ELECTRONICA
y servi servi cio
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CONTENIDO Fundador
Profr. Francisco Orozco González
Ciencia y novedades tecnológicas
.................
Dirección editorial
Lic. Felipe Orozco Cuautle (
[email protected]) Dirección técnica
Profr. J. Luis Orozco Cuautle (
[email protected]) Administración
7
Perfil tecnológico La evolución de los capacitores (primera de dos partes)................................. 11 Leopoldo Parra Reynada
Lic. Javier Orozco Cuautle (
[email protected]) Relaciones internacionales
Atsuo Kitaura Kato (
[email protected]) Staff de as esoría editor ial
Ing. Leopoldo Parra Reynada (
[email protected]) Profr. Francisco Orozco Cuautle (
[email protected]) Profr. J. Luis Orozco Cuautle Editores asociados
Lic. Eduardo Mondragón Muñoz Juana Vega Parra Apoyo fotográfico
Rafael Morales Orozco Colaboradores en este número
Ing. Leopoldo Parra Reynada Ing. Oscar Montoya Figueroa Profr. Alvaro Vázquez Almazán Ing. Alberto Franco Sánchez Profr. Jorge Pérez Hernández (
[email protected]) Luis Alberto Tamiet (
[email protected]) Diseño gráfico y pre-prensa digital
D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero (
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Cristina Godefroy T. y Rafael Morales M. Suscripciones
Ma. de los Angeles Orozco Cuautle (
[email protected]) Isabel Orozco Cuautle (
[email protected]) Electrónica y Servicio, Julio de 1999, Revista Mensual. Editor Responsable: Felipe Orozco Cuautle. Número Certificado de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo de Derechos de Autor 04-1999-041417392100-102. Número de Certificado de Licitud de Título: En trámite. Número de Certificado de Licitud en Contenido: En trámite. Domicilio de la Publicación: Norte 2 #4, Col. Hogares Mexicanos, 55040, Ecatepec, Estado de México. Impresión: Impresos Publicitarios Mogue/José Luis Guerra Solís, Vía Morelos 337, Col. Santa Clara, 55080, Ecatepec, Estado de México. Distribución: Distribuidora Intermex, S.A. de C.V. Lucio Blanco 435, Col. San Juan Ixhuaca, 02400, México D.F. y Centro Japonés de Información Electrónica, S.A. de C.V. Norte 2 # 4, col. Hogares Mexicanos, 55040, Ecatepec, Estado de México Suscripción anual $420.00 ($40.00 ejemplares atrasados) para toda la República Mexicana, por correo de segunda clase (70.00 Dlls. para el extranjero). Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artículos, son propiedad de sus respectivas compañías. Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico. El contenido técnico es responsabilidad de los autores.
No.16, Julio de 1999
Leyes, dispositivos y circuitos Circuitos de Memoria PROM.......................22 Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S ánchez
Qué es y cómo funciona Proyectores de televisión para el hogar................................................ 29 Leopoldo Parra Reynada
Servicio técnico El sistema electrónico de la unidad deck en modulares Panasonic..................................40 Alvaro Vázquez Almazán
El sintonizador de canales en videograbadoras Sony................................ 48 Carlos García Quiroz
La fuente de alimentación en televisores RCA y General Electric................................55 Jorge Pérez Hern ández
Cómo resolver algunos cortos en los cinescopios .................................................60 Luis Alberto Tamiet
Electrónica y computación Microprocesadores tipo Slot-1..................... 64 Leopoldo Parra Reynada
Proyectos y laboratorio
Circuito detector de señales de AF y RF... 74 Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S ánchez
Diagrama
Televisor Sharp chasis SN-8
CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS Nueva opción en pantallas gigantes El uso de pantallas gigantes en eventos artísticos, deportivos o en reuniones políticas ya no es una novedad. Lo que no deja de ser una grata sorpresa, es el avance en las tecnol ogías de despliegue de datos para tales aplicaciones. Durante mucho tiempo, los sistemas dominantes en la fabricación de estas pantallas han dependido de los pixeles individuales; un ejemplo prototípico lo constituyen las pantallas gigantes de Sony (fi gura 1). Seguramente es de su
Pantalla JumboTRON de Sony
conocimiento que, para conseguir una imagen de grandes dimensiones con este sistema, se recurre a elementos de imagen individuales formados por tríadas R-G- B (figura 2), mismas que al encenderse y ser observadas desde una distancia adecuada para permitir una visión de con junto, producen una mezcla óptica en l a retina del espectador. Obviamente, si la imagen es contemplada desde una distancia mínima, los pixeles individuales impiden una apreciación continua, viéndose los colo res y sus tonos como fragmentos discretos.
Tríada RGB
Figura 2
Figura 1
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Justamente, una propuesta de Pioneer que consiste en un cubo multiproyector, tiene como objetivo solucionar estas distorsiones asociadas a la distancia entre el observador y la pantalla
7
Figura 3
(figura 3). Y si bien esta alternativa tecnol ógica
pletas de los tres colores b ásicos superpuestas
ya tiene varios años en el mercado, aún no es
entre sí , lo que garantiza una excelente mezcla
muy conocida.
de color; además, la construcci ón de la pantalla
El sistema de Pioneer está basado en un “panal” de pantallas rectangulares, cada una de ellas
es de tal forma que su ángulo de visi ón es bastante amplio.
excitada por un pequeño proyector parecido a
Para poder manejar el mosaico de imágenes,
los utilizados en los retroproyectores caseros
es necesario utilizar un procesador digital de
(para mayor informaci ón al respecto, consulte
imágenes, que “reparta” las porciones de la ima-
el artí culo correspondiente en esta misma pu-
gen total entre los distintos cubos que forman l a
blicaci ón). De esta manera, colocando un mo-
pantalla completa.
saico de 4, 9, 16 o m ás de estas pantallas, se
Afortunadamente, el manejo de este disposi-
puede formar una imagen del tamaño deseado –
tivo es sumamente sencillo; pr ácticamente tan
incluso monumental–, con la ventaja de que las
sólo hay que aplicar en una entrada la imagen
lí neas de uni ón entre las pantallas adyacentes
que se desea expedir y todo el trabajo de
resulta casi imperceptible (figura 4).
digitalizaci ón, divisi ón, rastreo y enví o hacia los
Otra caracterí stica que hace especial a este sistema, es que las im ágenes resultantes no es-
distintos cubos queda a cargo de la electrónica interna.
tán formadas por pixeles individuales de gran
Si a estas ventajas añadimos un f ácil mante-
tamaño, sino que se forman por pantallas com-
nimiento en forma de módulos (se puede retirar
Imagen formada por 16 pantallas
Encuentro automotríz en Tokio
Pantalla individual
Figura 4
8
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sí ntomas de los pacientes, sino a todo un con junto de equipos que permiten la exploración interna del enfermo o que mejoran la observación de sus signos vitales. En efecto, en los quirófanos muy modernos los cirujanos están rodeados de una gran cantidad de equipos y dispositivos que les permiten conocer en cada momento el estado del paciente, y observar de manera muy precisa el punto de la operación, brindándoles la oportunidad de planear cuidadosamente cada paso que seguirán durante la intervenci ón. Un ejemplo lo constituyen las cámaras de tomograf í a (figura 6), con las cuales es posible Figura 5
hacer un “mapa” muy preciso del interior del cuerpo del paciente, encontrando posibles anomalí as en el funcionamiento de los diversos ór-
un proyector y reemplazarlo por otro, figura 5),
ganos, sin necesidad de realiz ar una cirugí a para
encontraremos que este sistema es una opci ón
comprobarlo. También se han desarrollado re-
verdaderamente atractiva para todas aquellas
cientemente métodos para obtener placas de
empresas u organiz aciones que requieran de una
rayos X al instante, por medio de captores elec-
pantalla gigante.
tró nicos, con la ventaja de obtener autom áticamente la imagen digitalizada y enviarla a cualquier parte del mundo ví a Internet, para con-
Mejores opciones en el área médica
sultas con otros cirujanos. Así , el cuerpo médico puede estar separado a miles de kil ómetros
Para nadie es un secreto que la electr ónica ha
de distancia, y aún así tomar decisiones cole-
invadido prácticamente todas las ramas del que-
giadas prácticamente en tiempo real.
hacer humano; desde la preparaci ón de los ali-
Para los casos en que el punto de cirugí a es
mentos hasta la investigación espacial; desde los
muy pequeño, se han diseñado cámaras espe-
juegos de los niños hasta los más complejos pro-
ciales que amplifican la zona y la muestran en
cesos de manufactura; desde la identificación de mascotas hasta los más avanzados sistemas de seguridad; y un largo etcétera. Pero uno de los
Vista en corte del cerebro obtenida por tomografía
campos donde la tecnologí a electrónica es radicalmente bondadosa, sin duda alguna, es en l a medicina, donde ha permitido el desarrollo de nuevas y avanzadas técnicas que permiten examinar los secretos más recónditos del cuerpo humano, consiguiendo así diagnósticos más precisos o que de plano es imposible con seguir por otros medios. Sin embargo, la electrónica ha comenzado a ir más all á de los procesos de análisis y diagnóstico, para entrar directamente a apoyar a los médicos en las salas quir úrgicas. Y no nos referimos al instrumental de apoyo que monitorea los ritmos cardiacos, la presión sanguí nea y otros
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Figura 6
9
Operación de cerebro y monitoreo por computadora
Figura 8
Adicionalmente, hay investigaciones de frontera que se están realizando en diversos laboratorios, como aquellas que buscan crear “neuroFigura 7
nas artificiales” que puedan implantarse en el cerebro de aquellas personas que hayan sufrido un traumatismo o intervención en la cavidad cra-
un monitor para que el médico pueda apreciar
neana; las que pretenden crear un coraz ón arti-
más claramente cada una de sus acciones (a este
ficial controlado por un microprocesador; etc.
sistema se le llama “realidad mejorada” o
Aunque tampoco podemos olvidar dispositivos
enhan ced reality , ya que una computadora se en-
como l os ya habituales marcapasos, que ayudan
carga de resaltar aquello s puntos en que el ciru-
a llevar una vida normal a personas con males
jano debe poner m ás atención, figura 7); tam-
cardiacos; los auxiliares auditivos; los lentes con
bién existen rastreadores que permiten guiar, por
sonar que ayudan a los invidentes a desplazarse
ejemplo, un catéter en el interior del cuerpo con
por las calles sin temor de chocar con lo s obstá-
desviaciones de fracciones de mil í metro (figura
culos. En fin, la gama de posibilidades se acre-
8), lo que ayuda a diagn ósticos más precisos y a
cienta conforme son más poderosas las técni-
intervenciones más exitosas.
cas electrónicas de procesamiento de datos.
LA EVOLUCION DE LOS CAPACITORES (Primera de dos partes) L e o p o l d o P a r r a R ey n a d a
Los inicios
Si n d u d a a l g u n a , l o s c a p a c i t o r e s so n u n o d e l o s co m p o n e n t e s p r i n c i p a l es del “edificio“ de la electrónica m o d e r n a . Su s p r o p i e d a d e s c o m o e l em e n t o s d e f i l tr a d o , c o m o p a r t e d e c i r c u i t o s o s ci l a d o r e s, c o m o am or tig u ad or es de señ al, etc., lo s h acen in di spensab les par a el di seño y con stru cción d e los m ás di versos blo qu es fun cion ales. Qu éson los capa cito res, en q u éba san su fun cion am ient o y cuál es la e vo l u c i ón q u e h a n t e n i d o e s p r e ci sa m e n t e d e l o q u e h a b l a r e m o s en este ar tícu lo . ELECTRONICA
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“Cuando llegaron a la era de Nacón, Uza extendió su m ano al ar ca de Dios, y la sostuvo; porque los bu eyes tro pezab an . Y el fu ro r d e Jehováse encen - dió contra Uza, y lo hir ió allíDios por aquella te- m eridad, y cayó allím uerto ju nto al arca de Dios” (2ª de Samuel, 6, 6-7) Podrí amos situar el origen de las observaciones que a la postre permitirí an la fabricación de los dispositivos que hoy conocemos con el no mbre de “capacitores”, en el descubrimiento por parte de Tales de Mileto de la electricidad estática, alrededor del siglo VI AC. Se sabe que este filósofo griego realiz ó tal descubrimiento de manera accidental, al frotar un trozo de ámbar con una piel animal, ante lo cual el ámbar atraí a objetos de poco peso, como plumas de ave o motas de
11
polvo (figura 1). Aunque en ese momento no se tuvo conciencia del fenómeno, dos mil años desFrotación
pués serí a la base sobre la que construirí a una rama de estudio de la Fí sica, que recibe el nombre de “electrostática”. En efecto, a pesar del enorme potencial que tení a el descubrimiento de Tales de Mileto, la concepción griega del conocimiento (descubrir
Ambar
los designios de la naturaleza tal como debe ser,
Piel de animal
más que interesarse en la conformación de teoObjetos ligeros
rí as con poder predictivo o en la aplicaci ón prácFigura 1
tica de los fenómenos f í sicos, como harí a después la ciencia moderna) hizo que este fenómeno
El pensamiento de la Edad Media heredó en parte la filosofía de Aristóteles. Los aristotélicos ordenaron el universo en distintas categorías, según los cuatro elementos de los cuales estaban hechas todas las cosas, lo mismo materiales que espirituales: tierra, agua, aire y fuego. De esta manera, afirmaban que los objetos caen hacia abajo – y no hacia arriba – porque la naturaleza de las cosas terrestres es caer siempre hacia abajo, pues es el lugar qu e les corresponde. La materia terrestre era levantada por la acción del fuego, el aire empujaba al agua, y así, en una tensión incesante entre sus elementos – que buscaban estar en su centro – , el universo adquiría su dinámica, sin alcanzar nunca su punto de reposo. Esta concepción del universo fue retomada en la Edad Media, aunque adaptada al pensamiento cristiano. Los escolásticos medievales concebían a la naturaleza como un organismo vivo (dotado de una especie de voluntad), aunque rígidamente jerárquico; en consecuencia, todo seguía los designios de la naturaleza “tal como debía ser”. Es decir, el cosmos tenía un orden, pero la vida terrenal era imperfecta y desordenada, aunque siempre en búsqueda de esa gran estabilidad, que pa ra el hombre únicamente se obtenía en el cielo, junto a Dios (de quien emanaba la autoridad de los reyes). En este contexto, no había lugar para las explicaciones en términos de causa – efecto. La ciencia moderna habría de transformar la concepción del universo, que pasó de ser considerado un organismo intencionado y vivo a una gran máquina impersonal. (Si tiene interés en el tema, le sugerimos que consulte el libro El Sentido Común de la Ciencia, de J. Bronowski. Ed. Península, Barcelona, 1978.)
Figura 2
fuera olvidado por más de dos mil años (figura
bar con la piel animal, pasaba de la piel hacia el
2). Fue en el siglo XVI cuando el f í sico ingl és
objeto. Decidió llamar “carga positiva” a la que
William Gilbert “redescubrió” el fenómeno, en-
pasaba a la varilla de vidrio y “carga negativa” a
contrando que no sólo el ámbar podí a atraer
la que se guardaba en el ámbar, y propuso que
objetos ligeros, sino que también otros materia-
el flujo natural de este fluido serí a de positivo a
les tení an la posibil idad de “cargarse” y adquirir
negativo (figura 4). Esta especulaci ón a la pos-
dicha propiedad. En recuerdo del descubrimien-
tre resultarí a ser acertada.
to de Tales, Gilbert bautiz ó como “electricidad” a esta nueva rama de la Fí sica (el nombre griego
ón ). del ámbar era elektr Los primeros estudios serios que se hicieron
Según B. Franklin, las cargas positivas "viajaban" hacia las negativas, lo que explicaría la atracción del ámbar y el vidrio
en este nuevo campo, proven í an de un investigador francés: Charles-Francis de Cisternay Du Fay, quien descubri ó que cuando se frotaban dos trozos de ámbar con una piel animal, y se acer-
- - - - -
Ambar
caban entre sí , estos trozos tendí an a separarse (se repelí an); y lo mismo sucedí a si se frotaban
Vidrio
dos varillas de vidrio. Sin embargo, si se frotaba un trozo de ámbar y otro de vidrio, estos se atraí an (figura 3), lo que llevó a Du Fay a pensar que el fenómeno eléctrico era causado por dos
+
+ + + +
+ +
+ +
+ +
+ + +
+
entidades distintas, a las cuales nombr ó “elec-
Figura 4
tricidad ví trea” y “electricidad resinosa”.
