexión en puente es muy simple, lo que facilita la elaboración de versiones de potencia sin inversores externos. Para alimentar cualquiera de los circuitos propuestos se puede usar una batería, la del auto, si ésa fuera la aplicación deseada. La corriente media para cada amplificador del puente a plena potencia es de 3,5A. En la figura 1 se ha dibujado el circuito de un amplificador monoaural de 20W que puede ser empleado para reproducir música, dado que opera en toda la banda de audio. En la figura 2 tenemos un circuito sencillo que no emplea ecualizador y en cuyas salidas se pueden colocar parlantes de 2 Ω a 8Ω. El circuito de la figura 3 es un amplificador estéreo con ecualizador de entrada que Figura 3 permite la conexión de circuitos auxiliares y sintonizadores, teniendo una potencia máxima de salida de 10W por canal. Por último, en la figura 4 se puede observar el circuito de un amplificador de potencia, ideal para utilizar como amplificador de voz. El circuito incluye un ecualizador de entrada que garantiza buena fidelidad para la banda de 500Hz a 10kHz. Si desea mayor información y las placas de circuito impreso, puede dirigirse a nuestra web: www.webelectronica.com.mx, haga click en el ícono password e ingrese la clave: repa190. ☺ Figura 4
48 Club Saber Electrónica
M O N T A J E Presentamos el montaje de un amplifica- dor de audio de 20W con ecualizador, publicado en la revista Electrónica en Acción, que es utilizado en los Talleres de Armado de Prototipos que realizo, con entrada libre para lectores de Saber Electrónica.
Autor: MC Ismael Cervantes de Andas
AMPLIFICADOR CON
D
DE
AUDIO
ECUALIZADOR
esde hace varios años realizo talleres de capacitación orientados a los lectores de Saber Electrónica. En el taller “Análisis y Armado de un Amplificador de Audio con Ecualizador” los asistentes aprenden el funcionamiento de un amplificador de audio multiuso con
excelentes características y una potencia de salida de 20watt. En la práctica, evalúan el prototipo con señales provenientes de un generador, verificando cómo varía la salida en la bocina (con la ayuda de un osciloscopio) cuando se accionan los controles del ecualizador.
Figura 1
Club Saber Electrónica 49
Selección de Montajes Electrónicos El amplificador de este proyecto presenta una potencia de salida de 20W y posee un ecualizador de 5 bandas que permite el control de tonos a gusto del operador. Posee pocos componentes periféricos y puede armarse en versión estéreo con solo duplicar las placas de circuito impreso. La potencia de salida de este amplificador es de 20W IHF por canal, lo que está bien cercano a muchos aparatos comerciales, que no siempre anuncian potencias reales y no poseen la misma calidad o recursos de ecualización. El amplificador de potencia está, en realidad, constituido por dos amplificadores en puente, siendo cada amplificador, a su vez, constituido básicamente por un circuito integrado TDA2002, tres capacitores y cuatro resistores. Como el disipador de calor, usado para los TDA2002, en este montaje, posee una superficie de disipación suficiente para evitar el calentamiento indebido de los mismos, podemos también tener la seguridad de que el hecho de estarlos usando para obtener una potencia bien cercana a la máxima especificada, no representa ningún riesgo de dañar estos circuitos integrados. La sensibilidad del TDA2002 es muy buena. Es necesaria una señal de amplitud igual a 125mV en la entrada del circuito integrado (pin) para que obtengamos en su salida la máxima potencia. Se optó por un tipo de ecualización que usará controles de tonalidad pasivos. El circuito completo del amplificador ecualizador aparece en la figura 1. El diseño de la placa de circuito impreso puede verse en la figura 2 (está en
50 Club Saber Electrónica
Figura 2
dos partes). Es importante observar (y respetar) que los terminales de salida del amplificador en puente son siempre aislados de tierra, por el hecho de que esta salida es lo que podemos llamar salida “balanceada”. La entrada de audio, como podemos observar en la ilustración de la placa de circuito impreso, con los detalles de las conexiones externas, está formada solamente por un cable; eso ocurre por que la otra terminal es la tierra de la alimentación, y no habría, necesidad de usar dos cables para el mismo propósito. Generalmente los amplificadores ecualizadores, principalmente los de fabricación comercial, poseen una llave conecta - desconecta que cuando se la coloca en la posición de desconectar, además la
Amplificador de Audio con Ecualizador Lista de Materiales
CI-1, CI-2 - TDA2002 - circuito inte- grado amplificador D1 - SK3/04 - diodo de silicio P1 - 10k Ω - potenciómetro logarítmico P2 a P6 - 47k Ω - potenciómetros lin- eales R1, R8 - 10k Ω R2, R9 - 2,7 Ω R3, R7 - 270 Ω R4, R5 - 1Ω R6 - 5,6 Ω R10 - 56 Ω x 1W R11, R14 - 15k Ω R12 - 470 Ω R13 - 22k Ω R15 - 6k8
R16 - 18k Ω C1, C7 - 2,2µF - capacitores electrolíti- cos C2, C8 - 470µF - capacitores elec- trolíticos C3, C4, C15 - 150nF - capacitores cerámico o de poliéster C5 - 1000µF - capacitor electrolítico C6, C10 - 220nF - capacitores cerámi- cos C9, C13 - 22nF - capacitores cerámi- cos C11 - 47nF - capacitor cerámico o de poliéster C12 - 470nF - capacitor cerámico o de poliéster C14 - 15nF - capacitor cerámico o de poliéster
alimentación del circuito, conecta los parlantes directamente a la fuente de audio (o sea, la radio o pasacintas que estaba conectado a la entrada del circuito) para que pueda tener dos opciones en el modo de oír en el sonido. Si bien aquí no se encuentra, nada impide que use tal sistema en la conmutación de bocinas, si lo juzga necesario.
PROTECTOR DE BOCINAS El circuito de la figura 3 impedirá que una falla en el amplificador de audio de potencia deje fuera de combate a nuestras bocinas. Por medio de un relé mecánico este circuito desconecta ambos parlantes simultáneamente si una
Figura 3
C16, - 10nF - capacitores cerámicos o de poliéster C17 - 6n8 - capacitor cerámico o de poliéster C18 - 4n7 - capacitor cerámico o de poliéster C19 - 1nF - capacitor cerámico o de poliéster C20 - 10nF - capacitor cerámico o de poliester C21-68nF - capacitor cerámico o de poliéster Varios:
Placa de circuito impreso, disipadores de calor para los integrados, perillas para los potenciómetros, cables, par- lantes, soldadura, fusible de 2A, etc.
tensión superior a lo normal se presenta en una o ambas vías de salida. Hasta el primer transistor BC458 ambos canales son idénticos, por lo que se describirá uno solo. La resistencia de 15k Ω limita la corriente que ingresa al puente de diodos, el cual rectifica la alterna propia de una salida de audio. La resistencia de 100 ohm pone a tierra la carga de cada canal. Así el transistor BC458 se comporta como una llave que cortocircuita cuando se presenta una anomalía en las salidas de audio. Este transistor carga el capacitor de 220µF y acciona el tercer transistor BC458 el cual a su vez acciona al transistor C1383 ó C1384 el cual actúa como driver de corriente para poder mover la bobina del relé (marcado con asterisco). Este relé accionará las llaves marcadas con asteriscos las cuales están en su posición normalmente cerradas (sin corriente el relé las llaves cierran circuito, dejando los parlantes conectados a las salidas). El circuito se alimenta de 12V y consume no mas de 100mA. La bobina del relé obviamente será de 12V. El diodo 1N4007 impide que, cuando se quita la corriente de la bobina, la tensión de rebote dañe el transistor. ☺
Club Saber Electrónica 51
M O N T A J E A partir de la búsqueda de circuitos integrados que se encuentran en casas de venta de com- ponentes electrónicos, ensayamos dos ampli- ficadores de audio (una versión mono y otra estéreo) con los datos provistos por los fabri- cantes de estos dispositivos. Como resultado obtuvimos prototipos confiables de buenas prestaciones para uso en automóviles.