Un paso adelante se dio en 1740, cuando el Ambar cargado
inventor francés Jean Théophile Desaguliers pro-
Ambar cargado
puso separar en dos clasificaciones los materiales dependiendo de su comportamiento ante la electricidad: materiales “conductores”, que de jaban fluir libremente la electricidad, y materia-
Vidrio
Vidrio
les “aislantes”, que no permití an el paso de este flujo (figura 5). Entonces se encontr ó que, en apariencia de manera paradó jica, el ámbar y el vidrio eran aislantes, mientras que todos los metales eran buenos conductores. Un problema con que se enfrentaron los pri-
Ambar cargado
Vidrio
meros investigadores de los fen ómenos eléctricos, era la imposibilidad de mantener por muFigura 3
cho tiempo una carga el éctrica en un punto determinado, lo que los obligaba a estar cargando constantemente (por frotaci ón) los elementos empleados en sus experimentos. Sin embar-
Fue Benjamí n Franklin quien dedujo de for-
go, también descubrieron que la carga el éctrica
ma teórica que esta atracci ón y repulsi ón eran
podí a almacenarse lentamente si era “aislada”
dos caras del mismo fenómeno, y propuso la
por medio de materiales no conductores como
existencia de un fluido invisible que, al momen-
el vidrio. Esto llevó a la invenci ón, en 1745, de
to en que se frotaba la varilla de vidrio o el ám-
la “botella de Leyden”, construida originalmen-
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gran cantidad de trozos metálicos pequeñ os, como limaduras de hierro, trozos pequeños de lámina de estaño, etc. (Las primeras botellas de Leyden utilizaban agua como material de almacenaje de la carga.)
Sí hay flujo eléctrico
Para que la carga el éctrica pueda llegar hasta el material en el interior de la botella, se coloca Metal
una varilla metálica en cuyo extremo se dispone
Conductor
una esfera del mismo material, y se inserta a través de un tapón no conductor perforado (figura 6). Con esto se consigue que las cargas el éctricas se almacenen en el interior de la botella, quedando a disposici ón del investigador cuando vaya a emplearlas. De hecho, se puede decir
=
que la botella de Leyden fue el primer condensador eléctrico del mundo, pues cumple con las
No hay flujo eléctrico
reglas de construcci ón que caracterizan a estos Vidrio
dispositivos.
Aislante
Figura 5
Capacitancia Es muy f ácil entender el fenómeno de la capaci-
te por el profesor alemán Ew ald Georg von Kleist,
tancia, pues se refiere únicamente a la posibili-
pero popularizada años después por el profesor
dad de almacenar una carga eléctrica por medio
holandés Peter van Musschenbroek en la Uni-
de un dispositivo de construcci ón peculiar: el
versidad de Leyden, de ahí su nombre.
capacitor (también conocido como “condensa-
Es muy f ácil construir una botella de Leyden,
dor”).
incluso con utensilios caseros: consta de una bo-
Un capacitor se forma cuando se colocan dos
tella de vidrio, en cuyo exterior va adherida una
superficies de materiales conductores a una dis-
delgada lámina de un material conductor (por
tancia muy cercana entre sí , separados por un
ejemplo estaño), y en cuyo interior se coloca una
material no conductor; puede ser aire, vac í o o
Tapón de vidrio o de corcho Varilla metálica Botella de vidrio
Partículas metálicas
"Camisa" metálica externa
Figura 6
+ + + + + + + + + + + +
cualquier otro material que no conduzca electricidad (figura 7). Cuando a este dispositivo se le aplica una carga eléctrica (por medio de una baterí a o de cualquier otra fuente de electricidad) se presenta el fenómeno que se ilustra en la figura 8.
Separación
-
Figura 7 Pl a ca m
Figura 8
ét
Pla ca m
ali
ca
lante. En tal caso, la carga permanece ah í , de modo que si súbitamente es retirada la alimen-
ét
alic a
tación de la pila, en los extremos del capacitor permanece el voltaje aplicado por un tiempo in -
Placa metálica
definido (se dice que el condensador está “cargado”, figura 9A), hasta que se establezca una ruta de escape de la tensi ón a través de un medio conductor, en cuyo caso las cargas negativas (electrones) fluirán hasta el extremo positi-
Note que l as cargas positivas del extremo (+)
vo y neutraliz arán la carga. Se dice entonces que
de la pila se concentran en la placa correspon-
el condensador ha quedado “descargado” (figu-
diente, y lo mi smo sucede con las cargas negati-
ra 9B).
vas del otro extremo; así , tenemos que en las
¿Cómo se produce este almacenamiento de energí a? Por medio del campo el éctrico que se forma entre ambas placas (figura 10A). Recordemos que cuando hay un almacenamiento de cargas el éctricas en un punto, alrededor de dicho punto se produce un campo el éctrico cuya
placas que forman el capacitor se tiene una alta concentraci ón de cargas, que tratan de llegar hacia el otro extremo (ley de la atracción de cargas opuestas); sin embargo, este movimiento se ve impedido por la presencia del material ais-
Vc
A
Vi
Figura 9
Carga de un condensador
B
A
Vc
Vi
El interruptor pasa a (A) Vi
Descarga de un condensador
B
El interruptor pasa a (B)
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Pues bien, esta caracterí stica de almacena-
A
miento de carga eléctrica del condensador, ha + + + + + + + + + + + +
encontrado infini dad de aplicaciones en las técnicas el éctricas y electrónicas, y es tal su importancia que se creó una unidad especial para de-
------------
nominar a la capacidad de almacenamiento de un condensador; esta unidad es el faradio (F), que para efectos prácticos es un parámetro muy
Campo eléctrico
grande, por lo que se utiliz an submúltiplos como el picofaradio o el microfaradio (una billonésima y una millonésima de faradio, respectivamente
B
- Figura 11-). Pronto se descubri ó que la capacidad de un + + + + + + + + + + + +
condensador dependí a básicamente de tres factores:
- - - - - - - - - - - -
1) La superficie de las placas metálicas empleadas. Campo eléctrico
Figura 10
2) La distancia que las separa entre sí . 3) El material aislante empleado en la separación.
magnitud depende de la cantidad de cargas acumuladas. Este campo eléctrico es f ácilmente perceptible, por ejemplo, cuando encendemos un televisor y acercamos la mano a la pantalla (se siente una especie de cosquilleo en la piel). Concluimos entonces que cuando se aplica un voltaje a las placas de un condensador, las cargas eléctricas acumuladas en sus extremos (positivas en una placa y negativas en la otra) forman un campo eléctrico de cierta magnitud, que tiende a atraer entre sí a dichas cargas (recuerde que una carga positiva atrae a una negativa, y viceversa). Entonces, si es retirada s úbitamente la ali-
La unidad de capacitancia fue llamada “faradio” en honor a Michael Faraday, cientí fico inglés al que se considera el padre de la teorí a electromagnética. Faraday descubrió la estrecha relación que existe entre los fenómenos eléctricos y magnéticos, y gracias a ello pudo construir el primer electroim án, los primeros transformadores, los primeros generadores y motores eléctricos, etc. Cuentan algunos historiadores que, en una ocasión, al salir Faraday de una conferencia donde habí a explicado los recién descubiertos fenómenos electromagnéticos, uno de los asistentes se le acercó y le cuestionó acerca de la utilidad pr áctica de tales hallazgos, a lo que Faraday respondió: “¿ Y puede usted explicarme para qué sirve un recién nacido?”, intuyendo el futuro tan promisorio de estos principios, que ser í an la base de la tecnologí a el éctrica y electrónica moderna.
mentaci ón de voltaje de los extremos del condensador, las cargas eléctricas quedan “pegadas” en las placas del capacitor, debido al campo eléctrico que atrae unas y otras (figura 10B), y esta condici ón permanece estática a menos que se brinde a las cargas el éctricas algún camino alternativo para encontrarse y cancelarse mutuamente (recuerde que la naturaleza siempre trata de mantener un equilibrio estable en todos sus cuerpos, y la presencia de una carga eléctrica constituye una desviaci ón que rápidamente debe ser compensada).
Figura 11
Los dos primeros factores determinan sensible-
nes sobre las que no tiene mucho caso insistir,
mente la construcci ón f í sica del dispositivo (un
aunque no deja de ser interesante reflexionar qué
condensador pequeño puede almacenar menos
sentido tendrí a para Moisés y sus sacerdotes
carga que uno más grande); sin embargo, es
“cargar” eléctricamente el arca.
posible que la elección correcta del material aislante permita el suministro de grandes capaci-
Los primeros condensadores: de papel
dades a volúmenes pequeños. Esto se debe a que la “constante dieléctrica” de los diversos mate-
Cuando se descubrieron las caracter í sticas es-
riales aislantes permite el almacenamiento de
peciales de los capacitores, se llegó a la conclu-
cargas con más o menos fuerza. Vea en la tabla
sión de que se podí an aprovechar en diversos
1 una comparaci ón entre las constantes dieléc-
experimentos del nuevo campo de la electrici-
tricas de diversos materiales empleados común-
dad; así que se trató de fabricar condensadores
mente en la construcci ón de capacitores.
que tuvieran un comportamiento confiable y una capacidad elevada, al menor precio posible. En esas épocas (finales del siglo XVIII y principios del XIX), ya se podí an fabricar delgadas l áminas
Constantes dieléctricas de diferentes materiales (20ºC)
metálicas, pero producir materiales aislantes también en placas muy delgadas era más com-
Aire
1.006
Hielo (-5ºC)
2.9
Parafina
2.1
M ic a
6
Petró leo crudo
2.2
Acetona
27
Benceno
2.29
Metanol
31
Fue por esa raz ón que los primeros conden-
Poliestireno
2.6
Agua
81
sadores que se fabricaron para fines experimen-
plicado; sin embargo, ya se contaba con un material que no conducí a electricidad, y que se fabricaba de manera industrial en hojas delgadas: el papel.
tales, contaban con dos delgadas placas metáliTabla 1
cas, separadas entre sí por una capa de papel (figura 12). Experimentos posteriores determinaron que,
Es así como surge toda la amplia variedad de
de forma aparentemente increí ble, un papel hú-
condensadores que se han fabricado a lo largo
medo puede almacenar más carga que uno seco
del tiempo, y de los cuales haremos enseguida un recorrido. Precisamente, ya con la información de cómo se construye un capacitor, resulta m ás f ácil comprender el sentido de nuestra cita inicial. Si revisa el libro Exodo –capí tulo 25, versí culo 10 y subsecuentes– del Antiguo Testamento, donde se describe la construcci ón del Arca de la Alianza, advertirá que ésta parece ser un enorme condensador eléctrico, lo que para una mente cientí fica podrí a significar que la “furia de Dios” que cayó sobre Uz a, muy probablemente no fue sino una descarga el éctrica de alta potencia. De hecho, experimentos realizados en diversas partes del mundo (que reconstruyeron el arca según lo especifica la Biblia) han demostrado que su capacidad de almacenamiento de carga era bastante buena; sin embargo, son especulacio-
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Figura 12
17
(recuerde la tabla de coeficientes diel éctricos),
Metal
así que durante mucho tiempo los con densadores de papel humedecido fueron los más populares en los experimentos de bajo voltaje. Sin
Metal
embargo, tení an un defecto grave: cuando au-
terminal
mentaba el voltaje entre sus terminales f ácilmente se establecí a una chispa entre las placas, lo que obviamente eliminaba por completo la carga almacenada y dañaba de forma definitiva al capacitor (recuerde que el papel al quemarse se convierte en carbón, y este material sí conduce electricidad). Fue así como se buscaron otros materiales para l a construcción de capacitores,
Cerámica
obteni éndose los condensadores cerámicos.
terminal
Condensadores cerámicos Entre los condensadores más empleados, debido a su bajo precio y buenas caracter í sticas
Figura 14
capacitivas, están los de cerámica, los cuales – como cabe suponer– basan su funcionamiento en dos delgadas placas metálicas separadas entre sí por una delgada l á mina de material
de disco resulta familiar para cualquier persona
cerámico (figura 13). El material que m ás se
relacionada con el campo de la electrónica.
emplea en la actualidad es una cer ámica con
Si partimos a la mitad uno de estos capa-
base en Titanatio de Bario (BaTiO3), y su forma
citores, descubriremos su estructura tan sencilla (figura 14); sin embargo, esta sencillez trae aparejado un problema delicado: a menos que se construyan dispositivos realmente grandes, su capacidad máxima es relativamente pequeña
Placa métalica con terminal de conexión
(comercialmente, estos condensadores sólo alcanzan valores de hasta 0.22uF). Disco de material cerámico
Para compensar parcialmente esta falla, se idearon algunas variantes en la con strucci ón de estos dispositivos, como la aplicaci ón de varias capas superpuestas (figura 15) conectadas entre sí en paralelo (recuerde que cuando colocamos condensadores en paralelo, su capacitancia se suma). A estos dispositivos se les conoce con el nombre de “condensadores cerámicos multicapa”, y es gracias a este recurso que podemos encontrar componentes de hasta 1uF de capacidad. Con esta solución el disco sólo se ensancha, pero
Terminal de la placa en la cara opuesta
el tamaño del dispositivo sigue siendo relativamente pequeño. Otra ventaja de los condensadores cerámicos,
Figura 13
es que el material aislante utiliz ado es muy re-
tabilidad que dif í cilmente se conseguí a con un
Figura 15 Discos cerámicos con láminas metálicas intercaladas Conexión eléctrica entre láminas pares
Conexión eléctrica entre láminas nones
condensador de este tipo. A sí , cuando comienza a desarrollarse la industria de los pl ásticos, surgen los primeros condensadores de poli éster, de los que hablaremos a continuación.
Condensadores de poli éster Como ya se mencionó , la capacitancia de un condensador aumenta considerablemente conforme disminuye la distancia que separa a las dos placas donde se acumulan las cargas el éctricas, debido a que el campo el éctrico actúa de forma más fuerte sobre las partí culas con la carga opuesta, reteniéndolas con más fuerza en las placas incluso cuando ya se haya retirado la Terminales
fuente de alimentación. Esto representa un gran problema para los condensadores cerámicos, ya que el material no se puede adelgazar considerablemente, pues comienza a mostrar fracturas
sistente al paso de la corriente, pudiendo así
y una fragilidad extrema; es por ello que los fa-
encontrar dispositivos que f ácilmente resisten
bricantes tienen que utilizar placas cer ámicas
tensiones de 500 ó 1000 volts.
relativamente gruesas.
Sin embargo, una de las principales desven-
Para poder acercar aún más las placas, se
tajas de los condensadores cerámicos es su am-
necesitaba un material que fuera un buen ais-
plio rango de tolerancia. Existe, por ejemplo, la
lante (mejor que el papel), y que sin embargo
familia de capacitores “Z”, la cual posee una to-
pudiera adelgazarse considerablemente. Afo rtu-
lerancia de –20 a +80% del valor nominal, por lo
nadamente, los materiales sintéticos brindaron
que si usted compra un dispositivo de 0.1uF, se
una valiosa opci ón, y es así como surgen los
considera que está bien si su capacitancia está
capacitores de poliéster, que tambi én se utiliz an
entre 0.08 y 0.18uF; esto los hace poco adecua-
de forma masiva en la electrónica moderna.
dos para realizar trabajos donde la precisi ón es un factor determinante. No obstante, gracias a los avances en la construcci ón de elementos Capacitor clase “J“
electrónicos, se ha podido diseñar una familia de condensadores cerámicos (la famosa familia
“ J ”), que posee una tolerancia estándar de ±5% del valor nominal, lo cual la hace ideal para la mayorí a de las aplicaciones electrónicas comunes (figura 16). Si a esto a ñadimos el muy bajo costo de este tipo de capacitores, nos explicaremos f ácilmente su amplia aceptaci ón en prácticamente todas las ramas de la electrónica moderna. Ahora bien, a pesar de toda sus ventajas, los condensadores cerámicos no resultaban apropiados para todas las aplicaciones, ya que existí an alguno s casos en que era necesaria una es-
ELECTRONICA
y servi cio
Capacitor clase “Z“
Z 104
104 J
Figura 16
19
La construcci ó n de un condensador de
Figura 18
poliéster es sumamente sencilla, incluso usted puede fabricarlos en casa; únicamente necesita dos delgadas tiras de papel metálico (el papel estaño que se utiliz a en la cocina es ideal), entre las cuales hay que colocar una capa de l ámina de plástico (puede recortar una bolsa del supermercado). Adicionalmente, coloque otra capa de plástico como se muestra en la figura 17, y luego enrolle todo el conjunto de modo que quede suficientemente apretado, para garantizar que la distancia entre placas sea la menor posible. Conecte las terminales en cada una de las l áminas metálicas ¡y listo!, habrá terminado de construir su propio condensador. Obviamente, la capacidad obtenida ser á extremadamente pequeñ a, aunque puede llegar a utilizarlo de manera experimental. De hecho, los condensadores de este tipo que se venden comercialmente se fabrican mediante el mismo principio. En la figura 18 se muestran los encapsulados más comunes para estos
quierda, advierta que debido al plástico trans-
capacitores. Vea con atenci ón los dos de la iz-
parente que los rodea, es posible apreciar su estructura de placas enrolladas; los restantes no tienen una estructura tan evidente debido a la resina epóxica opaca empleada para su encap-
Plástico
sulado, pero si abrimos uno de estos conden-
Metal
sadores podremos apreciar la misma estructura
Plástico
básica: placas metálicas enrolladas separadas por un material plástico.