Luis Horacio Rodríguez
2 AMPLIFICADORES PARA EL AMPLIFICADOR DE AUDIO ESTÉREO DE 5W POR CANAL Hoy en día se fabrican gran cantidad de circuitos integrados de audio con características especiales que se pueden utilizar para gran cantidad de aplicaciones. Un integrado “con historia” es el AN7178, capaz de entregar casi 5W reales por canal cuando se lo
Lista de Materiales del Amplificador Estéreo (figura 1) CI-1 - AN7178 – Circuito integra- do amplificador de audio estéreo de 5,7W por canal. C1, C3, C4 – 100µF x 25V C2, C9, C10 – 1000µF x 25V C5, C7 – 47µF x 25V C6, C8 – 0,047µF – Cerámicos R1, R2 – 2,2 Ω x 2W S1 – Interruptor simple Varios Placa de circuito impreso universal, gabinete para montaje, disipador para el integrado, bocinas de 4 Ω x 5W, conectores para entrada de señal, cables, estaño, etc.
52 Club Saber Electrónica
DE AUDIO
AUTO
alimenta con 13V lo que lo hace ideal para uso automotor. El circuito de la figura 1 puede recibir la señal desde un preamplificador universal o desde la salida de bocinas (con volumen muy bajo) de cualquier autorradio con el objeto de obtener una señal final de mayor potencia. Como posee sólo doce componentes externos puede ser armado sobre una placa de circuito impreso universal, cuidando Figura 1
2 Amplificadores de Audio para el Auto Lista de Materiales del Amplificador de 20W (figura 2) CI-1 – AN7161 – Circuito integrado. Dz – Zener de 3,3V x 500mW C1 – 100µF – Electrolíticos de 25V C2 – 1000µF – Electrolíticos de 25V
C3, C6, C10 – 47µF – Electrolíticos de 25V C4, C5 – 0,1µF – Cerámicos C7 – 33µF – Electrolíticos de 25V C8 – 1500pF – Cerámico C9, C11 – 0,01µF – Cerámicos R1 – 50 Ω
que el integrado quede montado en un disipador de calor. Las características del amplificador de audio son las siguientes: Vccmáx = 18V Vcctyp = 13V Psal = 5,7W por canal Zout = 4 Ω TDH = 10% Icc = 100mA Ruido = 2µV G = 54dB De estas características se puede apreciar que la potencia de salida sobre un parlante de 4 Ω puede llegar a los 5W con una distorsión armónica total del 10%, lo que representa una ganancia de 54dB. La construcción del circuito amplificador no requiere consideraciones especiales. Sólo resta decir que el prototipo presenta una ventaja adicional, dado que el AN7178 posee un control de MUTING que permite que la salida se bloquee en ausencia de señal de entrada. Para la fuente de alimentación hace falta una corriente máxima del orden de los 750mA.
S1 – Interruptor simple
Varios Placa de circuito impreso, gabinete para monta- je, disipador para el integrado, bocinas de 4 Ω x 25W, conectores, cables, estaño, etc.
AMPLIFICADOR DE AUDIO
DE 20W
El AN7161 es otro de los circuitos integrados amplificadores de audio de mayor uso en aplicaciones generales. Es capaz de entregar una potencia de salida de 20W cuando se lo alimenta con una tensión de 25V con un requisito de corriente de casi 1,2A. Este integrado es bastante común y admite reemplazos, se debe utilizar con un disipador de calor. El circuito de la figura 2 puede recibir la señal desde un preamplificador universal o desde la salida de bocinas (con volumen muy bajo) de cualquier autorradio con el objeto de obtener una señal final de mayor potencia. Note la inclusión de una salida de auriculares con lo cual se obtiene una prestación adicional. Como posee sólo doce componentes externos puede ser armado sobre una placa de circuito impreso universal, cuidando que el integrado quede montado en un disipador de calor. Las características del amplificador de audio son las siguientes: Vccmáx = 35V Vcctyp = de 6V a 25V Psal = 23W máximo Zout = 4 Ω (32 Ω para auriculares) Figura 2 TDH = 10% Icco = 75mA Ruido = 2µV RTHJ-C = 3,5ºC/W G = 50dB De estas características se puede apreciar que la potencia de salida sobre un parlante de 4 Ω puede llegar a los 15W con una distorsión armónica total del 5%, cuando se lo alimenta con 13V (también es aconsejable su uso en automóviles). La potencia de salida para auriculares es de 10mW más que suficiente para excitar a cualquier transductor normal de 32Ω. Sólo resta aclarar que el uso de estos equipos no requiere consideraciones especiales. ☺
Club Saber Electrónica 53
M O N T A J E
En muchos equipos de audio de alta fidelidad es necesario colocar circuitos de cruce para poder ali- mentar las bocinas de graves, medios y agudos con las frecuencias de audio correspondientes a su rango de frecuencias especificado. En la presente nota daremos datos de diseño y construcción para circuitos de crossover sencillos y eficientes.
Egon Strauss
FILTROS DIVISORES
DE FRECUENCIA
LOS CIRCUITOS DE CRUCE PASIVOS Los llamados “divisores de frecuencia”, “circuitos de cruce” o “crossover” se deben colocar en aquellos sistemas sonoros donde existe más de un altoparlante específico, por ejemplo un woofer para las frecuencias bajas, inferiores a 800 Hertz, un squawker o midrange para las frecuencias medias, de 500 a 3000 Hertz y un tweeter para las frecuencias altas, superiores a 2500 Hertz, aproximadamente. Cabe aclarar que los valores de frecuencia de corte no son fijos para todos los equipos, sino dependen, entre otras cosas, de las características propias de cada bocina que interviene en el sistema, de las condiciones acústicas de la sala y también del tipo de música que será difundido por el sistema con preferencia. Los circuitos de cruce permiten el paso de las frecuencias destinadas a la bocina e introducen una atenuación para las frecuencias fuera de este rango. La respuesta de un circuito de woofer y squawker o midrange debe dejar pasar los graves
54 Club Saber Electrónica
para el woofer y las demás frecuencias para el midrange. En la figura 1 vemos la respuesta necesaria para este cometido. Se observa que entre las dos respuestas individuales de cada bocina hay un punto que idealmente debe estar a un nivel de 3dB por debajo de la respuesta máxima. Este punto forma parte de ambas curvas y se denomina frecuencia de cruce o frecuencia de crossover. Figura 1
Filtros Divisores de Frecuencia disponible en cada rango de frecuencias. Recuerde que 3 dB de potencia es la mitad del total, de manera que al recibir cada parlante esta potencia, el total sigue siendo el total original entre los dos o tres bocinas. Este tipo de circuito de cruce puede diseñarse con componentes pasivos sencillos, como capacitores e inductores. En la figura 3 vemos un esquema básico de este tipo donde se forma el circuito de cruce en conjunto por cuatro capacitores y cuatro inductores. Estos componentes pueden montarse en una pequeña placa de circuito impreso, pero a veces simplemente se colocan sobre el tablerito de conexiones de la misma bocina. A continuación trataremos algunos casos concretos con los valores indicados para cada caso.