Metal
Una de las grandes ventajas que tiene este tipo de condensadores en comparaci ón con los cerámicos, en su alta estabilidad en un amplio rango de temperaturas; además de una tolerancia muy estrecha, ya que la mayorí a de los dispositivos de este tipo tienen una tolerancia de ±10% (familia “K ”), aunque aquí también existe la familia “ J” con una to lerancia de ±5%. En el próximo número conclui remos este artí culo. Hablaremos entonces de los siguientes tipos de condensadores: electrol í ticos; variables con núcleo de aire, de plástico y de cer ámica; monol í ticos de montaje superficial; de tantalio e
Terminal (2)
integrados en c h i p s. Terminal (1)
Plástico Metal
Metal Plástico
20
Concluye en el próximo número
Figura 17
ELECTRONICA
y servi cio
CIRCUITOS DE MEMORIA PROM O s ca r M o n t o y a y A l b e r t o F r a n c o
La compuerta de tres estados Un elemento i mportante en la estructura de conexi ón de las memorias con el resto de un sistema digital basado en bus, son las compuertas de tres estados que literalmente aí slan al dispositivo del bus cuando as í se requiere. Este tipo de dispositivos ha permitido que se desarrolle l a
E n l a p r i m e r a p a r t e d e est e a r t í c u l o
tecnologí a modular; o sea, que un sistema pue-
p r e s en t a m o s l a e st r u c t u r a b á s i ca d e
da crecer tanto como el usuario lo desee, siem-
u n a m e m o r i a d e t i p o se m i c o n d u c t o r,
í c o m o l a s p r i n c i p a l es a s caracter i n y ís t i c a s, d e f i n i c ó c l a s i f i c a c ó i n d e l a s m e m o r i a s RO M .
pre y cuando se cumplan ciertos lineamientos técnicos. Las salidas de tres estados se representan en sí mbolos lógicos mediante un pequeño triángulo invertido, y se utilizan para compatibilidad con
Ahor a hablarem os de las m em orias
estructuras de bus como las que se emplean en
p r o g r a m a b l e s ( PR O M ) , c u y a
sistemas basados en microprocesadores (figura 1).
p r o p i e d a d e s q u e a d m i t en l a f u n c ó i n d e e sc r i t u r a y , d e p en d i e n d o d e su
ía d e f a b r i c a c ó tecnolog i n, la reescritura.
El bus Fí sicamente, el bus es un conjunto de trayectorias conductivas (alambre o pistas de cobre en un impreso) que sirve para conectar dos o más componentes funcionales de un sistema o de
22
ELECTRONICA
y servi cio
como su no mbre lo indica, el bus de datos sirve
Símbolo de una memoria ROM donde se presentan salidas de tres estados
para transferir datos entre el microprocesador, las memorias y los dispositivos de entrada/ sali-
A0
da (monitores, impresoras, teclados y m ódem);
ROM 256 x 4
A1
por su parte, el bus de control permite al micro-
A2
procesador controlar las transferencias de daQ0
A3
tos y la sincronizaci ón de los diversos compo-
Q1
Salidas de Q2 tres estados
A4 A5
Q3
A6
nentes (figura 2).
I nt erf az con el bus En una aplicaci ón t í pica donde se requiera co-
A7
Símbolo del tercer estado
nectar varios dispositivos a un bus (por ejemplo un microprocesador, una RAM y una ROM), será
S0 S1
Figura 1
necesario utilizar compuertas de tres estados como interfaz entre los dispositivos digitales. En la figura 3A vemos el sí mbolo lógico para un cir-
varios sistemas diferentes. El éctricamente, un
cuito intermedio de tres estados no inversos, con
bus es una colecci ón de niveles de voltaje espe-
una habilitaci ón alta activa; en la 3B, el sí mbolo
cificados y/ o niveles de corriente y señales, que
para un circuito con habili tación baja activa.
permite que los diversos dispositivos conecta-
La operación básica de un circuito interme-
dos a él se comuni quen y trabajen juntos apro-
dio de tres estados, se puede entender en térmi-
piadamente.
nos de la acci ón de conmutaci ón. Observe la fi-
Recuerde que un bus de direcciones permite
gura 4; cuando la entrada de habilitaci ó n es
al microprocesador direccionar las memorias. Y,
activa, la compuerta opera como un circuito no –
Figura 2
BUS
ELECTRONICA
y servi cio
23
Sí mbolos de las compuertas de tres estados
ROM programable
A
Hablemos ahora de un grupo de memorias que
Salida Entrada
pertenecen a la familia ROM ; se trata de las me-
B Habilitación
morias programables (PROM).
Entrada
Salida
Recuerde: la principal caracter í stica de una memoria ROM , es que la información la trae grabada de f ábrica, y no puede escribirse en ella; es
Habilitación
Figura 3
decir, es una memoria de sólo lectura. Sin embargo, también se ha desarrollado una variante de este tipo de memorias, en las cuales el usua-
inversor normal (en otras palabras, la salida es
rio puede grabar datos; nos referimos a las PROM
alta cuando la entrada es alta, y es baja cuando
o ROM programables. En tal caso, el fabricante
la entrada es baja).
las vende “limpias”. Las PROM se fabrican en tecnologí as bipolar y MO S; tienen formatos de palabra de salida con cuatro u ocho bits, y su capacidad va desde unos
Funcionamiento de las compuertas de tres estados
cuantos bits hasta más de 250,000 bits. Las PROM emplean algunos tipos de proceso de operaci ón
H
H
L
L
de fusibles para almacenar bits, donde un enlace de memoria es un fusible abierto o cerrado para
H
representar un 0 ó un 1 lógico. El proceso de ope-
H
ración de fusibles es irreversibl e; una vez que se H o L
HiZ (alta impedancia)
programa una PROM , no puede cambiarse. En la figura 5 tenemos una PROM bipolar con enlaces a fusibles. Estos enlaces se elaboran
L
Figura 4
dentro de la PROM , entre el emisor de cada transistor de celda y su l í nea de columna. En el proceso de programaci ón, se inyecta una corriente
Los niveles alto y bajo representan dos de los
suficiente al enlace de fusible para fundirlo (abrir-
estados. El circuito intermedio opera en su ter-
lo) y crear un 0 almacenado; el enlace se deja
cer estado cuando la entrada de habilitaci ón no
intacto para crear un 1 almacenado.
es activa; aquí , el circuito actúa como un conmutador abierto y la salida está completamente desconectada de la entrada; a tal estado se le conoce también como “estado de alta impedan-
Celdas de una PROM bipolar con enlace mediante fusibles
cia“ (HiZ). Muchos microprocesadores, memorias y otras
Vcc
Vcc
funcio nes de circuitos integrados, poseen circuitos intermedios de tres estados que sirven como interfaz con los buses. Estos circuitos intermedios son necesarios cuando dos o m ás dispositivos se conectan al bus común. A fin de evitar que los dispositivos interfieran
Vcc
entre sí , se recurre al empleo de los circuitos intermedios de tres estados para desconectar todos los dispositivos (excepto aquellos que están en comunicaci ón en un momento dado).
24
Figura 5
ELECTRONICA
y servi cio
Tecnologí a de enlace
Diagrama de tiempos de acceso para una memoria ROM
En las PROM se utiliz an tres tecnologí as básicas de fusible: enlaces metálicos, enlaces de silicio
Dirección previa
y uniones PN.
Dirección válida de entradas
a) Los enlaces metálicos se hacen con un mate-
ta
rial como el nicromo. Cada bit en el arreglo de memoria se representa con un enlace separa-
Datos válidos de la memoria
do. Durante la programación, el enlace se “funde“ o se deja intacto. Para lograrlo, básicamen-
Transición de salida de datos
S Selección de chip
te se tiene que direccionar una celda dada; luego, para abrir el enlace, hay que hacer que una suficiente magnitud de corriente circule Figura 6
por él. b) Los enlaces de silicio están formados por fran jas estrechas y ranuradas de silicio policris-
Ti empo de acceso a una ROM
talino. Para programar estos fusibles, es pre-
Para una mejor explicaci ón acerca del tiempo
ciso que los enlaces sean fundidos por una
de acceso a la ROM, en la figura 6 mostramos
corriente intensa que los atraviese. Tal canti-
un diagrama tí pico de sincronizaci ón.
dad de corriente, no sólo provoca una alta tem-
El tiempo de acceso (“ta”) es el tiempo que
peratura en la localidad del fusible que oxida
transcurre desde la aplicaci ón de un c ódigo de
al silicio; también forma un aislamiento alre-
direcciones válido en las entradas, hasta la apa-
dedor del enlace ahora abierto.
rici ón de datos de salida válidos.
c) La tecnologí a de uni ón en corto o de migra-
El tiempo de acceso también puede medirse
ción por avalancha inducida, consiste básica-
desde la activaci ón de la entrada de selecci ón
mente en dos uniones PN colocadas espalda
del c h i p (S) hasta la ocurrencia de datos de sali-
con espalda. Durante la programaci ón, se pro-
da v álidos, cuando se encuentra ya una direc-
voca la avalancha en una de las unio nes dió-
ción válida en las entradas.
dicas; el voltaje y el calor resultantes, originan que los i ones de aluminio emigren y que,
Grabador de memorias EPROM y EEPROM, con función de b orrado de UVEPROM. También se muestra la configuración de las memorias PROM. V+
A
B
PROM Q0 0
.. ..
.. ..
.. .. .. ..Generador
M
de pulsos de programas
HAB
Figura 7
ELECTRONICA
y servi cio
25
por lo tanto, exista un corto circuito en la unión. La uni ón restante se usa entonces como un diodo con polarizaci ón directa, para representar un bit de datos.
Program aci ón d e l a PRO M Por lo general, programar una PROM implica conectarla a un instrumento especial llamado precisamente “programador de PROM “ (figura 7A). Básicamente, la programaci ón se realiza de
Figura 8
acuerdo con la configuraci ón simplificada que apreciamos en la figura 7B. Mediante la colocación de los conmutadores en las lí neas de direcciones, se selecciona una
quete (figura 8). La compuerta aislada en el
direcci ón; después se aplica un pulso en las l í -
FET de una UV EPROM está “flotando“ dentro
neas de salida que correspondan a localidades
de un material aislante de óxido.
de bits donde se ha almacenado un 0 (la PROM
El proceso de programaci ón hace que los elec-
arranca con todas sus localidades en 1); y pues-
trones se remuevan de la compuerta flotante.
to que dichos pulsos funden los enlaces de fusi-
Para lograr el borrado, el c h i p tiene que ser
bles, se genera entonces el patr ón de bits de-
expuesto a la radiaci ón ultravioleta de alta in-
seado. Se selecciona enseguida la siguiente
tensidad que se introduce a través de la ven-
dirección, y es así como se repite el proceso (esta
tana de cuarzo en la parte superior del paque-
secuencia se realiz a automáticamente en el pro-
te; varios minutos o incluso una hora después
gramador de PROM ).
de tal exposici ón, la carga positiva almacenada en la compuerta se neutraliza.
ROM borrable (EPROM)
b) Las EEPROM o memorias borrables eléctricamente, pueden borrarse y programarse con
A diferencia de la PROM ordinaria, una EPROM
pulsos el éctricos. Tambi én se les denomina
puede reprogramarse si acaso se borra antes el
“PROM alterables eléctricamente“ (EAPROM). Dado que intervienen los pulsos eléctricos, la EEPROM puede borrarse y reprogramarse r ápidamente aun montada en su circuito. Po r eso
programa existente en el arreglo de memoria. Una EPROM usa un arreglo de NM OSFET con una estructura de compuerta aislada. La compuerta de transistor aislada carece de conexiones eléctricas, y puede almacenar carga eléctrica durante tiempo indefinido. En este tipo de arreglos, los bits de datos están representados por la presencia o la ausencia de carga de compuerta almacenada. El borrado de un bit de datos es un proceso que remueve la carga de la compuerta.
Ti pos de PRO M Dos tipos básicos de PROM borrables, son la PROM borrable con luz ultravioleta (UV EPROM) y la PROM borrable eléctricamente (EEPROM ). a) Una UV EPROM puede reconocerse por la membrana de cuarzo transparente en el pa-
26
Las memorias EEPROM permiten incorporar en los televisores modernos las llamadas "funciones en pantalla".
Figura 9
ELECTRONICA
y servi cio
es común el uso de este tipo de memorias en
12 mW/ cm2, por ejemplo, le toma de 20 a 25
algunos televisores modernos; y es que por
minutos la tarea de borrado). A l igual que en la
medio del control remoto, pueden realizarse
mayorí a de las EEPROM, después del borrado
los ajustes y procesos necesarios (figura 9).
todos los bits son 1. Es importante señ alar que como la luz am-
Ti pos de EEPROM Hay dos tipos de EEPROM : la M OS de compuerta flotante y la de silicio óxido nitruro metálico (MNOS). La aplicaci ón de un voltaje en la compuerta de control de la estructura de compuerta flotante, permite que en ésta se almacene y se remueva la carga. La T MS2516 es un ejemplo de un dispositivo EPROM MO S; su operación es representativa de otras EEPROM comunes. Este dispositivo tiene 2048 (211 =2048) direcciones, cada una con ocho bits; en la figura 10, observe que las ocho salidas son de tres estados.
biental normal contiene la longitud de onda necesaria para el borrado, la membrana transparente debe mantenerse cubierta. Para programar el dispositivo, se aplican +25VCD al Vpp (que normalmente está en +5V); la habilitación (S) es alta. Los ocho bits de datos a programar en una direcci ón determinada, se aplican a las salidas (Q0 a Q7); la direcci ón se selecciona en las entradas A0 a A10. Después, un pulso de 21 V cuya duración va de 10 ms a 55 ms, es aplicado a la entrada PD/ PGM. L as direcciones pueden programarse en cualquier orden. Desafortunadamente, no existe ninguna forma de borrar sólo algunas celdas. Puesto que la luz
Sí mbolo lógico de la memoria PROM 2516 EPROM
A0 A1
Q0 Q1
. . . . .
Q2 Q3 Q4
A7
UV borra todas las celdas al mismo tiempo, una EPROM borrada almacena solamente 1s lógicos.
Algunos ejemplos de EPROM Las memorias EPROM se encuentran disponibles en el mercado en una amplia gama de capaci-
Q5
dades y tiempos de acceso. Es com ún encontrar
Q6
dispositivos con una capacidad de 128K x 8 y un
Q7
tiempo de acceso de 45 ns.
A8
La Intel 2732 es un ejemplo com ún; es una
A9
EPROM NMOS de 4K x 8, que funciona con una
A10
sola fuente de alimentación de +5V durante una operaci ón normal.
PD / PGM Hab. (s)
Figura 10
En la figura 11, observe que el sí mbolo muestra doce entradas para direcciones (ya que 212 es igual a 4096), y 8 salidas para datos. La memoria tiene dos entradas de control: CE o c h i p
Para leer desde la memoria, la entrada selec-
enable (que es la entrada de habilitaci ón del cir-
cionada (S) y la entrada de red potencia/ progra-
cuito, y sirve para colocar a éste en modo de es-
ma (PD/ PGM) deben ser bajas. Cuando estas
pera, donde disminuye el consumo de energ í a)
entradas son altas, el dispositivo se encuentra
y la entrada OE/ Vpp (cuya doble función de-
en un modo de espera en baja potencia; esto re-
pende del modo de operación del dispositivo).
duce el flujo de corriente en la fuente de potencia de corriente directa.