Figura 2
Figura 3
APLICACIONES PRÁCTICAS
Cuando el sistema acústico posee tres bocinas, woofer, midrange y tweeter, las curvas individuales obviamente son tres y también los puntos de cruce poseen esta cantidad. En la figura 2 vemos este tipo de respuesta que es la más común en los sistemas de audio modernos. En el caso concreto ilustrado las frecuencias de cruce son de 500 Hertz entre woofer y midrange y de 4000 Hertz entre midrange y tweeter. Un crossover de esta naturaleza permite una división adecuada de la potencia Tabla 1
Los valores indicados en la Tabla 1 corresponden a un sistema con un woofer de 8 pulgadas de alta fidelidad, 2 midrange de 5 pulgadas y 2 tweeter de 1 pulgada. La potencia manejada en esta sugerencia es de 20 Watt, la impedancia de 8 ohm y el volumen del bafle de 15 litros. Puede llamar la atención que se usen solo dos capacitores y tres inductores para este circuito, pero el circuito básico está preparado para todas las eventualidades y en el caso concreto indicado los componentes necesarios son los de la Tabla. Debemos aclarar que estos valores pueden usarse también en los casos de otras impedancias, por ejemplo de 4 ohm o 16 ohm. En este caso debemos tomar en cuenta que la inductancia usada en el circuito de cruce es directamente proporcional y la capacidad es inversamente proporcional a la impedancia del circuito donde se aplican. En 4 ohm debemos entonces usar inductores con la mitad del valor y capacitores con el doble del valor. En 16 ohm serían entonces inductores con el doble del valor usado en 8 ohm y capacitores con la mitad del valor de 8 ohm. En cuanto a los inductores pueden bobinarse sobre formas de pertinax u otro material aislante o también pueden usarse núcleos de hierro pulverizado que reducen enormemente la cantidad de espiras necesarias. Los capacitores pueden ser con dieléctrico de papel o debido a los altos valores capacitivos involucrados, electrolíticos no polarizados. Sin embargo, es factible usar también capacitores elec-
Club Saber Electrónica 55
Selección de Montajes Electrónicos trolíticos convencionales conectados en serie como vemos en la figura 4, si bien en este caso los valores deben ser del doble del indicado en la Tabla, debido a esta conexión en serie. La tensión de trabajo de los capacitores debe ser de por lo menos 50 Volt.
UN P ROYECTO DE A LTA P OTENCIA Y ALTA F IDELIDAD
En las salas de teatro o salones de baile u otras aplicaciones similares, la alta fidelidad HiFi no está reñida con la alta potencia acústica que se necesita en estos lugares. A continuación describiremos un bafle capaz de manejar 250 Watt de potencia rms o potencia musical de 325 Watt. El volumen de este bafle es de 200 litros y la impedancia nominal es de 8 ohm. Se usan 4 woofers de 12 pulgadas de alta fidelidad, 8 squawkers (bocinas de rango medio) de 5 pulgadas y 8 tweeters de 1 pulgada. Se observa que cada bafle posee 20 bocinas cuyo conexionado requiere un estudio muy cuidadoso para lograr un rendimiento adecuado tanto en lo referente a potencia y volumen sonoro, como en calidad musical. El esquema de conexiones se observa en la figura 5 y se usa un circuito de cruce con las frecuencias de cruce de 500 y 4800 Hertz. Se observa que la particular configuración de estos 20 bocinas reduce los componentes del circuito de cruce a sólo dos capacitores, de 3,3 y 36µF, respectivamente. Los valores de los capacitores electrolíticos usados en este esquema son un poco difícil de obtener, sobre todo el de 36µF. En este caso se puede lograr un funcionamiento dentro de un porcentaje de tolerancia bastante aceptable si usamos un con junto de 4 capacitores de 20µF en paralelo junto con otro conjunto de 4 electrolíticos similares de 4 unidades en serie. Así tenemos 4 x 20 = 80 en serie con otros 80, lo que da un total efectivo de 40µF.
MODELOS COMERCIALES Las bobinas necesarias para el circuito de cruce pueden fabricarse en el taller si no se desea recurrir a productos comerciales.
56 Club Saber Electrónica
Figura 4
Los valores necesarios de inductancia están disponibles en el mercado y a continuación daremos algunos de los datos de estas bobinas: La bobina de 0,35mH: es una bobina cuyas medidas de diámetro y altura son 44 x 30 mm, con un alambre de 1 mm de diámetro y una resistencia interna de 0,27 ohm. Otro modelo diferente está bobinado con alambre de 0,5 mm de diámetro y terminada posee 25 x 10,5 mm de dimensiones. La resistencia interna de esta bobina es desde luego mucho más alta que la bobina anterior. La bobina de 0,50mH: es una bobina de dimensiones similares a la anterior, con un alambre de 1 mm de diámetro y una resistencia interna de 0,36 ohm. La bobina de 3mH: es una bobina de 62 x 41 mm de dimensiones físicas, un alambre de 1 mm de diámetro y una resistencia interna de 1 ohm. La construcción “casera” de estas bobinas sólo es recomendable cuando se dispone de un medidor de inductancia (medidor de Z, Q-metro, etc.). Si bien los valores no son demasiado críticos, debe existir un mínimo de seguridad en su confección. ☺ Figura 5
M O N T A J E La mayoría de los equipos de audio hogareños y cen- tros musicales no incluyen control de audibilidad o “loudness”. Estos controles son importantes, pues aumentan la ganancia de los amplificadores en los extremos de la banda audible, mejorando así la calidad de sonido principalmente en la reproducción de música orquestada. Aún aquellos que poseen control de tonos o ecualizadores suelen producir “sonidos metálicos”. Uno de los proyectos que describimos se puede colo- car a la entrada de la señal y “suaviza” la respuesta, produciendo sonidos agradables. También brindamos circuitos sencillos para ecualizadores.
Autor: Ing. Horacio D. Vallejo
PREAMPLIFICADORES ECUALIZADORES SUAVIZADOR DE AUDIO Los oídos son menos sensibles a las altas frecuencias y aun menos sensibles a las bajas frecuencias, con relación a las frecuencias medias, con lo cual se expresa que no poseen una sensibilidad igual para todo el rango audible. Por otra parte, a bajos niveles de presión sonora, la sensibilidad del oído baja más, agudizándose este efecto a bajas frecuencias. En la reproducción, la mayoría de los amplificadores tienden simplemente a compensar la manera cómo las frecuencias son reforzadas o atenuadas, llevando una grabación o programa de radio a adquirir la forma original que no siempre es la más agradable. La música orquestada, por ejemplo, pierde mucho de las notas más bajas y de las más altas si se
DE
Y
AUDIO
hace solamente una compensación natural, o ecualización que la lleve a la forma natural. Si reforzamos un poco más que lo normal los extremos de la banda de frecuencias audibles, la música se vuelve más agradable pues los instrumentos de notas bajas y altas pasan a “aparecer”. Es el caso del vioFigura 1
Club Saber Electrónica 57
Selección de Montajes Electrónicos lín, del triángulo y de los platillos en el extremo superior de la banda, y del trombón, bombo y tuba en el extremo superior de la banda, como muestra la figura 1. Los amplificadores comerciales normalmente son dotados de una tecla de audibilidad o “loudness”. Esta tecla no debe utilizarse con música cantada o con palabra hablada donde la legibilidad depende de un nivel mayor para los sonidos medios. Sin embargo, con la música orquestada el sonido se vuelve más agradable si presionamos esta tecla, reforzando los extremos de la banda. El circuito presentado puede ser intercalado entre el preamplificador con señal de 200 a 500mV de salida y la entrada del amplificador, proporcionando un refuerzo de hasta 18dB en el extremo inferior de la banda y hasta 8dB en el extremo superior, manteniendo normal la reproducción entre los 200 y los 5000Hz que corresponden a los medios. Este circuito fue tomado de la Enciclopedia de Audio (figura 2, Editorial Quark), texto que enseña todo lo que precisa saber sobre el audio, tanto de diseño como de consumo. Si desea conocer más sobre esta obra, puede dirigirse a la web: www.webelectronica.com.mx o, si reside en México, llamar al teléfono: (0155)5787-8140.