OE es la entrada que habilita las salidas, y se emplea para controlar los buffers de salida de
Para borrar los datos almacenados, es nece-
datos. Esto permite que el dispositivo pueda co-
sario exponer el dispositivo a una luz ultravioleta
nectarse al canal de datos de un microproce-
de alta intensidad, a trav és de la membrana
sador, sin contienda por el canal. V pp es el vol-
transparente (a una lámpara común sin filtro de
ELECTRONICA y servici o
27
Sí mbolo lógico para la EPROM 2732, con su tabla de verdad
necesitarse varias horas; mas por lo general, se hace de manera automática con un programa-
+Vcc
dor comercial de EPROM, el cual es muy seme jante a los programadores de PROM .
A11
Direcciones
Caso aparte es la Intel 27C512, que es una
D7
A11
EPROM de 64K x 8; se puede programar con
. . . . .
. . . . .
EPROM 4K X 8
A1 A0
D6 s o t a d e d a d i l a S
. . . . .
2732
D1 Entradas de control
OE/Vpp
mucha más rapidez que la 2732. La 27C512 requiere un pulso CE de apenas 100 ns para escribir un solo byte (en comparaci ón con los 50 ms que requiere la 2732). Así , el tiempo total de programación del microcircuito va de 8 a 10 segundos.
Comentarios finales
D0
Las EPROM se diseñaron originalmente para ser
CE
empleadas en aplicaciones de investigaci ón y desarrollo, donde es muy común la necesidad Figura 11
de alterar cierto n úmero de veces el programa almacenado. Conforme se volvieron más confiables y menos costosas, fueron suficientemen-
taje especial de programación requerido duran-
te útiles para incluirlas en productos y sistemas
te el proceso de programación.
de bajo y mediano volumen. No obstante, llega-
La 2732 tiene diversos modos de funciona-
ron a presentarse algunos inconvenientes gra-
miento que se controlan por medio de las termi-
ves: 1) era necesario extraerlas de su circuito
nales CE y OE/ Vpp (tabla 1).
para borrarlas y reprogramarlas; 2) dado que la operación de borrado elimina todas las celdas, no existe forma de seleccionar sólo ciertas di-
Entrada CE
OE/Vpp
Salidas
recciones que se desean borrar; 3) el trabajo de
Leer / verificar
L
L
Salida de datos
borrar y reprogramar, toma 20 minutos o m ás.
Deshabilitar salida
L
H
HiZ
Espera
H
X
HiZ
Programa
L
Vpp
Entrada de datos
Modo
A pesar de todo ello, en l a actualidad todaví a se mantienen en uso; además, algunas de sus desventajas han podido resolverse con dispositivos
Tabla 1
nuevos y memorias instantáneas flash . Un gran avance en la operación de este tipo
El mo do de programación se utiliz a para es-
de memorias, ha sido la creación de las EEPROM.
cribir nuevos datos en las celdas de la EPROM.
Gracias a esta tecnologí a, basta con aplicar un
Para este modelo especí fico de memoria, se es-
alto voltaje (21V) entre la compuerta y el drena-
cribe una palabra de 8 bits en una lo calidad de
je del M OSFET, para que se induzca una carga
direcci ón a la vez. El procedimiento es el si-
en la compuerta flotante, la cual permanecerá
guiente: primero se aplica la direcci ón en las ter-
aunque se interrumpa la corriente.
minales de direcci ón; luego, los datos deseados
La inversión de algunos voltajes, ocasiona que
se colocan en las terminales de datos que fun-
se retiren las cargas atrapadas en la compuerta
cionan como entradas durante el proceso de pro-
flotante y que se borre la celda.
gramación; finalmente se aplica un alto voltaje
Dado que este mecanismo de carga y trans-
nominal de 21V en V pp, para que, con pulsos, CE
porte requiere corrientes muy bajas, el borrado
se vaya baja durante un tiempo tí pico de 50 ms.
y la programación de una EEPROM puede ha-
El proceso se repite en todas las ubicaciones de la memoria. Si se realiza a mano, pueden
28
cerse en el circuito; es decir, sin una fuente de luz UV ni una unidad programadora especial.
ELECTRONICA y servi cio
PROYECTORES DE TELEVISION PARA EL HOGAR L e o p o l d o P a r r a R e yn a d a
Los inicios Los primeros aparatos de televisi ón –que aparecieron en el mercado hacia finales de los años
íg e n e s , l o s t u b o s d e D e sd e s u s o r r a y o s ca ó t dicos han constituido el d i s p o si t i v o p i l a r d e l o s r e c ep t o r e s d e
30 y principios de los 40–, eran equipos con pantalla de minúsculas dimensiones (no más de 5 ó 6 pulgadas diagonales) y con una forma muy redondeada, a tal grado que dif í cilmente se apre-
T V. Y n o o b s t a n t e q u e h a n s u r g i d o
ciaba la forma rectangular original de la ima-
otras opciones com o las pantallas de
gen enviada (figura 1); sin embargo, también se
p l a s m a y d e c r i st a l l íq u i d o , l o s
fabricaron aparatos muy grandes que amplifica-
ún d e sc a n s a n e n e st o s televisor es a
ban el tamaño de su imagen mediante un espe-
d i s p o s i t i v o s ; i n c l u so e n e l c a s o d e l o s r e t r o p r o y e c t o r e s, q u e si b i e n n o d e p e n d e n d e l c i n e sc o p i o t r a d i c i o n a l
jo colocado a 45 grados, para lo cual el cinescopio tení a que ser instalado en posici ón vertical dentro de un mueble de considerables dimensiones (figura 2).
p a r a o f r e ce r t a m a ñ o s d e p a n t a l l a
No obstante lo primitivo de estos equipos, el
q u e co n e st e m e d i o e s d i f í ci l
hecho de poder “ver lo que pasaba en la radio ”
c o n se g u i r , n o e l i m i n a n e l u so d e l o s
pronto convirti ó a los primeros televisores en
t u b o s d e r a y o s ca ó t dicos, con e x c e p c ó i n d e u n n u e v o eq u i p o d e Sa m su n g , c o m o v er e m o s e n e st e a r t í culo. ELECTRONICA y servici o
un éxito comercial sin precedentes, interrumpido únicamente por la Segunda Guerra M undial, que consumi ó tal cantidad de recursos humanos y tecnol ógicos que inhibi ó el desarrollo de la incipiente industria de televisión.
29
Figura 3
Figura 1
Aprovechando los avances tecnológicos aparecidos durante el conflicto (el radar, por ejem-
Posteriormente, otro gran avance fue la incorporación del color en la señal de video.
plo, permitió mejoras considerables en la transmisi ó n y recepci ó n radial, as í como en la
Aparece el color
fabricación de válvulas de vací o), rápidamente la industria de TV se convirtió en el principal me-
Hubo muchas propuestas para manejar el color
dio de entretenimiento de las familias en todo el
en televisión; una de ellas corresponde al inge-
mundo, impulsando a las compañí as a invertir
niero mexicano Guillermo Gonz ález Camarena,
grandes sumas en el desarrollo de aparatos con
quien es reconocido mundialmente como el pri-
mejores prestaciones. El primer aspecto en el que
mero en desarrollar un método funcional para
se lograron avances notorios fue el tamaño de
incorporar el color en los televisores monocro-
las pantallas, cuyas dimensiones alcanzaron las
máticos.
20 pulgadas diagonales, medidas suficientes para
El método de Gonz ález Camarena fue poco
que el televisor pudiera ser observado c ómoda-
convencional: utiliz ó una c á mara de video
mente en la estancia o sala familiar (figura 3).
monocromática, frente a la cual colocó un disco giratorio con fil tros de los tres colores primarios (rojo, verde y azul), sincroniz ando el giro del disco para que se enviara un campo completo de señal roja, o tro de verde y uno más de azul; y así sucesivamente se repetí a el ciclo (figura 4). En
Espejo
Imagen reflejada
Figura 4
d e V e r
o R o j
l A z u
Cinescopio en posición vertical
Figura 2
30
ELECTRONICA y servi cio
el punto receptor, frente a un televisor convencional en blanco y negro, dispuso un segundo disco rotatorio también con sus filtros de colores, el cual rotaba de manera sincroniz ada para que el campo rojo –al aparecer en la pantalla– coincidiera con el filtro respectivo, y lo mismo
V e rd e
sucedí a con las señales del verde y del azul (figura 5). De esta manera, cuando el observador
R o j o
Az u l
veí a la pantalla del televisor, los tres colores se combinaban en la retina, dando la impresión de una señ al en colores.
Figura 5
Una de las ventajas de este método, fue que se podí a adaptar a los receptores de TV ya existentes para que pudieran captar se ñ ales
aunque también alternando los campos par e im-
cromáticas; sin embargo, era un sistema com-
par. Así , se incluyeron en el cinescopio tres caño-
plicado. Y aunque Gonz ález Camarena continuó
nes electrónicos –uno para cada color primario –
sus investigaciones y llegó a proponer una al-
y una pantalla que en vez de estar recubierta de
ternativa al método de RCA, éste prevaleció fi-
una sola capa de f ósforo (como la del sistema
nalmente.
en blanco y negro, que al ser excitada emite luz
La propuesta de Gonz ález Camarena se ba-
blanca), se colocaron millares de diminutos pun-
saba en dos colores únicamente (el campo de
tos de tres tipos de f ósforo, uno para emitir luz
lí neas pares de un color y el de las l í neas impa-
roja, otro verde y otro az ul (figura 6).
res de otro), mientras que el sistema de RCA –
Debido a la mí nima distancia que hay entre
que aún sigue utiliz ándose– se basó en un ras-
los puntos de la pantalla, el espectador no los
treo simultáneo de los tres colores primarios,
aprecia de manera individual, y así el ojo mez-
Ampolla al vacío
En esta imagen se muestra la convergencia de los tres haces en cada punto de la tr íada RGB, pasando por el orificio de la m áscara de sombras.
Haz azul Haz verde Haz rojo
Puntos de fósforo
Base
Puntos de fósforo de colores (en la superficie interna de la pantalla)
Cañones electrónicos
Máscara de sombras
Orificio de la máscara de sombras
Haces electrónicos
Aquadag Sellado
Máscara de sombras
Pantalla
Banda de protección Banda de tensión Fotografía ampliada de un grupo de tríadas o deltas de fósforo de un cinescopio RCA convencional Verde
Rojo
Azul
ELECTRONICA y servici o
Figura 6
31
cla los colores, dando la impresión de una ima-
Evolución de los cinescopios en blanco y neg ro
gen continua. La ventaja de este método, es que la señal es compatible con la de blanco y negro convencional, por lo que un televisor monocromático puede captar normalmente la programación, independientemente de que las imágenes no se despliegan en col or.
Cinescopios gigantes
Televisor Gen eral Electric con pantalla de 31 pulgadas diagonales. El cinescopio es de profundidad reducida
Con los avances tecnol ógicos, pronto fue posible fabricar televisores con pantallas consideradas “grandes” (25 pulgadas diagonal es), simplemente adaptando los circuitos ya diseñados para los televisores convencionales.
Figura 7
Sin embargo, los cinescopios grandes tienen diversas dificultades funcionales y técnicas: el conjunto se vuelve más frágil, el peso del dispositivo lo hace casi inmanejable, la campana para
Este método fue muy popular, e incluso se
la deflexión de los haces y el cuello donde se
vendí a por correo para que el mismo usuario
alojan los cañones y las rejillas hacen que el tubo
ensamblara el conjunto; sin embargo, el siste-
resultante sea extremadamente profundo, etc.
ma tení a un inconveniente: recordemos que
Estos factores marcaron l í mites por muchos años
cuando observamos el televisor, lo que realmen-
a la fabricaci ón de televisores grandes, aunque
te vemos es la luz producida por el recubrimien-
pudieron franquearse hasta cierto punto con el
to de puntos de f ósforo de colores en la parte
desarrollo de nuevos circuitos de convergencia
anterior de la pantalla.
dinámica, de deflexión y de alto voltaje, gracias
Dicha emisi ón está calculada para que la ima-
a los cuales se pudo deflexionar más el trí o de
gen permanezca en un nivel de luminosidad ade-
haces durante su trayecto, abarcando as í una
cuado; sin embargo, cuando utiliz amos un pro-
mayor área sin tener que incrementar excesiva-
yector de este tipo (suponiendo in cluso que no
mente la profundidad. Finalmente fue posible
exista la más mí nima pérdida en el conjunto de
fabricar televisores de pantalla grande (entre 35
lentes empleados para la amplificaci ón), la lu-
y 40 pulgadas), sin que el gabinete fuera extre-
minosidad de la pantalla tiene que repartirse en
madamente estorboso (figura 7).
una superficie mucho mayor, lo que para efec-
Sin embargo, tambi én estos recursos tienen lí mites; de ahí que los televisores caseros raramente sobrepasen las medidas citadas. Y es como surgen diversas alternativas para aumen-
Imagen proyectada
tar el tamaño de sus pantallas sin comprometer el volumen y el costo del equipo.
¡Convierta su TV en un proyector de cine! Una de las primeras alternativas que surgieron, fue un sistema de lentes para ser colocado frente al televisor y proyectar así la imagen sobre
Lente de proyección
una pantalla o pared blanca, aumentando de esta manera las dimensiones del despliegue (figura 8).
32
Televisor común
Figura 8
ELECTRONICA y servi cio
Lente Sección de operación
Yugo de deflexió n
Fotodetector INDEXTRON Secci ón de grabaci ón de video en cinta
tos prácticos se traduce en una proyecci ón de muy baja luminosidad. Este problema se resol-
Figura 9
Los proyectores frontales con tres cañones
ví a oscureciendo la habitaci ón, lo cual no dejaba de tener sus inconvenientes.
La soluci ón al problema del “pixelado ” consisti ó en colocar tres tubos independientes, uno para
El proyector de un solo cinescopio
cada color primario (figura 10), y frente a cada cinescopio se dispuso un juego de lentes de pro-
Una soluci ón al problema de la baja luminosi-
yecci ón, orientados de tal forma que al ll egar a
dad del sistema anterior, fue un cinescopio es-
la pantalla las tres imágenes confl uyeran en una
pecial de muy alta brillantez, al cual se le aco-
sola, consiguiendo así la mezcla de los colores y
plaba el juego de lentes necesario para la
la imagen cromática total.
proyección de la imagen. Este método fue utilizado por Sony, en un curioso aparato que combinaba el proyector de video con una videograbadora de formato Beta, y que al parecer estaba
Figura 10
especialmente diseñado para presentaciones de negocios ( figura 9). La ventaja de este aparato es que resultaba sorprendentemente pequeño (de hecho, este proyector se consideraba “portátil”), y aunque su costo era elevado, realmente su mayor problema es que la calidad de la imagen obtenida de jaba que desear, sobre todo si la amplificación solicitada era muy grande (pantallas de 50 pulgadas diagonales o más); esto se debí a a que este aparato seguí a utilizando el tradicional cinescopio con mirí adas de puntos de colores en su pantalla, de tal manera que cuando el tama-
ño del despliegue aumentaba considerablemente, era posible apreciar los puntos individuales.
ELECTRONICA y servici o
33
Espectador
Pantalla
espejo, el cual “rebotaba” la imagen y la proyectaba en la pantalla (figura 11). Este ingenioso método permitió contar por primera vez con un conjunto de proyector y pantalla en un mismo mueble no estacionario, por lo que el usuario podí a transportarlo f ácilmente de un punto a otro sin tener que preocuparse de ningún ajuste cada vez que hiciera el movimiento; simplemente abrí a el espejo, desplegaba la
Espejo frontal
pantalla y el equipo estaba listo para funcionar. Estos “proyectores de reflexión frontal” fueFigura 11
Proyector de tres cañones
ron muy populares durante algunos años; sin embargo, todo el conjunto resultaba muy frágil y riesgoso: el espejo estaba al alcance de las personas; la pantalla quedaba “flotando”, lo que
Los primeros proyectores de este tipo fueron
también la hací a susceptible a daños por mane-
gabinetes independientes que se colocaban
jo descuidado; y los cañ ones también estaban a
como una mesa de centro en la sala, o se colga-
la vista del público.
ban del techo para no estorbar la l í nea de visión
Ante todos estos problemas, los diseñadores
de los espectadores. Por lo tanto, el consumidor
buscaron una forma de mejorar el diseño de todo
debí a comprar una pantalla similar a las utiliza-
el conjunto, surgiendo as í los modernos
das en la proyecci ón de pelí culas o diapositivas.
retroproyectores de video, que son el tipo de
De hecho, este método sigue siendo muy em-
pantalla gigante más empleado en nuestros dí as.
pleado en la actualidad, a pesar de que tiene varios defectos; uno de ellos es que el montaje y
Los retroproyectores
puesta a punto del equipo requiere la intervención de un profesional, y por lo tanto su aplica-
Básicamente, un retroproyector es idéntico a un
ción es estacionaria.
proyector de reflexión frontal, con la salvedad
Sin embargo, la competencia entre fabrican-
de que se han reubicado sus componentes para
tes por conquistar este segmento del mercado
que queden contenidos en el gabinete del equi-
(nada despreciable en tamaño, sobre todo con-
po (figura 12). Si examina el interior de uno de
siderando los usos en salas de presentaciones,
estos aparatos (figura 13) podrá observar los tres
cursos y conferencias), dio pauta al surgimiento
cinescopios de los colores primarios, cada uno
de los primeros proyectores frontales “todo incluido ”.
Primeros televisores de pantalla gigante
Figura 12
Si ha seguido la evoluci ón de los equipos de video durante los últimos 15 años, seguramente recordar á que en los años 80 aparecieron unos equipos muy voluminosos que combinaban proyector de video, pantalla para proyectar la imagen y espejo para reducir en la medida de lo posible las dimensiones del conjunto. El proyector de TV de estos equipos era de tres cañones, y se ubicaba en la parte inferior; sus conjuntos de lentes apuntaban hacia un gran
34
ELECTRONICA y servi cio
Figura 13
Pantalla lenticular Proyector
Pantalla
Espejo
Lentes Pantalla Tubo de rayos catodicos
Banda negra
Figura 15
Si esto se combina con las mejoras tecnológicas de los cinescopios y de las lentes, estaremos de con su conjunto de lentes adosado al frente (fi-
acuerdo en que dichos sistemas han alcanzan-
gura 14). Sin embargo, en tales aparatos el pro-
do ya la madurez m í nima para comenzar a sus-
yector de video apunta hacia atr ás, por lo que la
tituir a los televisores grandes en las aplicacio-
imagen producida rebota en un espejo que se
nes respectivas. De hecho, son aparatos cuya
encuentra en la cara posterior del gabinete y se
pantalla rebasa normalmente las 50 pulgadas
proyecta sobre la pantalla que se encuentra al
diagonales, lo que no se consigue con un ci nes-
frente; con esto, se consiguen dos cosas:
copio. Y para mejorar aún más la calidad de la ima-
1. Que todo el conjunto quede contenido dentro
gen obtenida, la pantalla empleada en los
de un gabinete de dimensiones relativamente
retroproyectores se fabrica con materiales espe-
pequeñas, al tiempo que se protegen todos sus
ciales y con grabados de microprisma en su cara
componentes vitales.
posterior, para que reciban la mayor cantidad de
2. Que la luz producida por los cinescopios lle-
luz proveniente de los cinescopios y la redirijan
gue de frente al espectador, lo que se traduce
más eficientemente hacia el espectador. De he-
en mayor luminosidad y, por consiguiente, en
cho –y debido a que el principio de operación de
una imagen más clara incluso en sitios con
todos los retroproyectores es básicamente el
iluminación abundante.
mismo–, en la publicidad de los fabricantes de estos aparatos se insiste en las ventajas del micrograbado en la pantalla. Este grabado puede apreciarse f ácilmente si observa de cerca una pantall a de este tipo (figura 15); y de hecho, si usted tiene que hacer una elección para decidir un modelo que le proporcione la mejor i magen, le sugerimos que observe el proyector con una luz ambiente considerable; si las im ágenes son claras y n í tidas, la pantalla puede considerarse de buena calidad.
¿ Y cómo son los circuitos de estos aparatos? Analiz ando estos equipos desde el punto de visFigura 14
ELECTRONICA y servici o
ta electr ó nico, podemos encontrar que la
35
L
L Sonido MPX
Sonido Tuner
R
Proceso audio
R
FI Video Video
Ext. video
Selector de entrada
Y Sep. Y/C
Jungla Y/C + Sync
C R
Amp R TRC R
G
Amp G TRC G
B
Amp B TRC B
Figura 16
circuiterí a empleada es totalmente similar a la
El resultado es que en estos aparatos pode-
de un televisor: el aparato cuenta con sintoni-
mos encontrar fallas que dif í cilmente aparece-
zador, etapa de FI, separaci ón de Y/ C, manejo
rí an en un televisor común, como el hecho de
de luminancia, manejo de croma, etapa de ma-
que súbitamente se pierda la señ al de un color
triz y generaci ón de las señales R-G-B, sincro-
(lo que podrí a significar que su etapa de genera-
ní a y alto voltaje; sin embargo, la diferencia es-
ción de HV ha fallado).
triba en que para excitar los tres tubos de los
Adicionalmente, es necesario efectuar un gran
cañones de color se necesita un cinescopio ex-
número de ajustes tanto electrónicos como me-
clusivo para R, otro para G y uno m ás para B,
cánicos para garantizar la adecuada convergen-
por lo que una vez separadas las señ ales de co-
cia de las tres im ágenes en la pantalla (la varie-
lor, cada una se dirige hacia su cinescopio res-
dad de ajustes de pureza y convergencia que se
pectivo (el cual es monocromático, figura 16).
pueden hacer en estos equipos es considerable,
También por este motivo, los retroproyectores
sin embargo, si usted domina el servicio a tele-
cuentan con etapas de deflexi ón y generaci ón
visores en color modernos y cuenta con la infor-
de alto voltaje por triplicado (triple yugo, triple
maci ón adecuada, seguramente no tendrá nin-
fly-back , triple salida horizo ntal, etc.)
guna dificultad.
Lente Lámpara
Panel de cristal líquido de alta resolución
36
Figura 17
ELECTRONICA y servi cio
SP-403JHA
Figura 18
Samsung -3373 14“ TV
Figura 20
Otras alternativas Una alternativa que merece especial atención, es un proyector para usos dom ésticos de Samsung (figura 17), el cual utiliza una sola pantalla LCD miniatura en lugar del tradicional con junto de cinescopios de los tres colores primarios; dicha pantalla es iluminada por una l ámpara de proyecci ón y amplificada por medio de una
• El peso total del aparato se ha reducido considerablemente, lo que permite su f ácil desplazamiento. • Debido a que sólo emplea una pantalla LCD como fuente de imagen, no requiere ajustes complejos de convergencia como el método de tres cañones; el usuario mismo puede poner a punto el equipo.
lente gran angular. Las ventajas de este diseño en comparación con el método de los cañones
Por otra parte, con el mismo espí ritu de innova-
de luz son:
ción, se han desarrollado ya pantallas gigantes que emplean el nuevo dispositivo DLP, de Texas
• Se necesita mucho menos espacio para alo jar el conjunto “pantalla LCD, foco y lente”, lo que se traduce en gabinetes extraordinariamente delgados (incluso más que una TV de 14 pulgadas convencional). Figura 18. • La pantalla LCD requiere un consumo mí nimo de energí a, y la única fuente de consumo fuerte de potencia es el foco de proyecci ón, con lo que se atiende a las normas ambientales de ahorro energético.
Instruments, de las cuales ya se habl ó en el número 6 de esta revista (ver Cienci a y Novedades Tecnol ógicas). Se trata de millones de minúsculos espejos, los cuales desví an la luz de una l ámpara, misma que al rebotar pasa por un juego rotatorio de filtros R-G-B (regresamos al método ideado por Camarena hace 50 años, figura 19). Haciendo pasar la luz por una l ente de proyecci ón, es posible obtener imágenes grandes en un espacio muy reducido, sin que se presenten problemas como el pixelado, inevitable en los proyectores de cristal l í quido.
Espejo
Estructura básica de un micro-espejo dentro de un DLP.
Finalmente, otras alternativas a las que aún les falta alcanzar la madurez, pero que prometen revolucionar el mundo de las pantallas gigantes, son las pantallas planas, de cristal l í qui-
Punto de torsión
do o de plasma (figura 20). De hecho, creemos que en un futuro no lejano podremos colgar el televisor en cualquier pared como si fuera un cuadro más, y podremos cambiarlo de sitio en
Yugo
cualquier momento sin tener que preocuparse
Tope
por la profundidad, como ahora sucede con los Figura 19
ELECTRONICA y servici o
televisores o los retroproyectores.
37
EL SISTEMA ELECTRONICO DE LA UNIDAD DECK EN MODULARES PANASONIC Alvaro V z q u e z A l m a z n á á
E n e l p r e se n t e a r t íc u l o , h a b l a r em o s d e l a o p e r a c ó i n e l ec t ó r n i c a a so c i a d a ” q u e se i n c l u y e en a l a u n i d a d “ deck l o s m o d u l a r e s d e a u d i o Pa n a s o n i c SA - A K 1 5 . E n e st e m o d e l o d e a p a r a t o , e l si st e m a d e g r a b a c ó i n y r e p r o d u c c ó i n de audio en cinta ía d e l o s pertenece a la categor l l a m a d o s “ s i st e m a s i n t e l i g e n t e s“ ; e st o q u i e r e d e c i r , co m o s a b e m o s , q u e a u t o m á t i c a m e n t e d e t e ct a n si s e e n c u e n t r a o n o u n c a se t e i n se r t a d o , s i se p u e d e o n o g r a b a r , e t c . A p r o v e ch a r e m o s t a m b i é n l a o p o r t u n i d a d p a r a r e v i sa r a l g u n o s p r i n c i p i o s b á s i co s d e l a g r a b a c ó i n magné t i ca. 40
Partes principales del sistema electrónico de grabación/reproducci ón De acuerdo con un esquema general, podemos decir que en todo sistema electrónico de lectura de cinta intervienen una cabeza de reproducción, un amplificador de cabezas de reproducción, un sistema de ecualiz ación, un control de volumen y una etapa de amplificaci ón de potencia (figura 1A). Por lo que se refiere al sistema de grabaci ón de cinta, podemos señalar que cuenta con un sistema selector de señal de audio, un sistema de acondicionamiento de señ al (es decir, un ecualizador), un amplificador de señal, una cabeza de grabaci ón y una cabeza de borrado, así como un sistema de polarizaci ón de cabezas (figura 1B).
ELECTRONICA y servi cio
A Amplificador de cabezas
Cabeza de reproducción
Amplificador de potencia
Ecualizador
Tocacintas C.D.
B Auxiliar Sintonizador
Selector de funciones
Amplificador de señal
Ecualizador
Cabeza de grabación
X
Oscilador de polarización
Cabeza de borrado
Figura 1
En la práctica, ambos sistemas son uno mismo, y es que la cabeza magnética se aprovecha tanto para la grabación como para la reproducción del audio; y lo mismo podemos decir de los circuitos de amplificación y de ecualización.
to; para ello, se enfatizan las frecuencias altas; el objeto es que éstas no sean amortiguadas por la cabeza magnética; y es que como la señal es grabada por una cabeza magn ética (una bobina que, como todas, siempre presenta una impedancia u oposici ón fuerte al paso de las frecuen-
Proceso de reproducción
cias altas), impide que cualquier se ñal de alta frecuencia sea grabada; al hacer su trabajo de
En el mo do de reproducción, la cabeza respecti-
restricci ón, evita que las señ ales lleguen con
va lee la información grabada en la cinta mag-
suficiente amplitud a la cinta magnética.
nética, con el propósito de convertirla en seña-
Por tal motivo es importante dar un énfasis; o
les el éctricas. Queda claro, entonces, que la
sea, “remarcar“ dichas señales para que cuando
cabeza magnética es un transductor; o sea, un
lleguen a la cabeza de grabación sean grabadas
dispositivo capaz de convertir una señal mag-
sin ningún problema (figura 2).
nética en una señal eléctrica, y viceversa. A su vez, el sistema amplificador de cabezas amplifica la señal eléctrica entregada por las ca-
Proceso de
bezas durante la reproducci ón (suponemos, de
enfatizado
un sistema estereof ónico); se trata de una señal
Figura 2
denominada RF (radiofrecuencia), puesto que una señal de audio viene montada sobre un componente de una señal de alta frecuencia.
Luego de que se acondiciona la señal de audio
Este sistema también tiene la funci ón de eli-
y se enfatizan sus frecuencias altas, es amplifi-
minar la señal de polarización, con el fin de dejar
cada y enviada hacia un extremo de la cabeza
únicamente la señal de audio. Después la señal pasa al sistema de ecualización, en donde se le da un acondicionamiento a las frecuencias altas, medias o graves (según lo desee el usuario).
de grabaci ón; en tanto, por el otro extremo de esta última recibe una señal senoidal de alta frecuencia a la que se le denomina “polarización“. La señal de polarización tiene la funci ón de colocar la señal de audio en un punto medio de
Proceso de grabación
la curva de histéresis magnética. Recuerde usted que toda cinta magnética presenta un fen ó-
En el modo de grabación, la señal de audio tiene
meno llamado, justamente, “histéresis magnéti-
que pasar por un proceso de acondicionamien-
ca“ (figura 3).
ELECTRONICA
y servi cio
41
silenciamiento (m u t e ), que está formado por Q602 y sus correspondientes elementos de polarización. Después de atravesar este circuito, la señal de audio llega a la terminal 9 de IC302; aqu í es donde, por la terminal 7, obtendremos la señal de audio pero amplificada; en este punto la se-
Figura 3
Asimismo, la cabeza de borrado debe colocarse de modo que quede justo antes de que la cinta pase por la cabeza de grabaci ón; ella se encargar á de ir eliminando todas las señales grabadas que ya no se necesitan, para que no i nterfieran con la nueva señal que se va a grabar. Cuando la cinta es nueva, la cabeza de borrado coloca todas las partí culas imán de la cinta en una posici ón que permita su más f ácil grabaci ón (figura 4).