Figura 2
58 Club Saber Electrónica
Figura 3
Usando solamente un transistor, esta etapa tiene un consumo muy bajo y puede aprovechar la propia fuente del amplificador, siempre que la misma posea una tensión entre 18 y 22V. La placa para este control puede separarse o incluirse en el diseño del propio amplificador. Las características son las siguientes: o Tensión de alimentación ±15V o Refuerzo graves: 15dB en 80Hz (máx.) o Refuerzo agudos: 8dB en 15kHz (máx.) o Corriente de alimentación: 2mA (tip.) o Impedancia de entrada: 22k Ω o Nivel de señal de entrada: 200 a 500mV
Figura 4
Preamplificadores y Ecualizadores de Audio R5 - 220k Ω R6 - 12k Ω CI1 - NE5532 - Doble operacional R7 - Potenciómetro de 25k Ω en cápsula DIl de 8 patas, o 2 R8 - 100 Ω LF356 (ver texto). P1 - Potenciómetro logarítmico (o R1 - 56k Ω lineal, según conveniencia del R2 - 1k8 operador) de 10k Ω R3 - 6k8 C1 - 0,0033µF - Cerámico R4 - 180 Ω C2 - 2,2µF x 16V - Electrolítico Lista de Materiales
El prototipo se trata de un control formado por una red dependiente de la frecuencia, colocada en paralelo con el control de volumen, que da más atenuación en frecuencias medias que en bajas y altas. En el diagrama de la figura 3, vemos un sistema activo de la red mencionada dependiente de la frecuencia. Está formado por un buffer de entrada conformado por un amplificador operacional (IC1a) y un amplificador sumador (IC1b), al que llegan dos señales. Una de las señales que llega al sumador lo hace por el canal compuesto por el control de volumen P1 y R6, elementos que poseen una red “shunt” correctora de frecuencia formada por C1-C2 y R2R5. La red amplifica las señales de bajas frecuencias de hasta 20Hz, en un valor máximo de 24dB mientras que las señales de alta frecuencia de hasta 20kHz son amplificadas con un máximo de 8dB. La relación R3/R4 determina la máxima amplifi-
Figura 5
C3 - 0,1µF - Cerámico C4 - 0,1µF - Cerámico C5 - 0,1µF - Cerámico
Varios: Placas de circuito impreso, gabi- nete para montaje, estaño, cables, etc.
cación de las señales de tono grave, y el valor de C2 da la frecuencia de corte. La resistencia R2 tiene la función de asegurar que no se lleve a cabo ninguna amplificación a frecuencias por encima de 20kHz. Como consecuencia de la red correctora no se puede reducir el volumen completamente, ocasionará un problema en el circuito. Con el valor especificado para R5, la máxima atenuación es de 60dB. Si este valor no fuera suficiente, puede aumentarse el valor de R5, aunque la corrección de frecuencia caerá con rapidez al aumentar el volumen. Este problema se puede solucionar con la inclusión de un segundo potenciómetro acoplado mecánicamente con P1, conectado a la salida del circuito. El circuito integrado con que hemos probado el dispositivo es el NE5532, dado que constituye un circuito de aplicación propuesto por el fabricante de este componente, sin embargo, hemos encontrado una mejor performance con el uso de dos amplificadores operacionales del tipo LF356, aunque para este caso, se debe modificar el circuito impreso mostrado en la figura 4. Se puede cambiar por cualquier tipo parecido sin inconvenientes. La alimentación del circuito se realiza con fuente partida de 15V (±15V), la cual debe
Club Saber Electrónica 59
Selección de Montajes Electrónicos estar bien regulada. El consumo es bajo, no superará los 10mA. Cabe aclarar que colocando en lugar de R2 un potenciómetro de 25k Ω, se puede conseguir un filtro que permite regular el tono del sonido corregido, a voluntad del operador. Con R7 puede regular la sensibilidad del circuito, pudiendo ajustarlo para obtener el volumen requerido.
CONTROL DE GRAVES Y AGUDOS El control de tonos de la figura 5 tiene dos potenciómetros que permiten ajustar la presencia de graves y agudos en una señal de audio. Se utiliza un circuito integrado de altas prestaciones para audio que contiene en su pastilla dos amplificadores operacionales. Se trata del NE5532, el cual se alimenta con +/- 15V. El potenciómetro de 50kΩ a la entrada establece el nivel de entrada o sensibilidad del sistema. El preset de 20k Ω primeramente debe situarse al centro de su cursor. Si se presentasen distorsión o deformaciones en el audio disminuir éste hasta lograr una reproducción fiel. El potenciómetro de 100k Ω ajusta la cantidad de graves, mientras que el de 10 Ω hace lo mismo con los agudos.
PREAMPLIFICADOR RIAA ¿Quién no recuerda los antiguos discos de 33 RPM? El circuito de la figura 6 permite conectar cápsulas de bandejas giradiscos a amplificadores con entrada del tipo no preamplificada o línea. Gracias al circuito integrado utilizado el circuito posee excelentes características respecto a ganancia, distorsión y ruido, haciéndolo ideal para aplicaciones de alta fidelidad, procesamiento de grabaciones dete-
rioradas o antiguas, restauración de señales y muchas mas aplicaciones profesionales. Además de preamplificar este circuito contraecualiza la señal de entrada según los parámetros establecidos en RIAA devolviendo a la señal su ecualización original al momento de ser grabada. Este tipo de ecualización sólo se encuentra en discos. Otras fuentes, como las cintas, utilizan diferentes ecualizaciones, volviendo a este circuito inapropiado para su uso en otro tipo de fuente. Como se observa, el circuito consta de dos etapas, una ecualizadora y otra amplificadora. La entrada es cargada por medio de la resistencia de 47kΩ. Los capacitores de alto valor deberán ser preferentemente del tipo no polarizado. Es indispensable utilizar componentes de baja tolerancia para evitar cambios inesperados en la ecualización y ganancia obtenida. Tanto el conexionado de entrada como el de salida deberá ser implementado con cable de audio mallado. De todas formas, el cableado deberá ser lo mas corto posible, esencialmente el correspondiente a las entradas. Cableados deficientes agregan ruidos a la señal de entrada, los cuales serán sin duda amplificados y transmitidos a la salida. En la figura 6 se muestra la etapa completa correspondiente a un canal, para sistemas estéreo será necesario armar dos módulos. Es indispensable para aislar el sistema de los ruidos de la fuente colocar en paralelo a la alimentación de cada circuito integrado un capacitor cerámico de 100nF y otro electrolítico de 10µF conectados entre si en paralelo. Para evitar captar ruido los cables de alimentación deberán ser lo mas corto posible. Este circuito se adapta perfectamente a cualquier tecnología de captador. Si bien por la obsolescencia de los demás tipos recomendamos utilizar cápsulas magnéticas con plato de plástico o metal no ferroso. ☺ Figura 6
60 Club Saber Electrónica
M O N T A J E ¡Sí! 1200 watt reales en la versión estereofónica de un sistema de audio con sus respectivas etapas pre- amplificadoras y de potencia, utilizando amplificado- res híbridos como componentes de salida. Si fuese un fabricante de equipos de audio, le hubiese dicho “arme un sistema de audio de más de 15.000W PMPO” pero los “electrónicos” sabemos que ésta potencia no se desarrolla jamás y sólo responde a un valor que no refleja la realidad. En síntesis, utilizando como base los circuitos híbridos de la serie STK de Sanyo, puede armar un excelente sistema monofónico o estereo- fónico de 15 a 1200 watt o un sistema múltiple de mayor potencia aún. Con pocos elementos adicionales externos, los amplificadores pueden aunar un montaje compacto y funcional, una excelente calidad de sonido y potencia elevada. En este artículo ofrecemos algunos circuitos excelentes que se basan en estos circuitos híbridos.
Autor: Ing. Horacio D. Vallejo
SISTEMA DE AUDIO HI FI AMPLIFICADOR
DE
AUDIO COMPLETO
INTRODUCCIÓN Hay infinidad de proyectos amplificadores de audio, los que se han diseñado para responder a determinadas expectativas. Un sistema de audio del tipo Hi-Fi, que pueda servir para “animar reuniones” de más de 1000 asistentes, tales como fiestas, shows o disertaciones políticas o de otro tipo, debe poder ofrecer una potencia elevada y un control efectivo de los controles de tono. El sistema que ofrecemos en este artículo cumple con estas premisas y, además, es fácil de construir y no requiere de ajustes en las etapas de salida. Si decide armar una versión de hasta 75W RMS por canal, el costo total del equipo no superará los 120 dólares y tendrá equipo como para aturdir a más de un vecino, sin embargo, en la medida que
DE 1200W
sube la potencia proyectada, mayor deberá ser el dinero a destinar para el armado. El proyecto posee un preamplificador y por lo menos una etapa amplificadora por cada canal. La fuente de alimentación debe ser diferente para el amplificador y el preamplificador, ya que el pre debe manejar pequeñas señales y por lo tanto precisa de una fuente regulada y estabilizada, mientras que la etapa de potencia precisa una fuente sencilla, ya que la corriente a suministrar debe ser muy grande. El componente crítico de esta etapa es el transformador.
EL PREAMPLIFICADOR El circuito integrado monolítico CA 3052 (RCA) se proyectó especialmente para formar parte de
Club Saber Electrónica 61
Selección de Montajes Electrónicos preamplificadores de audio estereofónicos de calidad excelente. En este artículo comentamos las características de este componente, y damos una aplicación típica para los lectores que deseen proyectar algo. El CA 3052 contiene 4 amplificadores independientes, que pueden conectarse de a dos para obtener un preamplificador estereofónico con control de volumen, tonalidad y equilibrio de excelente calidad. En la salida de este integrado, tenemos una señal de intensidad suficiente para excitar amplificadores de potencia de cualquier tipo. En la figura 1 se ve el CA 3052 con su envoltura JADEC MO-001-AC de 16 pins. El CA 3052 tiene características especificadas por los métodos de ensayo de la RIAA (Record Industrial Association of America). En la figura 2 tenemos el circuito equivalente al CA 3052 con los resistores especificados en Ohm. La entrada consiste en un amplificador diferencial con la configuración Darlington. La salida es
una combinación de 3 transistores que dan por resultado un inversor. En las aplicaciones normales, las señales se aplican en la entrada no inversora (pin 9 para el amplificador A3) que corresponde a la base del transistor Q19 donde hay un resistor de polarización de 100k Ω. Los amplificadores pueden considerarse como operacionales de CA, con una resistencia fija conectada en forma permanente entre la salida y la entrada inversora. Una capacidad muy grande entre esos terminales puede producir una respuesta con picos, inestabilidades y, en casos extremos, hasta oscilaciones. Con el proyecto bien elaborado y una disposición cuidadosa de los componentes, pueden eliminarse esos problemas. En la figura 3 tenemos la curva de ganancia sin realimentación, lineal hasta los 100kHz. La ganancia típica de cada amplificador es de 58dB. En la figura 4 tenemos una familia de curvas que
Figura 1
Figura 3
Figura 4
62 Club Saber Electrónica
Figura 2
Amplificador de Audio Completo de 1200W Figura 5
Figura 6
Club Saber Electrónica 63
Selección de Montajes Electrónicos Figura 7
Lista de Materiales del Preamplificador IC1 - CA3052 - Circuito integrado R1 - 100K 1/8W R2 - 47 Ω 1/8W R3, R8 - 1K8 1/8W R4 - 12K 1/8W R5 - 1K 1/8W R6 - 1K2 1/8W R7, R9 - 15 Ω 1/8W R10 - 270 Ω 1/8W C1, C5, C12 - 470nF - capacitor cerámico C2 - 150µF x 25V - capacitor elec- trolítico C3 - 33nF - capacitor cerámico C4 - 120nF - capacitor cerámico C6 - 22nF - capacitor cerámico C7 - 220nF - capacitor cerámico C8 - 10nF - capacitor cerámico
dan la variación de la distorsión con la frecuencia. Vea que, en el peor de los casos, con una alimentación de sólo 10V, se obtiene un pico en la salida de 3V antes de que la distorsión llegue al 2%. En la figura 5 se grafica un circuito de preamplificador para una versión estereofónica completa, con controles de graves, agudos, volumen y balance, sugerido por el manual "Circuitos Integrados Lineales RCA”.
64 Club Saber Electrónica
C9 - 68nF - capacitor cerámico C10 - 2,7nF - capacitor cerámico C11 - 180nF - capacitor cerámico C13 - 250µF x 25V - capacitor electrolítico C14 - 4,7nF - capacitor cerámico C15 - 1000µF x 25V - capacitor electrolítico C16 - 5µF x 25V - capacitor elec- trolítico VR1, VR2 - Potenciómetro de 100k VR3 de 50k con derivación a 12k (punto X) VR4 - Potenciómetro de 50 Ω
Varios: Placa de circuito impreso, cables blindados, conectores, cables de conexión, fuente de alimentación, separadores, etc.
Como los amplificadores tienen puntos separados de realimentación, es posible variar la ganancia para obtener el control de balance de los canales. Eso se efectúa mediante un potenciómetro, que al mismo tiempo que disminuye la ganancia de un canal, aumenta la del otro. El resultado neto de esto es que la potencia total (dos canales) se mantiene constante. El resistor R1 actúa en paralelo con la realimentación para reducir la ganancia. R2 y R3 reducen la realimentación negativa introducida por R1. El mismo efecto puede obtenerse con la omisión de R1 y el aumento conveniente de R2 y R3. En este circuito, la resistencia de fuente equivalente para el ruido externo viene de las entradas (con y sin inversión) de modo que los bajos valores de resistencias que se obtienen usando R1, permiten disminuir la salida de ruido en unos 4dB. Esta reducción es muy importante cuando el control de volumen está en el mínimo y cuando la relación señal/ruido es de 0dB. En la figura 6 se tiene otro circuito derivado del Manual de RCA que utiliza un control de nivel por realimentación. En este circuito, se reduce la ganancia del amplificador y no el nivel de la señal de entrada. Para eso, el control de volumen se conecta entre la salida y la entrada de la inversora. En el volumen mínimo, toda salida realimenta la entrada, exigiéndose, en estas condiciones, una cierta estabilidad externa dada por C3 y R5. La ganancia máxima del segundo amplificador es determinada por la relación entre Rv y R6. El ajuste de Rv varía la relación
Amplificador de Audio Completo de 1200W de resistencia de realimentación y resistencia de la fuente. La impedancia de entrada de la segunda etapa varía, por consiguiente, entre R6, con el volumen máximo, hasta R6 + Rv con el volumen mínimo. vea entonces que eso significa que el ajuste de Rv varía la carga sobre el amplificador precedente; lo que significa que el sistema presenta un refuerzo de los graves a bajo volumen. En el volumen mínimo, el circuito de control de volumen por reali-
mentación coloca la fuente de ruido de la segunda etapa en la salida del preamplificador. En esas condiciones, se reduce la resistencia de la fuente con relación al amplificador de potencia. Con un potenciómetro lineal tendríamos muy poca variación hasta los 90 grados, aumentando enseguida el nivel bruscamente. El potenciómetro ideal es del tipo logarítmico, antihorario, o sea aquel en el que la variación de la resistencia es muy rápida al principio y luego se hace lenta en el
Tabla 1
Club Saber Electrónica 65
Selección de Montajes Electrónicos
extremo de la máxima rotación. En la figura 7 se da una sugerencia de circuito impreso para el preamplificador de un canal. Para una versión estéreo deberá montar dos placas iguales.