El modelo Panasonic SA-AK15 En el caso de la unidad deck del equipo Panasonic SA-AK15, la cabeza de reproducci ón entrega la señal recuperada de la cinta magnética a la terminal 23 de IC601 (figura 5). A su vez, este circuito integrado (el amplificador de cabezas) expide la señal amplificada por la terminal 5. Luego la señ al de audio pasa por un circuito de
ñal sólo tiene dos caminos que seguir: uno hacia el circuito de ecualizaci ón y otro hacia el circuito amplificador de cabezas. La señal de audio es devuelta al circuito amplificador de cabezas, para facili tar algunas acciones; por ejemplo, grabar de casete a casete es posible a través de la terminal 7; y también pueden hacerse grabaciones desde el reproductor de CD, el reproductor del sintoniz ador o cualquier fuente auxiliar. Tras de que la señal de audio ll ega a la terminal 7 de IC601, éste empieza a trabajar internamente para amplificarla y para dar énfasis a las frecuencias altas; luego entrega la señal de audio por la terminal 8; desde aquí , la señal se desplaza directamente hacia la cabeza de grabación/ reproducci ón. Por el otro extremo, la cabeza de grabació n / reproducción recibe una señ al de polarización proveniente de un circuito oscilador formado por Q1004, Q1005, Q1006 y Q1007; éstos actúan como control del oscilador de bias (es decir, asumen el papel de circuitos encargados de controlar la oscilaci ón del circuito de polarización en conjunto con el transformador L601 -figura 6-); al mismo tiempo, la señal de polarización es aplicada a la cabeza de borrado. La
Cabeza de borrado
X
Dirección de la cinta
Particulas imán en desorden
42
Particulas imán ordenadas
Figura 4
ELECTRONICA
y servi cio
) 4 R E S ( H T L / P S 2 3
) 3 R E S ( T A D / P S 3 3
) 2 R E S ( K L C / P S 4 3
5 a r u g i F
9 2 5 2 +
8 2 7 2
2 D Z N I U R T O A R M R U S
L O R T N O C
6 2 0 3
+ 5 3
F E R V
+ 1 3
L O V
+ 6 3
-
1 1 C C V
L O V
+ 7 3 -
+
E L B E R T
+
+
E N O T
1 D Z N I R U T O A R M R U S
) 2 0 2 Q ( 2 0 4 Q
) 8 ( 3 1
7 ) 4 1 ( 6 ) 5 1 ( 5 ) 1 6 (
S S A B
-
) 9 ( 2 1
C C V ) 7 ( 4 1
+
) 0 4 ( 2 2
) 9 3 ( 1 2
) 1 ( 0 2
) 2 ( 9 1
+
0 1
) 3 ( 8 1
4 2
B +
G N I T U M
R O S S E C 2 O R E V P F A D 2 7 5 N 0 8 U 3 3 O H C I B S
1
D ) I 1 E O K N V I E R C L E D O D ( S
5 1
5 B 1 +
6 1 5 9 D
N I C 6 X 3
0 1 0 1 Q , 9 0 0 1 Q D I O N E L O S
T U 7 O 3 X
N I C 8 X 3
5
) a i g ( c a 2 h 1
4 1 0 1 Q
L O R T N O C M E T S Y S
G N I H C T I W S
2 3 E R 0 F E P 6 B F M F C A I 5 5 U 4 B A B
G N I T ) U 2 0 M 6 Q ( 2 0 7 Q
8 0 1 2 1 1 1
) 5 ( 0 2
) 7 ( 8 1
4 9
3
3 9
3 1 0 1 3 Q 1 M 1
) ) ) 2 ) 3 3 ( ( 4 ( 2 1 2 1 ( 2 2 4 2
) 8 ( 7 1
6
9 1
R E T O P T U O R H R P E D N ( T O N I
2 E C A F R E T N I E C A F ) F L A H ( R E 2 5 9 5 T R N I ) 4 0 7 Q , 3 ) H N I C E R . R ( 0 7 5 7 9 S Q , 4 0 6 ) H N I C E R . F ( Q , 3 4 7 9 S 0 6 Q (
+
P M C A L S A / . 5 P P T 1 8 / M 0 4 Q A 6 3 E C . C I 7 N B . E A P R
L C O S R O T S N A I O B C
1 0 6 L 3 5 4 B + 1 2
7 0 0 1 Q , 4 0 0 1 Q
T C E A L 5 4 5 E 0 7 S 6 7 P C / I A B R
C ) 1 L 2 7 R 0 K 9 8 C 3 C 1 0 I 2 E F 0 G 1 D / O ( N Q N N I O O , H 2 O R C 0 P C T 0 I T E 1 A R W Q E , S 1 B 0 0 1 Q
R E T O P T U O R H R P E T N I ) 2 0 r C ( 3 7 9 S
E C A F R E T N I
E ) D O M ( 1 7 9 S ) F L A H ( 2 7 9 S 1 7
) 2 K C d a E P / e D ( R h
1 K C E D
) 2 0 r C ( 3 5 9 5 ) D E O M ( 1 5 9 5
B +
H C L ) 1 K C . d a E B . e D ( P h
3
C ) L 2
5 2 1 1
) 2 E K S C d A a E R e D ( E h
1 P 2 B 4 M
B G O J 0 9
1 R K 5 0 9 8 C C I 1 2 E
-
L O R L T A N T O ' X C
6 0 8 Q , 5 0 8 Q
8 0 0 ) 1 R 2 R E Q O O K V M I T T C R O O E D D M M (
) 2 / 1 ( 2 0 T 6 5 I M C 1 D I ) D 2 0 1 E O 2 K V Q N I E I , 4 C E 1 H F L 1 R E 1 L D 0 P D O ( 0 2 2 9 1 S 0 0 D Q I R 2 O C U N B E C L 1 E 2 O P P R B S 1 B 7 9 D 7 9
2 1 0 1 Q
2 B 1 P 4 M
K L C K M
3 1
N O E I L T 1 P C 1 P E I J + R E C R I & G O r O C L B C / C P 9 O I / L R L G / C A O I N E H O L R
2 0 8 X
T U O 9 X 3
A T A D K M
S P T I / 3 K C E D 0 6 + 4 1 1 1
H / L C G O L +
2 4
D C
1 0 8 X
9 Z
1
E V I R D L F / L O R T N O C M E T S Y S ) 4 / 1 ( 1 0 8 C I 1 1 6 A A M 7 9 1 8 3 M
2 K C E D
) N 2 M 0 8 U L R O V V (
8 A G O J 9
N I 2 N O I G E R 9
4 S S V 0 9 S S V 9 0 F E R V 0 1
B +
C C V 1 9
B +
1 1 M R 3
E R T O O S 1 M N 0 E E 9 Z R S
IC601 (amplificador de cabezas), para que éste pueda determinar lo siguiente: que la señal que
(DECK 2) ERASE head
L601
en ese momento recibe por la terminal 7 debe
+B BIAS OSC CONTROL Q1004,Q1007
REC ON/ BEAT PROOF SWITCHING Q1001,Q1002,Q1003
IC971
Figura 6
frecuencia que genera este circuito es de aproxi-
ser amplificada, que las frecuencias altas tienen que ser enfatizadas y que ha de entregar la se-
ñal resultante por la terminal 8 para ser expedida hacia la cabeza de grabaci ón. Q1012 también enví a una señal al oscilador de bias, una señal al selector de grabaci ón/ reproducción a IC604 y una señal a los transistores de encendido y apagado de grabaci ón (los cuales, a final de cuentas, permitirán o impedirán que el circuito oscilador trabaje).
madamente 98 KHz . Por otra parte, sabemos que el proceso de
Usted puede advertir que este sistema de gra-
grabación consiste en aplicar por un extremo de
baci ón y reproducci ón de audio en cinta, perte-
la cabeza de grabación/ reproducción la señal de
nece a la categorí a de los llamados “sistemas
audio, y por el otro la señal de polariz ación. Esta
inteligentes“, los cuales automáticamente detec-
no podrí a llegar a la cabeza de grabaci ón, si el
tan si se encuentra o no un casete insertado, si
casete a grabar no tuviera lengüeta de graba-
se puede o no grabar, etc. En caso afirmativo,
ción. Es decir, para grabar un casete de cinta
de inmediato “avisan “ al microcontrolador para
magnética, el primer requisito es que su par de
que, luego de procesar tal info rmación, enví e se-
lengüetas de seguridad estén en su sitio; si han
ñales de control a los circuitos involucrados en la amplificación y en la polarizaci ón de la señal de grabaci ón; así , ésta puede aplicarse a la cabeza magnética.
sido retiradas, no podr á grabarse nada, a menos que se tapen los orificios respectivos. Entonces, el circuito de grabación debe recibir “aviso“ sobre si se puede o no grabar en el casete que ya se encuentra insertado en el com-
Localización de fallas
partimento correspondiente; para esa tarea se recurre justamente a la ayuda del sistema de
Realmente no es muy dif í cil eliminar problemas
control y de una serie de sensores, los cuales
en el sistema electrónico de un reproductor de
finalmente indican un “sí“ o un “no “. El interrup-
cinta. Lo único que se necesita son conocimien-
tor (switch) de grabaci ón está conectado hacia
tos mí nimos sobre su operación.
un circuito de interfaz; a su vez, éste enví a una
En el caso que nos concierne, del reproduc-
señal de control a los transistores Q603 y Q604
tor Panasonic SA-AK15, participan un sistema
para, posteriormente, enviar la información de
de control que utiliza señales digitales y siste-
grabación a la terminal 1 de IC801 (el microcon-
mas de amplificación analógicos. Por eso es im-
trolador), el cual se encarga de procesar esta
portante tener siempre a la mano el diagrama
señal y de enviarla, a través de un bus de datos
esquemático del equipo que vaya a ser repara-
por las terminales 93 y 94, al sistema de control
do. Es la mejor manera de facilitarse la localiz a-
del tocacintas; luego éste recibe por las termi-
ción de los principales puntos a verificar.
nales 2 y 3 los datos de control de grabaci ón, además de la indicaci ón sobre el tipo de cinta
Procedi mi ent o par a cuan do el equi po no graba
en turno.
1. Compruebe que se esté generando l a señ al de
Por la terminal 11, el sistema de control enví a entonces un pulso de control para indicar a
polarización; si no la hay, simplemente será imposible grabar la señ al de audio.
Q1012 la condici ó n afirmativa de grabaci ó n.
2. Si la señal de polariz ación está presente en la
Q1012 hace llegar la orden a la terminal 9 de
cabeza de grabación, hay que verificar que el
44
ELECTRONICA
y servi cio
circuito integ i ntegrado rado amplificador de cabezas cabezas esté
4. Supongamos ahora que por la terminal 11 no
entregando la señal de audio a la cabeza de
se expide el pulso de grabaci ón. Si en el mo-
grabación. Para ello, utilice un trazador de
mento en que se oprime la tecla de grabación
señales; colóquelo en la terminal 17 para para com-
–ví a el panel frontal o el control remoto – no se aprecia aprecia ning ni ngún cambio de nivel de voltaje, podemos estar razonablemente seguros de que este circuito integrado tiene daños. Pero antes de darlo por hecho y de pensar en su sustituci ón, verifique siempre las condiciones de los lo s sensores; senso res; si alguno de ellos se encuentra encuentra en mal estado –es decir, sucio, en corto o abierabi erto–, no será posible grabar. Para limpiar cualquier interruptor interruptor sucio, utilice una hoja ho ja de papel humedecida con alcohol, y simplemente pásela por los platinos platin os del contacto en cuestión. 5. Una vez que haya limpiado todos lo s contactos que lo requieran, compruebe que las señales lleguen correctamente hasta el sistema de interfaz y que éste las aplique a la terminal 1 del sistema de control. Para el efecto, basta con col ocar un casete casete en el compartimento; si en el momento en que se cierra la puerta del compartimento no observamos ningún cambio en la terminal 1 del sistema de control, podemos deducir que el circuito de interfaz está dañado; mas si observamos una variaci ón en dicha terminal, hay que verificar con el osciloscopio o una punta de prueba prueba lógica que en las terminales 93 y 94 sean expedidas señales de control; si aquí no no hay pulsos digitale digitales, s, significa que el sistema de control no sirve y entonces hay que sustituirlo.
probar que exista señ al de audio; dicha terminal debe estar libre de problemas, puesto que si existe audio en ella podemos dar por hecho que en la terminal 7 de IC601 (figura 7A), también lo hay. hay. Como puede observar en el diagrama esquemático, la señal que sale de la terminal 7 de IC302 (procesador de sonido, figura 7B), se regresa regresa hacia la terminal 15 del del mismo, mi smo, donde internamente es procesada, para volver a salir ahora por la terminal 23, y ser ser enviada al circuito amplifi cador de cabezas. cabezas. Insistimos: si se escucha el equipo de audio, significa que la señal de audio está presente en el amplificador de cabezas; tenemos que revisar entonces que esta señal sea expedida por la terminal 17 de IC601. Si esto ocurre y existe señal de polariz polariz ación, hay que verificar el estado de los cables planos (pueden estar abiertos); por ser de tipo plano, estos cables son muy frágiles y suelen dañarse. 3. En caso de no existir se ñal de polarizaci ón, compruebe que el sistema de control enví e por la terminal 11 la señal de grabaci ón, la cual, al hacer que el transistor transi stor Q1012 (figura 8) tratrabaje, provoca que enví e las órdenes de control al circuito integrado amplificador de cabezas.
B A
Figura 7
ELECTRONICA
y servi servi cio
45
Figura 8
Q1012 4 2
3 1
5 +B
IC604 BA7755A R/P SELECT (DECK 2) ERASE head
L601
+B BIAS OSC CONTROL
11
10
12
8
REC CR02 HI DMT BP1 BP1 9 IC602(1/2) BP2 BP2 BU2090F-E2
Q1004,Q1007
7
REC ON/ BEAT PROOF SWITCHING
2PL 2PL
Q1001,Q1002,Q1003
SYSTEM CONTROL 1M 13
14 D971 SOLENOID DRIVE (DECK 2) Q1011,Q1015 SOLENOID
Q1013 Q1008 MOTOR DRIVE M MOTOR (DECK 2)
6. Si encuentra señales de control, control , revise las ter-
hay señal en la terminal 11, sabremos que el
minales 2 y 3 del sistema sistema de control. Si no l le-
sistema de contro controll está fallando (en cuyo cuyo caso,
gan estas señales, verifique el trayecto de sus
hay que reemplazarlo).
pistas (quiz á una pista está abierta, y por eso no puede grabar).
8. Si hasta aquí todo está bien, compruebe el estado del transistor Q1012 (se puede encon-
7. Si encuentra señales tanto en la terminal 2
trar abierto); si se encuentra encuentra en buenas condicondi -
como en la 3, asegúrese de que puedan ser
ciones, verifique entonces los lo s transistores en-
expedidas por por la l a terminal 11; si no es así , com-
cargados cargados de controlar l a señal de polarizaci ón
pruebe la alimentación del circuito integrado integrado
(Q1004 hasta Q1007); si alguno de ellos está
del sistema de control IC602 (figura 9) y de la
dañado, no aparecer aparecerá la señal de polarización.
terminal 16; también verifique el nivel ni vel de tie-
9. También verifique el funcionamiento funcionami ento de IC604 IC604
rra en la terminal 1, y que por las terminales 7
(figura 10), que es el selector de grabaci ón y
y 9 se expidan las señales de control hacia el
reproducci ón; si se encuentra en corto entre
circuito interruptor de grabación encendido o
las terminales 2 y 3, nunca se podr á grabar; y
apagado. Si no hay señales aquí , significa que
así ser será a pesar de que todo lo demás esté co-
el sistema de control tiene daño; y si tampoco
rrecto, porque la terminal 3 es tierra y la terminal 2 es la salida (lo cual significa que al estar enviando la señal de polariz ación a tierra, nunca llegará hasta la cabeza de grabaci ón).
Figura 10 4
Q1012
2
3
1
Figura 9
46
5 +B
IC 604 BA7755A R/P Select
ELECTRONICA
y servi servi cio
10. Si llegado a este punto todo parece correcto, hay señal de grabaci ón, hay señal de audio y de cualquier forma no n o es posible posi ble grabar, ser será necesario sustituir la cabeza de grabaci ón. 11. Mas si usted no puede reproducir audio en ninguno de los dos canales, lo más probable es que el circuito amplificador de cabezas IC601 esté dañado. Para comprobarlo verifique su alimentaci ali mentación, la cual se encuentra en las terminales 2 y 15 (su referencia de tierra), y la terminal 13 (la alimentación, propiamente). Si comprueba que este circuito integrado está recibiendo alimentaci ali mentación adecuada, utili utili-ce un trazador de señales para cerciorarse de que hay señal de audio por l a terminal 20; si la encuentra, significa que el transistor de silenciamiento está dañado. Para verificar la operaci ón de dicho transistor, revise que la señal de audio llegue primeramente a la terminal de fuente; si llega hasta aquí pero pero no sale por la terminal de drenador, quiere decir que este transistor se encuentra abierto. Es necesario, entonces, que se verifique que en la terminal de compuerta no exista polarizaci ón negativa; si existe, sabremos que se está enviando la orden de silenciamiento (la cual proviene de IC602, que está dañado). 12. Si encuentra señal de audio tanto en l a terminal de drenador como en la terminal de fuente, verifique las conexiones; si están en falso contacto, no permitirán que la señal de audio sea enviada desde el sistema de amplificación del reproductor de cinta hasta el sistema amplificador de audio. También verifique que no haya soldaduras frí as; as; si las hay, no podrá existir señal de audio en ninguno de los dos canales.
Nota final Esperamos que este artí culo culo le sea de utilidad en su labor diaria de servicio servicio técnico. Y tenga tenga en cuenta cuenta que todos los sistemas sistemas de reproducci ón de tocacintas se basan en el mismo principio de funcionamiento. La única variante significativa que puede darse entre ellos, es que mientras mientras algunos utiliz an un sistema microcontrolador crocontrol ador (es decir, decir, un sistema si stema digital) digital) otros recurren a un sistema anal ógico.
EL SINTONIZADOR DE CANALES EN VIDEOGRABADORAS SONY In g. Carl os Gar cía Qu ir oz
Repaso de de conceptos básicos Para poder entender cada una un a de las etapas que intervienen en el funcionamiento de cualquier
Con el fin de a po yar al té cn ico o estu estu dia n te en su s u especialización en e l t em e m a , h e m o s p r e p a r a d o u n a s er er i e de ar tícu lo s en en focad os a expo n er aspect os t eóri co–pr co–pr ácti cos d e l as etapas m ás im por tan tes qu e integr an e l f u n c i o n a m i en en t o d e u n a v i d e o g r a b a d o r a . Co Co n t a l o b j e t i v o , n o s b a sa s a r e m o s en en u n a d e l a s m a r c a s y m od elo s m ás rep resent ati vos de este este tip o d e m áqu in as: la SL SLV-L40 M X, d e Sony
videograbadora, es necesario comprender primero los lo s procesos por los que atraviesan atraviesan las se-
ñales que se reproducen o graban en una cinta. Es por ello que en este primer artí culo culo sobre el tema, recordaremos de manera general la estructura de una videograbadora y algunos conceptos básicos del proceso de grabaci ón y reproducci ó n de una se ñ al. Posteriormente, realizaremos el análisis detallado cada una de las etapas.