LA ETAPA DE POTENCIA La empresa Sanyo ofrece, en su serie STK, módulos híbridos de potencia para audio que pueden proporcionar salidas de 15 watt con una excelente calidad de sonido (típicamente, distorsión inferior a 0,2%). En la tabla 1 se puede ver la gama de amplificadores de este tipo que es posible conseguir en casas de electrónica. Elegimos entre ellos la serie STK075, que posee 7 módulos, que pueden ser utilizados de diversas maneras en la elaboración de sistemas de sonido. Una de las principales ventajas de la utilización de circuitos híbridos es el número reducido de elementos externos al circuito, que posibilita la realización de montajes muy compactos, además de la posibilidad de emplear un sistema de cambio de módulos en caso de problemas y tener siempre uno de reserva. Esto es interesante, en especial en el caso de sistemas de sonorización de ambientes, estudios, salones, etc. De la tabla anterior, proponemos el uso de circuitos mono o estéreo.
a) Monofónicos Módulo 1 1 1 1 1 1 1
STK-075 STK-077 STK-078 STK-080 STK-082 STK-084 STK-086
Carga de 4 Ohm 20 watt 24 watt 30 watt 35 watt 40 watt 60 watt 80 watt
66 Club Saber Electrónica
Carga de 8 Ohm 15 watt 20 watt 24 watt 30 watt 35 watt 50 watt 70 watt
Figura 8
Amplificador de Audio Completo de 1200W Figura 9
Club Saber Electrónica 67
Selección de Montajes Electrónicos muchas; sólo es necesario hacer un estudio inicial antes de la realización del proyecto.
Figura 10
b) Estereofónicos Módulo 2 2 2 2 2 2 2
STK-075 STK-077 STK-078 STK-080 STK-082 STK-084 STK-086
Carga de 4 Ohm 40 watt 48 watt 60 watt 70 watt 80 watt 120 watt 160 watt
Carga de de 8 Ohm 30 watt 40 watt 48 watt 60 watt 70 watt 100 watt 140 watt
Para potencias mayores a las especificadas, se utilizan varios integrados y se multiplica la potencia de cada módulo por su número; no hay límites. Las opciones para el montador son realmente
68 Club Saber Electrónica
¿Qué es un circuito inte- grado híbrido? En un montaje con circuitos integrados, los componentes se fabrican interconectados para formar cierto circuito y se colocan en una cubierta única. Se usan pocos componentes adicionales externos y no hay posibilidad de modificar su funcionamiento, como no sea de modo muy limitado. En el caso de los circuitos híbridos, tenemos una técnica similar pero integrada. Algunos componentes son fabricados en un proceso único ya interconectados y otros separadamente, pero después son montados en la misma fábrica en una cubierta única que corresponde a la configuración final deseada. Como todos los componentes quedan herméticamente cerrados en la cubierta, como en los circuitos integrados, en caso de quemarse, no queda otra alternativa que cambiar todo el módulo híbrido. En el caso de aplicación de módulos híbridos en audio, durante mucho tiempo existió una cierta oposición, pues se alegaba que su calidad de audio no correspondía a lo que se podía obtener con otras técnicas y, además, los tipos existentes no tenían una gama de potencias atrayentes. Actualmente, las cosas son diferentes. Las potencias son elevadas y, además, la calidad del sonido puede ser comparada con los mejores circuitos amplificadores que usan componentes discretos o incluso integrados. Hasta tal punto es importante esta evolución, que muchos equipos comerciales del tipo minicomponentes, hacen uso de tales módulos con gran éxito. Y la principal ventaja del uso de tales módu-
Amplificador de Audio Completo de 1200W los, además de su calidad de sonido y potencia, está en la sencillez de sus circuitos externos, porque éstos emplean poquísimos componentes. Mientras tanto, en un montaje hecho por un hobbysta, es muy importante cuidar que todo se haga correctamente, para no poner en juego la integridad del híbrido. En el caso específico de los circuitos de audio, el punto principal se refiere al calor. Todos los componentes están en una cubierta única y si ocurre algún problema de transferencia de calor al medio ambiente, puede sufrir el equilibrio del circuito. El resultado puede ser un efecto acumulativo que culmina con la quema del módulo. Por este motivo,
recomendamos especial atención al disipador, que bajo ninguna circunstancia debe ser eliminado o
Figura 11 Figura 12
Club Saber Electrónica 69
Selección de Montajes Electrónicos Figura 13
(en función de la potencia), se modifica la tensión de alimentación y el tipo de circuito integrado híbrido. En la versión monofónica, se monta solamente una unidad y en la versión estereofónica debemos montar dos módulos, uno para cada canal. El sistema de control de tono y equilibrio, además del TABLA 3 volumen, debe ser parte del amplificador. La placa del circuito impreso aparece en la figura 10, correspondiente a un módulo (amplificador) mono completo o un canal de la versión estéreo. Los cuidados básicos para el montaje de esta placa son pocos, pues además de la polaridad de C4 - 2pF - capacitor cerámico Lista de Materiales de la Etapa de los electrolíticos, se debe observar C5 - 47µF x 16V - capacitor electrolítico Potencia solamente la posición del módulo C6 - 100µF x 50V - capacitor electrolítico híbrido. MH - módulo híbrido (ver texto) C7, C10 - 10µF x 50V - cap. electrolíticos Como dijimos, se debe tener espeR1 - 1k x 1/8W C8, C9 - 100nF (104) - cerámicos cial cuidado con el disipador de R2, R6 - 56k x 1/8W C11 - 47nF - capacitor cerámico calor. El disipador debe tener, por R3 - 2k7 x 1/8W RL 4 u 8 Ohm (ver texto) lo menos, 60 cm2 (12 x 5 cm), R4, R5 - 100 Ohm x 1/8W figura 11. R7 - 4,7 Ohm x 1/8W Varios: Con esta técnica, el calor puede C1 - 470pF - capacitor cerámico Placa de circuito impreso, disipador, caja ser transferido al exterior con faciC2 - 1µ3F x 16V - capacitor electrolítico para montaje, material para fuente, jacks lidad para evitar que la temperaC3 - 220µF x 50V - capacitor electrolítico de entrada y terminales de salida, etc. tura suba por encima de los 85°C. tener dimensiones menores que las recomendaEn la figura 12 damos una sugerencia de mondas. En la tabla 2 se reproducen las características taje de un sistema estéreo con las conexiones comprincipales de los módulos híbridos, como una pletas. ampliación de los datos aportados en la tabla 1 (de Tenga en cuenta que en la entrada de cada la página 63), pero para algunos componentes. canal deberá colocar una placa preamplificadora y Podemos observar dos hechos importantes: que la fuente de la placa debe entregar entre 12V y 15V con fuente regulada y estabilizada. a) La gama de tensiones de alimentación es Para alimentar las etapas de potencia, se preamplia y depende de la carga (sistema de altopar- cisa una fuente con tensión de acuerdo con el lantes). Así, antes de elegir, verifique la impedancia módulo híbrido empleado y corriente de secundario de sus altoparlantes, pues de modo indirecto ésta de acuerdo con la potencia de todo el bloque de influye en la elección del transformador para la salida. Por ejemplo, si va a armar un amplificador fuente. estéreo de 25W por canal, el transformador debe b) Las distorsiones dependen de las potencias y ser de 2A. de las carga. Para armar un sistema de 200W de potencia total, podrá emplear un transformador de 6A. En las curvas que aparecen en la figura 8 La tabla 3 indica el transformador a utilizar, en damos más características. función de la tensión necesaria y en la figura 13 se En la figura 9 de la página anterior, ofrecemos el da una sugerencia para el circuito de la fuente. circuito básico de un módulo que sirve para todas Para las versiones estereofónicas, las corrientes las potencias. Según el circuito que quiera armar deben ser duplicadas. Los valores son aproxima-
70 Club Saber Electrónica
Amplificador de Audio Completo de 1200W Figura 14
dos y puede haber pequeñas alteraciones, siempre que los límites de las tablas de características de los módulos no sean superados. Los capacitores de filtro deben tener, por lo menos, el doble de la tensión del secundario del transformador correspondiente. Un dato a tener en cuenta es que cuando solicite que le armen un transformador de acuerdo con sus necesidades pida que le coloquen una pantalla electrostática. Luego, cuando le entreguen el transformador, el cable que corresponde a la pantalla deberá ir conectada a masa.
SISTEMA DE 1200 W Una posibilidad de uso para estos módulos es un sistema múltiple estéreo de hasta 600 watt de potencia, conforme muestra la figura 14, en el que se utiliza un divisor activo de frecuencias.
Figura 15
La señal de cada canal es separada por booster de graves, medios y agudos, entonces, aplicándosela al módulo correspondiente, se excitan los sistemas de altoparlante. Cada sistema debe soportar 100 watt (para el STK-0100II) y tendremos un total de 600 watt de sonido, separados por gamas de frecuencias. Aquí, se usan dos preamplificadores conectados antes de cada juego de booster, es decir, la salida de un preamplificador se conectará a las entradas de un booster de graves, medios y agudos, todo en paralelo. La configuración debe repetirse en el otro canal. Otra posibilidad aparece en la figura 15, en la que tenemos módulos de sonorización para ambientes grandes. Cada módulo puede excitar por ejemplo, dos cajas y tendremos tantos módulos cuantas sean las cajas empleadas. Los módulos pueden hacerse con el sistema de encaje, se dejan unidades de sustitución, cuyo cambio será inmediato en caso de quema. Por último, cabe aclarar que Sanyo ofrece en sus manuales de componentes, diferentes configuraciones circuitales en función del módulo híbrido empleado, en las figuras 16, 17 y 18 reproducimos tres circuitos que puede experimentar, en función del amplificador híbrido que consiga. Ahora bien, si desea montar un sistema de audio de 1200W, utilizando el esquema mostrado en la figura 14 se pueden montar placas amplificadoras con el STK-4048 que posee una potencia de salida elevada. El circuito para cada etapa de potencia se muestra en la figura 19 y es una suge-
Club Saber Electrónica 71
Selección de Montajes Electrónicos Figura 16
Figura 17
72 Club Saber Electrónica
Amplificador de Audio Completo de 1200W Figura 18
Figura 19
Club Saber Electrónica 73
Selección de Montajes Electrónicos rencia de Sanyo. La bobina en paralelo con la resistencia de 4.7 ohm en la salida del sistema debe ser de 3µH. Puede lograrse enrollando tres capas de alambre esmaltado de 1.5mm de sección sobre esa resistencia. Internamente contiene cuatro transistores bipolares necesarios para desarrollar una potencia superior a 200W sobre cargas de 4 ohm o 150 sobre bocinas 8 ohm. Hay dos versiones de este módulo difiriendo entre ellos sólo por la distorsión harmónica y el precio. La alimentación debe realizarse con fuente partida de +/- 60V x 15A (para la configuración estéreo) y cada integrado debe ser dotado de su correspondiente disipador de calor. Sanyo recomienda utilizar una fuente convencional con un transformador eléctrico, un puente de diodos de onda completa y dos capacitores (uno para V+ / masa y el otro para masa / V-) de 10000µF cada uno. Además, aconseja colocar una resistencia de 500 ohm entre V+ y masa y otra del mismo valor entre masa y V-. El sistema completo constará entonces de 6 placas de salida (3 por cada canal) y a cada placa le puede colocar un preamplificador independiente con CA3052 pero cada uno de ellos debe estar dotado con el “Booster” correspondiente para cada banda (graves, medios y agudos). Luego, las entradas de cada preamplificador se conectan en paralelo para poder ingresar la señal de audio que debe ser amplificada. Hemos evaluado el funcionamiento sobre cargas de 4 ohm y no notamos problema alguno. La distorsión crece notablemente con el aumento de potencia pero se mantiene dentro de parámetros aceptables para el mas exigente de los oídos, principalmente se nota cuando truena una nota de baja frecuencia proveniente de la percusión. Sugerimos que primero monte una placa amplificadora con su correspondiente preamplificador (necesitará una fuente de 4A solamente), que la pruebe y una vez a gusto compre los componentes para el sistema completo y realice el montaje correspondiente. ☺
74 Club Saber Electrónica
Figura 20
Lista de Materiales de Cada Etapa de 200W CI1 - STK 4048 - Integrado Híbrido R1, R6 - 1k Ω R2 - 56k Ω R3 - 10k Ω R4 - 560 Ω R5 - 56k Ω x 2W R7, R14 - 4,7 Ω x 2W R8, R9 - 100 Ω R10, R11, R12, R13 - 0,22 Ω x 5W C1 - 470pF - Cerámico C2 - 4,7µF x 25V - Electrolítico
C3 - 100µF x 25V - Electrolítico C4 - 0,1µF - Cerámico C5 - 1µF x 63V - Electrolítico C6, C7, C9 - 100pF - Cerámico C8 - 1nF - Cerámico C10, C12 - 100µF x 63V - Electrolítico C11 - 10µf x 63V - Electrolítico L1 - Bobina, ver texto
Varios: Placa de circuito impreso, disipador, caja para montaje, material para fuen- te, jacks de entrada y terminales de salida, etc.
M O N T A J E Presentamos el circuito de una llave de seguridad de múltiples usos. Se trata de un relé que sólo es activado cuando se aprieta en secuencia una serie de pulsadores o las teclas de un panel. Dicho “candado” vuelve a cerrarse cuando se presiona cualquier otro pulsador. Su configuración es muy sencilla y el montaje no reviste cui- dados especiales. Autor: Ing. Horacio D. Vallejo
CANDADO ELECTRÓNICO
E
ste circuito es una llave electrónica que permite la operación de un relé cada vez que se accionan en secuencia una serie de pulsadores miniatura. Como un extremo de cada pulsador se conecta a masa, es posible emplear un teclado telefónico común del tipo de filas y columnas. Solamente colocando en el teclado un número de código, mediante la presión de las teclas respectivas, será posible desbloquear el relé que accionará el equipo a controlar. El sistema basa su funcionamiento en un circuito lógico construido a partir de un CMOS CD4044 y 3 compuertas NAND de un circuito integrado CD4011. Este circuito actúa sobre un Figura 1
transistor, que será el encargado de excitar un relé por cuyos contactos circulará la corriente de activación del equipo a controlar. Una vez que el relé está activado, el sistema no cambia de estado razón por la cual el candado permanecerá abierto indefinidamente hasta que llegue una nueva señal de control.