El formato VHS El formato de mayor difusión mundial es el VHS convencional. convencional . La caracterí stica stica princi pal de este este formato, es que graba en forma analógica la se-
ñal de video compuesta compuesta utilizando el método de
48
ELECTRONICA
y servi servi cio
Figura 1
FORMATOS DE VTR
Anal ó gico
Digital
Compuesto
Componente
Compuesto
Componente
Formato D2 D3
Formato D1 (4:2:2) Formato D5
CTDM Multiplexar por división de tiempo comprimido
Multiplexar por división de tiempo comprimido • Betacam • Betacam SP • M-II
FDM Directo Multiplexar por división de frecuencia
Modulación baja
• Cuádruplex • Tipo - C • Tipo - B
• U-Matic • Betamax • V H S • 8 m m
• M-Format
modulación baja o color under . Esto significa que
de unos 12.7 mm, y se divide de la siguiente
la señal de crominancia es desplazada a una
manera:
banda de frecuencia baja que corresponde a 629 KHz, para que ocupe un espectro de menor fre-
(A) Ancho total de la cinta.
cuencia (figura 1).
(B) Ancho de la información de video (10.6 mm).
También en la señal de luminancia se intro-
(C) Ancho de la pista de control (0.75 mm).
duce un cambio; es modulada sobre una
(D) y (E) A ncho de las pistas de audio CH-1 y CH-
subportadora en frecuencia, con la intención de
2, respectivamente (0.35 mm c/ u); junto con
reducir el ancho de banda en la grabaci ón sobre
el espacio de protecci ón, da un total de 1 mm.
la cinta magnética. En la figura 2 se observa el espectro de frecuencia que ocupa una señal en el formato de
5.4MHz
VHS; las señales de luminancia y de crominancia se presentan por separado y están grabadas cada una en una frecuencia diferente.
7.0MHz 6.2MHz
B S-VHS
629KHz
Expl oración heli coi dal
1.3.MHz
Otra caracterí sticas de las videograbadoras VHS, Aprox. 5MHz
es que emplean un sistema de exploraci ó n helicoidal para recuperar o grabar la señal; es decir, la cinta sale del carrete alimentador del casete, y rodea parcialmente la circunferencia
3.4MHz
del tambor; de este modo, las cabezas o el propio tambor se ubican de manera inclinada con respecto a la cinta y forman parte de una h élice (figura 3).
4.4MHz
A VHS 629KHz
Una vez que las se ñ ales de croma y luminancia pasan a la cinta magnética, se origina una configuraci ón como la que vemos en la figura 4; vemos que el ancho total de la cinta es
ELECTRONICA
y servi cio
Approx. 3.2MHz
Figura 2
49
Rotación del tambor Tambor rotativo
B
Dirección de avance de la cinta
A
Pistas
Cabezas de video Motor de impulsión directa
Base estacionaria
Figura 3
Los ángulos azimuthales de las pistas de video
queridas y de su ubicaci ón tanto en el espectro
CH-1 y CH-2 son de 6 grados aproximadamente.
de frecuencias como en la cinta magnética. Con estas bases podemos empezar a anali zar cuáles
Funci onami ent o general
son las etapas que intervienen para reproducir
Con lo expuesto anteriormente, tenemos ya una
dichas señales, y los sistemas que actúan en cada
idea del proceso que atraviesan las señales re-
una de ellas (figura 5).
Localización de pistas de video, audio y control del formato VHS y S-VHS
track de video 2
track de video 1
Track de video 1 Guarda de audio
Track de video 2 Dirección de la cinta Track 2 de audio
D H E
Track 1 de audio
R
S o
D i r c a e c c b ó e z i n a d e d e l a v i d e o
Central de cabeza X
A P
B
F L
6 C Z o n a s i n c d e r o n í a v e r t i c a l 1 0 9 8 7 6 5 4
Zona de switches de cabezas
50
W
Borde de referencia
3
W
B
2 1
Figura 4
ELECTRONICA y servi cio
Sintonizador
Salida RF Convertidor RF Ent. audio Monitor TV
Ent. video
Luminancia Crominancia
Fuente de alimentación
Audio
P P
R
R Cabezas de video
Capstan
Cinta
Mecanismo
Cilindro o tambor de cabezas
ACE Motor de tambor
Servo
Sistema de control
Carrete de alimentación
Carrete de arrastre
Figura 5
Por medio del sistema mecánico, la cinta
rentemente el sistema de control y el mecanis-
magnética es colocada alrededor del tambor
mo no tienen ninguna conexi ó n, en realidad
donde se ubican las cabezas de video; éstas se
interactúan en todas las etapas.
encargan de realizar la grabación o reproduc-
De igual manera, el sistema de servo maneja
ción de las señales de luminancia y crominancia.
los botones de control, el cron ómetro, el enhe-
Por su parte, la señal de audio es captada por la
brado de la cinta, la expulsi ón del casete, el cam-
cabeza de audio y las señales de la pista de con-
bio de velocidades (SP, LP), la protecci ón contra
trol son producidas por la cabeza de control. To-
el exceso de humedad, la detección de cintas
dos estos movimientos de la cinta se llevan a cabo
defectuosas, etc.
a través del motor del capstan o cabrestante. Ahora bien, la señal de control es utilizada por el sistema de servo para controlar la rotación del tambor de cabezas y el giro del capstan . Y a pesar de que en el diagrama a bloques apa-
ELECTRONICA y servici o
Las se ales ñ Las funciones de grabaci ón y reproducci ón son determinadas por una serie de conmutadores tanto para audio como para video.
51
Señal luminancia
Señal crominancia
+
Señal de video compuesta
La señal de video está integrada por las se-
ñales de luminancia y crominancia que, como ya mencionamos, son procesadas de manera independiente pero grabadas y reproducidas por las mismas cabezas. Ambas señales se combinan para obtener la señal final de video que, a través de un conector, se alimenta al moni tor de televisi ón (figura 6). La señal de audio se procesa para convertirse en una señal de audio convencional, a fin de que pueda ser aplicada al monitor en su conector de audio. Una vez procesadas, las señales de audio y video son llevadas a un convertidor de RF que modula las señales portadoras de radiofrecuencia en lo s canales 3 ó 4 y permite que sean aplicadas como RF modulada a la entrada de la antena de un televisor. Para grabar la señal, ésta se recibe desde una antena y se alimenta a un sintonizador de canales acoplado al televisor. Del sintonizador se obtienen las señales de luminancia, crominancia y audio que se aplican a sus respectivos procesadores, para posteriormente ser enviadas a las cabezas de grabaci ón correspondientes. También, en el proceso de grabaci ón tanto la señal de audio como de video se pueden alimen-
52
Figura 6
tar de manera convencional a través de sus respectivos conectores. Por ultimo, la fuente de alimentación proporciona todos l os voltajes necesarios para el funcionamiento n ormal de la videograbadora.
Si nt onizador de canal es ( t uner) Toda videograbadora incluye en su estructura un bloque que constituye, en sí , una parte de un receptor de televisi ón. Por medio del sintonizador de canales, la videograbadora recibe todos los canales de televisi ón tanto de circuito abierto como de circuito cerrado (figura 7).
Figura 7
ELECTRONICA y servi cio
Este dispositivo, además de sintoniz ar los ca-
caracterí sticas de exactitud y estabilidad de los
nales, debe procesar las señales y separarlas en
osciladores a cristal, junto con la flexibilidad que
señales de luminancia, crominancia, sincron í a
se necesita para poder sintonizar en forma
y audio; de acuerdo con la recepción de los ca-
confiable la gran cantidad de canales que exis-
nales, se indican las frecuencias y designacio-
ten en el mercado. En la actualidad, el diseño del sintonizador
nes para cada uno de ellos en la tabla 1.
tiende a la digitalización; esto permite integrar f ácilmente los sintonizadores del tipo PLL a un sistema controlado por microprocesador. Canales 2 al 6 A8 al A1 A a I (14-22) 7 a 13 JW (23-36) AA-BBB(37-64) 14 al 83 65 al 94
Designación y uso Banda ba ja TV abierta Banda ba ja CATV Banda media CATV Banda alta TV abierta Banda super CATV Hyperbanda CATV UHF TV abierta Ultrabanda CATV
Frecuencia
Número
54- 88MHz 72-120MHz 120-174MHz 174-216MHz 216-300MHz 300-468MHz 470-890MHz 468-648MHz
5 8 9 7 14 28 70 30
Recapitulando, podemos decir que el objetivo principal del sintonizador es detectar cualquiera de los canales dentro de las bandas de VHF o U HF y convertirlo en una señal con portadora de 45.75 MHz (que se conoce como “señal de IF“ o “frecuencia intermedia“). Con el fin de estabilizar esta frecuencia intermedia, se requiere generar una señal que, primero, nos indique si la IF está desviada o no, y segundo, nos permita corregirla de algún modo. A
Distribución espectral de los canales de TV
esta señal se le denomina AFT (control automátiTabla 1
co de sintoní a fina).
El modelo SLV-L40MX Sin embargo, debido a que s ólo en algunos lugares se dispone de todos los canales te órica-
Los sintonizadores incluidos en este tipo de vi-
mente posibles, la mayorí a de los sintoniz adores
deograbadoras son controlados casi en su tota-
para videograbadoras utiliza el principio de “lazo
lidad por circuitos i ntegrados. Sin duda alguna,
de sincronizaci ón de fase” (PLL).
esto dificulta su reparación.
El funcionamiento del PLL se basa principal-
Por ser una fase intermedia (es decir, que se
mente en la división de frecuencia y fase de una
realiza antes del proceso de grabaci ón o des-
señal recibida, con la ayuda de un oscilador de
pués del proceso de reproducci ón), f ácilmente
referencia controlado a cristal (figura 8). Con
se le pueden atribuir fallas que quiz á sean origi-
esto, el PLL reúne en un solo componente las
nadas en otros circuitos.
2 Oscilador de frecuencia de referencia RF 1
fr
3
Comparador de fase
4 Oscilador controlado por tensión
Filtro pasabajo
fo = N.fr
X*TAL
fo N
I N
Divisor programable
5
N SET
ELECTRONICA y servici o
Figura 8
53
Diagrama a bloques del sintonizador de la videograbadora SLV-L40MX TU 101 TUNER/MOD/IF IN VHF/ U HF
OUT
N I A
2
W S H B C H
3
4
R T V / V T
N I V
5
6
P B
V I
K L C
10
11
12
A T A D
E L B A N E
13
14
C . N
. F . I
15
16
B +
T U D O N T F A G A
. C . N
T U O V
17
18
21
22
19
20
Figura 9
Para detectar una falla en el sintoniz ador, pro-
ciones se seleccionan mediante el enví o de da-
ceda a medir las señales de Video In y Video Out.
tos digitales desde las terminales 22 (datos), 23
Si éstas son correctas, al reproducir o grabar la
(reloj) y 24 (habilitador) del IC 160 hacia las ter-
imagen no debe existir ningún problema; si no
minales 12, 13 y 14 del propio sintoniz ador, res-
lo son, lo más probable es que el sintonizador
pectivamente.
se encuentre dañado (figura 9).
El control automático de sintoní a fina AFT sale
La función del sintonizador TU701 es seleccionar, por medio de un interruptor, la salida
por la terminal 20 del sintoniz ador y entra por la terminal 3 hacia el IC160.
VHF/ UHF OUT entre la señal VHF/ UHF IN y la
En el modo de reproducción, la señal de audio
señal que produce el modulador de RF en el ca-
entra por la terminal 2 y la se ñal de video por la
nal 3 ó 4.
terminal 6 de TU701 (figura 10). Ambas señales
La selecci ó n entre la se ñ al que sale del
son mezcl adas para obtener la señal de RF en el
modulador o la señal de antena, se realiza a tra-
conector VHF/ UHF OUT del sintonizador TU 701.
vés de una señal de control que va de la termi-
En el modo de grabaci ón, la señal de audio
nal 21 del sistema de control IC 160 a la termi-
sale por la terminal 18 y la señal de video por la
nal 5 de la uni dad TU701.
terminal 22 de TU701(figura 11); luego se diri-
El sintonizador (TU701) utiliza un sintetizador
gen a los procesadores correspondientes.
de frecuencia del tipo PLL. Las diferentes esta-
Figura 10
54
Figura 11
ELECTRONICA y servi cio
LA FUENTE DE ALIMENTACION EN TELEVISORES RCA Y GENERAL ELECTRIC é Jo r ge P r e z H e r n á ndez
Introducción Para su estudio, toda fuente conmutada puede dividirse en cuatro etapas: puente de rectificación, sistema de conmutaci ón, regulador de voltaje y sistema de retroali mentación. En la figura 1 vemos los circuitos a bloques correspondientes.
L a s fu e n t e s c o n m u t a d a s se h a n c o n v e r t i d o e n c i r c u i t o s d e a p l i c a c ó i n
Descripción del circuito
co m ú n en m uchos equipos e l e c t ó r n i c o s, d e b i d o a s u b a j o c o n s u m o d e co r r i e n t e y a su e st a b i l i d a d d e r e g u l a c ó i n , a d e m á s d e su e s t r u c t u r a c o m p a c t a . Ya e n o t r o s
Los 117 voltios de CA que recibe de la l í nea, el sistema de rectificación los convierte en 150 voltios de CD (figura 2). El chasis de este equipo se considera “frí o”, porque no está conectado directamente a la tensión de alimentación.
n ú m e r o s d e e st a r e v i st a h e m o s
Estos 150 voltios son aplicados al primario
a b o r d a d o e l t em a ; n u e va m e n t e n o s
(terminales 1 y 3) del transformador de alta fre-
o c u p a r e m o s d e é l, pero
cuencia T4101, e inmediatamente pasan a las
c e n t á r n d o n o s e xc l u s i va m e n t e en l a f u e n t e d e l o s t e l e vi s o r e s R CA y
terminales 11 y 12 de U4101; éste contiene, entre otros, al sistema de conmutaci ón de potencia (FET).
G e n e r a l E l e ct r i c c h a s i s C T C - 1 7 6 y
A través del resistor de arranque, R4104, se
si m i l a r e s
proporciona por su terminal 4 la tensi ón sufi-
ELECTRONICA y servici o
55
Circuitos principales de una fuente conmutada
Tranformador de alta frecuencia
PUENTE DE RECTIFICACION V.C.A.
Voltajes regulados
SISTEMA DE CONMUTACION
RETROALIMENTACION
Figura 1
ciente para hacer conducir al FET, de tal forma
Cuando la carga de los secundarios de T4101
que la corriente de su drenador sale por la ter-
aumenta, sus tensiones disminuyen; decrece tam-
minal 11 para fluir por el devanado primario de
bién la tensión negativa de la terminal 7, provo-
T4101; su fuente se conecta a los pines 8 y 9, para
cando así que el FET conduzca por m ás tiempo;
apoyarse a tierra por medio de R4124 (figura 3).
y puesto que entonces aumentan los voltajes de
A su vez, la corriente del primario induce una
los secundarios del transformador, U4101 man-
tensión a las terminales 5 y 6 del mismo T4101;
tiene constantes las salidas de la fuente, sin im-
la finalidad es que de la terminal 5 se acople este
portar las variaciones de la l í nea o de las cargas.
voltaje al pin 4 de U4101, por conducto de R4125
Si por alguna raz ón aumenta excesivamente
y C4123. Esta polarizaci ón obliga al FET a con-
la carga en la salida de la fuente, aumentará el
ducir de más; también se incrementa entonces
tiempo de conducci ón del FET. Esto provoca una
la caí da de tensi ón en los extremos de R4124.
mayor caí da de tensi ón en R4124 y que C4124
La corriente del FET será tal, que activará al circuito de protecci ón de sobrecorriente (OCP)
sea cargado; a su vez, éste activa al OCP para bloquear la conducci ón de dicho FET.
y, por consecuencia, causar á el bloqueo del FET.