Club Saber Electrónica 75
Selección de Montajes Electrónicos Cabe aclarar que el relé sólo podrá activarse si se presionan, en una secuenFigura 2 cia correcta, las teclas de un teclado elegidas como número de código. El circuito eléctrico del candado se muestra en la figura 1, donde se puede observar que para destrabar el candado, deberá presionarse, en primer lugar, la llave (pulsador o tecla), correspondiente a S1, luego S2, luego S3 y por último S4. Si se presionara cual- Lista de Materiales 12V. quier otra tecla, la secuenR1 - 10k Ω cia será reseteada y se Q1 – TIP29 - Transistor NPN de uso R2 - 10k Ω R3 - 1k Ω deberá volver a comenzar general de media potencia. C1 - .015µF - Cerámico con la secuencia de activa- CI1 - CD4044 - Circuito integrado. CI2 - CD4011 - Circuito integrado. ción. D1 - 1N4148 - Diodo de uso gral. Para que el sistema anti- S1 a S10 - Pulsadores normal abierto Varios: rrobo (candado) entre en o teclado matricial. Placas de circuito impreso, gabinete funcionamiento (vuelva a K - relé para circuitos impresos de para montaje, estaño, cables, etc. desactivarse el relé), se vehículo cuando se “abra el candado” en forma debe presionar cualquier tecla que no corresponda electrónica. a la secuencia elegida. En el diagrama figuran Nota de Redacción: Todos los lectores que como S5, S6, S7, ... S10. hasta el 30 de diciembre de 2011 mencionen este Cabe aclarar que el mismo número de código artículo, llamando al teléfono en México (0155) será quien habilitará la alimentación del circuito a 5787-8140, podrán adquirir los 3 CDs de la figura 3 controlar. El relé utilizado en este proyecto es de por sólo $100 MN. También podrá adquirir cual12V de bobina de los utilizados para circuitos quiera de ellos a sólo $50 MN. El contenido de los impresos. CDs es el siguiente: El teclado puede construirse con pulsadores 1) 100 Planos de Equipos Electrónicos: miniatura (también para circuitos impresos), dispoPlanos gigantes de TV, Video, Audio, Monitores, niéndolos sobre una base de baquelita o cualquier Fuentes. otro material de soporte, en tres filas y dos colum2) Curso Práctico de TV Color: Curso con nas. Como hemos dicho, también se puede usar un prácticas, videos, programas, manuales, planos, teclado matricial miniatura. exámenes, certificado, etc. Una aplicación importante de este proyecto es 3) CD Nº 4 de Enciclopedia Teoría, Servicio y como antirrobo para el automóvil. En ese caso el Montajes: libros, revistas, videos, programas, relé controla la ignición de la bobina del carro de manuales, etc . ☺ modo tal que sólo se podrá poner en marcha el Figura 3
76 Club Saber Electrónica
M O N T A J E Es bien sabido que los circuitos integrados digita- les funcionan con tensiones de alimentación pró- ximas a los 5V, razón por la cual requieren seña- les de excitación binarias con valores de 0V y 5V respectivamente. El circuito que proponemos es una fuente de excitación capaz de proveer seña- les desfasadas en 180º con frecuencias que pue- den variar desde algunos ciclos hasta 20kHz aproximadamente. Autor: Ing. Horacio D. Vallejo
GENERADOR TTL DE 2HZ A 20KHZ
U
n sistema binario compuesto por circuitos de tecnología TTL, funciona con niveles lógicos perfectamente definidos, a diferencia de lo que ocurre con otras familias lógicas tales como la CMOS; así se tiene: "1" lógico = 5V "0" lógico = 0V
Esto es muy diferente a lo que ocurre con los circuitos integrados de la familia CMOS, que pueden ser alimentados con tensiones comprendidas entre 3V y 15V, con lo cual el "1" lógico podrá tomar diferentes valores dependiendo de la tensión de alimentación. El circuito que proponemos se muestra en la figura 1 y está formado por un oscilador construido con un transistor unijuntura del tipo 2N2646 y sus componentes. Dicho transistor funciona sin inconvenientes con un amplio rango de tensiones de polarización, aun cuando las mismas son bajas, como los 5V requeridos para la excitación de circuitos TTL. En este circuito el capacitor de entrada (C2 o C3) se carga a través de P1 que está en serie con R1, hasta que se alcanza el nivel de disparo en el emisor, instante en el cual la impedancia entre base 2 y emisor se hace prácticamente nula, y el capacitor (C2 o C3) se descarga a masa a través de R3.
De esta manera, la frecuencia de trabajo queda determinada por la constante de carga y descarga del capacitor conectado entre emisor y masa. Se puede conseguir un amplio rango de frecuencias debido a la acción de un conmutador que permite el cambio del capacitor; es por ello que se cuenta con un capacitor de 2,2µF (C3) y otro de 25µF (C2); es decir: la frecuencia se puede variar por pasos. También es posible variar la frecuencia en forma continua por intermedio del potenciómetro P1 de 50kΩ. En el impreso se ha colocado un pre-set para este componente, pero nada impide el uso de un potenciómetro lineal, a los fines de poder variar la frecuencia de los pulsos generados a voluntad del operador. Mediante la combinación de los diferentes elementos encargados de fijar la frecuencia del oscilador, se pueden generar pulsos en la banda de 2Hz a 200Hz. Se puede ampliar aun más este rango si se coloca un capacitor de menor valor; así, por ejemplo, si se coloca un capacitor de .01µF, la frecuencia máxima puede alcanzar los 20kHz, suficiente para realizar la mayoría de las pruebas. Cabe aclarar que por encima de 5kHz la señal comienza a deformarse. Cada vez que se descarga el capacitor conectado en emisor de Q1, se produce, en la base 1 del transistor unijuntura, un pulso de corta duración
Club Saber Electrónica 77
Selección de Montajes Electrónicos que posteriormente Figura 1 será aplicado a la base del transitor Q2. R2 es el componente en el que se desarrollará este pulso y su valor limitará la corriente que pase por Q1. Mientras no se produzca el disparo de Q1, en base de Q2 existirá un potencial bajo, con lo cual su colector estará a un potencial de 5V como Lista de Materiales R5 - 47k Ω consecuencia de que R6 - 4k7 el componente se Q1 2N2646 - Transistor de efecto de campo, R7 - 68 Ω encuentra en estado Q2, Q3 - BC548 - Transistor NPN de uso ge- R8 - 120 Ω de corte. neral. R9 - 120 Ω R10 – 12 Ω Con la señal des- DZ1 - Zener 5,1V x 1W P1 - Pre-set de 50k Ω. arrollada en la resis- C1 - 100µF - Electrolítico x 16V. tencia R2, Q2 entra C2 - 25µF - Cap. de tantalio x 16V. en conducción, alcan- C3 - 2,2µF - Cap. de tantalio x 16V. Varios: R1 - 4k7 zando rápidamente el R2 - 220 Ω Placa de circuito impreso, gabinete para estado de saturación R3 - 120 Ω montaje, perillas, bornes, estaño, cables, produciéndose un R4 - 4k7 etc. marcado descenso riamente, cuando presente una tensión de 5V, equien la tensión de colector, la cual pasa de 5V a valdrá a un nivel TTL, "1". El montaje del dispositivo menos de 1V; es decir, se produce un pulso que no requiere consideraciones especiales. ☺ rápidamente se transfiere a una de las salidas, por intermedio de R8, de 120Ω, generándose un pulso negativo. Al mismo tiempo, se produce un pulso de igual duración pero de polaridad opuesta, en el colector de Q3. Esto se debe a que normalmente, al no estar disparado Q1, el colector de Q2 se encuentra en un estado alto de tensión, con lo cual la base de Q3 se encuentra bien polarizada a través de R4 y R5. Cuando se produce un pulso en colector de Q2 (el transistor saturado), la base de Q3 queda virtualmente conectada a masa y su colector pasa a tener un estado alto de tensión. Esto significa que el resultado es opuesto al anterior, contando, entonces, con un pulso positivo que será transmitido al correspondiente borne de salida, por intermedio de R9 de 120Ω. Debe tener en cuenta que cada una de las salidas, cuando presente un nivel de masa, Figura 2 presentará un nivel lógico TTL "0" y, contra-
78 Club Saber Electrónica