C4122, C4128, R4126 y CR4112 forman una
Cuando esto ocurre, la energí a se transfiere a los
red amortiguadora, dedicada a reducir el transi-
secundarios de T4101, cargando a C4107 y C4108.
torio de alta tensión que se produce cuando el
Este ciclo de conducción y bloqueo del FET se
FET deja de conducir. C4103 y R4105 integran
repetirá desde 100 KHz en modo de espera, has-
una red de compensaci ón que estabiliza a la
ta 38 KHz a plena carga; por lo tanto, entre menor
fuente contra las oscilaciones par ásitas. R4129
sea la frecuencia de conmutación, mayor será la
es un resistor de protecci ón para la compuerta
energí a transferida al secundario de T4101.
del FET, contra descargas electrostáticas. R4122
El devanado que forman las terminales 5 y 7 de T4101, constituye el sistema de retroalimen-
y CR4109 estabiliz an al O CP contra las variaciones de tensión de la l í nea.
tación; y como éste se halla fuertemente ligado
Las cuentas de ferrita reducen la emisi ón de
a los secundarios del transformador, la tensión
interferencia de radiofrecuencia. Por ú ltimo,
del bobinado de retroalimentación sigue las va-
C4107, L4102 y C4105 reducen el zumbido de
riaciones de voltaje de los secundarios; luego
los B+ regulados y el ruido de conmutaci ón de
entonces, CR4111 rectifica la tensi ón que se de-
alta frecuencia (figura 3).
sarrolla en la terminal 7 de T4101, y C4127 la filtra; al final se obtiene un voltaje negativo que
Alimentaciones de modo de espera
se aplica al pin 1 de U4101. Después, por medio del amplificador de error, esta tensión es com-
Los voltajes de stand-by del televisor son crea-
parada con una tensi ón de referencia interna de
dos a través de la terminal 12 de T4101, ví a el
-40.5 voltios.
regulador de voltaje de 12 voltios U4102. Del pin
56
ELECTRONICA y servi cio
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Figura 4
Formación de los voltajes de stand-by B+ MODO DE ESPERA (STANBY)
1
U4102
12VSTBY
3 R4103
2
REGULADORES DE +5 STBY
C4104 Q4103 +5VSTBY2
CR4103
R4111 CR4104 5.6V
Q4105
R4108
C4111
R4112
+ C4112
+ C4118 +5VSTBY1
C4114
+5VREF
3 son producidos los voltajes de modo de espe-
va, de una averí a en T4101 o de un corto en
ra de 12, 5 y 5.6 voltios; este último, por conduc-
C4127.
to del diodo zener CR4104 (figura 4).
7. Cuando el B+ regulado es excesivamente alto, se debe a que alguna de las cargas del secun-
Caso de servicio: el televisor no enciende
dario no está conectada o a que algún elemento del circuito de retroalimentación en la ter-
1. Verifique el voltaje en la terminal 3 de U4102. 2. Compruebe el voltaje de referencia de 5.6 voltios en el cátodo de CR4104. 3. Revise los voltajes de modo de espera de 5 voltios, en los emisores de Q4105 y Q4103.
minal 1 de U4101 se ha abierto. 8. Es normal que la salida de 140 voltios varí e de 4 a 5 voltios en stand-by . Cuando esta variación no suceda, sospeche de U4101, T4101, R4104, R4125 o de C4123.
4. Cuando la terminal 1 de U4101 est á en corto,
9. Si la regulaci ón de los voltajes de salida es
el B+ regulado de 140 voltios (terminal 8 de
pobre, sospeche de T4101, U4101, C4103 o de
T4101) decrece hasta 30 voltios. Pero si la ter-
R4105.
minal 1 está abierta, los 140 voltios pueden convertirse en más de 200 voltios. 5. Si se abre F4001, es porque quiz á U4101 está en corto. 6. Cuando el B+ regulado de 140 voltios sea muy bajo, sospeche de una carga de salida excesi-
Por último, una advertencia: no haga que la fuente trabaje sin carga, ya que se corre el riesgo de que la sobretensión dañe los filtros de salida.
COMO RESOLVER ALGUNOS CORTOS EN LOS CINESCOPIOS L u i s A l b e r t o Ta m i e t t a m i e t @t e l c e l . n e t . v e
Introducción Tanto en monitores como en receptores de TV, a veces se presentan cortocircuitos entre el fila-
E n e st a c o l a b o r a c ó i n , e l au t o r n o s b r i n d a u n a se r i e d e co n s e j o s p a r a
“ r e s c a t a r ” l o s ci n e sc o p i o s c u a n d o
mento calefactor y el cátodo emisor de electrones del cinescopio; este último, es el ya conocido “tubo de imagen ” o TRC (tubo de rayos catódicos).
p r e se n t a n a l g u n o s c o r t o c i r c u i t o s
En estos casos, la pantalla se ilumi na en for-
i n t e r n o s . Ya m e n c i o n a m o s en e l
ma intensa con uno de los tres colores (rojo,
n ú m ero anterior que Luis Alberto
verde o azul). En ocasiones, al encender, el apa-
Ta m i e t e s u n e sp e c i a l i s t a r e si d e n t e e n
rato puede presentar una imagen normal durante
Ve n e z u e l a q u e h a c r e a d o u n e xi t o s o
los primeros segundos; pero de s úbito, la panta-
f o r o d e d i s c u s ó i n p o r I n t e r n e t (h t t p : / /
lla se pone totalmente azul, ro ja o verde, con un
m e m b e r s. xo o m . co m / e le ct r o n i c o s) , don de, v nico, t cn ía c o r r e o e l e ct r ó é i c o s , e st u d i a n t e s y a f i ci o n a d o s d e h a b l a h i s p an a p u e d en i n t e r ca m b i a r e xp e r i e n c i a s r e l a t i v a s a l a r e p a r a c ó i n y m a n t e n i m i en t o d e e q u i p o s d e t e l e v i s ó i n , a u d i o y v i d e o . N u e va m e n t e
60
brillo intenso. En algunos aparatos, este comportamiento puede activar los circuitos de protecci ó n o limitadores de rayos X, y el oscilador horizontal o l a fuente dejan de funcionar (figura 1). Por lo general, los cátodos tienen aplicada una tensión que varí a entre 60 y 180 volts con respecto al chasis (común); mientras, el filamento
l e su g e r i m o s q u e c o n s u l t e su p á gina
se encuentra conectado al chasis a través de una
e n l a W e b , l a c u a l e s a ct u a l i z a d a d e
de sus terminales (figura 2). Al producirse un cor-
m anera continua
tocircuito entre el filamento y el cátodo, la ten-
ELECTRONICA y servi cio
Figura 2
Figura 1
dicado, significa que existe un cortocircuito entre éste y el filamento (figura 3). Si se comprueba que efectivamente ocurre un sión aplicada a este ultimo cae, haciendo que la emisión electrónica de ese cañó n aumente excesivamente. Sobra decir que el TRC es el componente más costoso del televisor (o monitor); por eso es aconsejable intentar resolver el problema antes de proceder a la sustitución
Verificaci ón del corto Es importante asegurarse de que el problema
“corto“ entre el cátodo y el filamento, la solución consiste en alimentar al filamento calefactor desde un circuito que esté aislado del chasis (o común), para evitar que influya la tensi ón aplicada al cátodo afectado. Normalmente el filamento se ali menta de un devanado del fly-back, el cual tambi én provee tensión o pulsos para otros circuitos del equipo. Por esta raz ón, y por que generalmente el diseño del fly-back no lo permite, casi siempre es imposible aislar del chasis ese devanado (figura4).
descrito no se debe a otras causas (por ejemplo, un transistor en “corto“ en el circuito de salida
Preparación de una bobina
de video correspondiente). Para ello se procede a desconectar momentáneamente el cátodo res-
La soluci ón a este problema es construir un de-
pectivo; si continúa produci éndose el efecto in-
vanado o bobina en la parte expuesta del núcleo
P501
R569 RS15K/1W
R577 1.5K/0.5W
R568 RS15K/1W
R576 1.5K/0.5W
R570 RS15K/1W
R578 1.5K/0.5W
CPT
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Q563 C2482 125.2
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Q561 C2482 122.2
WF 57
Q562 C2482 124.2
WF 56
!
C584 0.0022/2KV
10
CPT PWB
B C A
Figura 3
ELECTRONICA y servici o
61
compleja y asimétrica, sirven perfectamente como referencia para construir el nuevo devanado. 2. Desconecte el cableado de alimentación del filamento y los dos pines correspondientes del z ócalo (conector) del tubo de rayos catódicos, teniendo especial cuidado de aislarlo del circuito común o chasis. Para el efecto, posiblemente habrá que cortar el cobre conductor en el circuito impreso. Figura 4
3. En la parte expuesta del n úcleo de ferrita del fly-back (figura 5), construya una bobina de tres o cuatro espiras de cable o alambre forra-
del fly-back, para proveer la energí a necesaria al
do; conéctela en los pines correspondientes
filamento del cinescopio. Sólo se necesitan de
(H1, H2) en el z ócalo del TRC.
tres a ocho espiras (vueltas) de cable o alambre forrado.
4. Compruebe con el óhmetro que no existe continuidad entre este circuito y el chasis. Encien-
ES MUY IM PORTANTE determinar la cantidad
da el equipo, y efectúe la misma medición rea-
exacta de espiras, para no exceder el voltaje; de
lizada inicialmente (con el osciloscopio o el
lo contrario, el filamento puede sufrir daños irre-
multí metro).
versibles o se acortará la vida útil del tubo de
5. Si es necesario, agregue o retire espiras hasta lograr que la tensi ó n “pico a pico “ en el
imagen. Al respecto, siga estos pasos:
osciloscopio –o que las lecturas, en ambos 1. Para determinar la cantidad exacta de espi-
sentidos, hechas con el multí metro– sean las
ras, debemos medir primero la tensi ó n con
mismas que se obtení an de la bobina original.
carga (filamento conectado) que se obtiene del
Una vez determinada la cantidad exacta de es-
devanado original del fly-back.
piras necesarias, se aconseja fijar adecuada-
Como se trata de una forma de onda compleja
mente la bobina para que no se mueva o “des-
y asimétrica, es conveniente medir la tensi ón
enrolle“. Si el circuito original del filamento
“pico a pico “ usando un osciloscopio. Si no se dispone de este instrumento, puede recurrirse a un multí metro (tester) analógico o digital en una escala baja de VCA (voltaje de corriente alterna), invirtiendo las puntas de prueba y tomando nota de las lecturas obtenidas en ambos sentidos. Aunque las lecturas no reflejen el valor real RMS, debido que se trata de una forma de onda
contaba con una resistencia en serie, es recomendable incorporarla en el nuevo circuito.
Ultimas recomendaciones Si sigue estos pasos cuidadosamente, teniendo la precaución de no excederse en el voltaje aplicado al filamento calefactor, se puede lograr que el cinescopio contin úe funcionando correctamente por mucho tiempo más. Por último, tome en cuenta que los cortocir-
Figura 5
cuitos internos en los cinescopios son f ácilmente detectables si utiliza un probador de tubos de rayos catódicos. Cuando dichas anomalí as se deben a la acumulación de partí culas entre los electrodos (K y G1), generalmente se pueden remover con el uso de un “circuito reactivador de tubos de rayos catódicos”.
62
ELECTRONICA y servi cio
MICROPROCESADORES TIPO SLOT-1 L e o p o l d o P a r r a R ey n a d a
Máquinas XT Estos sistemas empleaban como microprocesador un 8088 o un 8086 de Intel (aunque también era producido por marcas como AMD, National Semiconductor, NEC, etc.) Tal dispositivo vení a en un encapsulado tipo DIP (Dual in Line Packa-
L a e v o l u c ó i n d e l a p l a t a fo r m a P C h a
ge ) de 40 terminales (figura 1); de esta forma,
i d o d e l a m a n o c o n n u e vo s y m á s
sólo habí a que insertar el circuito en un z ócalo
p o d e r o so s m i c r o p r o c e sa d o r e s, si e n d o I n t e l l a co m p a ñ í a q u e m a r ca
especí fico; y si posteriormente el usuario deseaba cambiarlo por uno de mayor desempeñ o (como el V-20 de NEC), lo único que debí a hacer
e l p a so . R ec i e n t e m e n t e e st a e m p r e sa
era retirar el circuito antiguo e insertar el nue-
d e c i d ó i a b a n d o n a r s u s en c a p su l a d o s
vo. Y como el coprocesador matemático (el 8087)
t r a d i c i o n a l e s, p a r a d i se ñ a r u n
también vení a en un encapsulado idéntico, en
m o d e r n o t i p o d e co n e c t o r p o r
todas las tarjetas madre, junto al z ócalo del CPU,
m i c r o t a r j et a m a d r e : el Sl o t - 1 . Q u ées
Este encapsulado tan sencillo, se debe a las
év e n t a j a s e st e n u e v o e st á ndar y qu
caracterí sticas particulares del 8088 (que sólo
o f r e c e p a r a a d o p t a r l o , es d e l o q u e
tení a un bus externo de 8 bits y podí a direccionar
h a b l a r e m o s e n e l p r e se n t e a r t í c u l o .
64
se incluí a una base similar vací a.
únicamente 1 MB de RAM). Obviamente, cuando estas caracterí sticas fueron superadas, también tuvo que cambiar el tipo de encapsulado.
ELECTRONICA y servi cio
ternativa de colocar las terminales completamente alrededor del dispositivo; tómese en cuenta que eran muchas más las terminales que se necesitaban para manejar los 32 bits del bus externo de datos y los 4 GB de memoria RAM máxima posible. En vista de ello, Intel optó por colocar el microprocesador en un nuevo tipo de encapsulado cerámico: el PGA (Pin Grid Array o arreglo de malla de terminal es). Este encapsulado fue todo un descubrimiento, porque incluso hoy en dí a Figura 1
se sigue utilizando ampliamente para diversos microprocesadores.
Máquinas AT
En el caso del 386, el encapsulado poseí a PGA de 132 terminales, y para montarse en la tarjeta
El segundo paso en la evoluci ón de las PCs, se
madre requerí a un z ócalo cuya forma fuese como
dio con la introducci ó n del microprocesador
la que se muestra en la figura 2A. Debido a que
80286 de Intel, tambi én producido por AMD y
estos microprocesadores aún no poseí an un
Harris Semiconductor, entre otros.
copro-cesador matemático, junto al z ócalo del
El 80286 se presentó en un novedoso empa-
386 encontrábamos otro z ócalo también para un
que denominado PLCC (P l a s t i c L e a d e d Ch i p
dispositivo PGA, aunque de 68 terminales: el
Carrier o contenedor para chip de plástico con
387DX o dispositivos similares de compañí as ri-
terminales). Tení a 64 terminales y necesitaba un
vales.
z ócalo especial para su montaje; la raz ón de esto,
La aparici ó n de los primeros microproce-
es que las l í neas necesarias para manejar lo s 16
sadores 486, ocurre cuando, gracias a la dismi-
bits de su bus de datos, as í como los 16 MB que
nuci ón del tamaño de los transistores en la oblea
tení a de RAM máxima, requirieron una cantidad
de silicio, se empezaron a fabricar microprocesa-
de terminales mayor que la que podí a manejarse cómodamente en los tradicionales encapsulados tipo DIP; así , colocando las terminales más cerca una de la otra y rodeando completamente toda la periferia del dispositivo, se logr ó tener un encapsulado pequeño (lo que reducí a costos de fabricación). Sin embargo, el coprocesador matemático sigui ó siendo tipo DI P de 40 terminales; de ahí que en toda tarjeta 286 se inclu í a su respectivo z ócalo. Tan ventajoso resultó este tipo de encapsulado, que en la actualidad se sigue utiliz ando ampliamente; sobre todo en microcontroladores de aplicación especí fica para control electrónico.
Máquinas 386DX Ante la llegada de la siguiente generaci ón de microprocesadores –conocida gen éricamente como 386, también por la matrí cula de los circuitos de Intel–, dejó de ser una soluci ón la al-
ELECTRONICA y servici o
Figura 2
65
dores todaví a más pequeños. Pero como el encapsulado era incosteable, en las últimas tarjetas madre de esta generación se utilizaba un 386DX en versión FPLC (Flat Pack Leaded Carrier ) de QFP de 132 terminales, con tecnologí a de montaje superficial; es decir, el microprocesador se soldaba directamente sobre las pistas de la tar jeta madre (figura 2B). Si bien se abatieron gastos de producci ón y de montaje del microprocesador (puesto que el fabricante de estos circuitos se ahorraba el costoso encapsulado cerámico tipo PGA , y el fabricante de tarjetas madre se ahorraba el z ócalo de montaje), esto se tradujo en la imposibilidad de actualiz ar los sistemas.
Máquinas 386SX Figura 4
Ante la presi ó n de los fabricantes de computadoras, que ya poseí an una gran variedad de circuitos y sistemas diseñ ados y optimizados
El hecho de que el CPU estuviera soldado di-
para trabajar con 16 bits, Intel se vio obligada a
rectamente sobre la placa madre, imposibilita-
producir una versi ón reducida de su microproce-
ba por completo la actualizaci ón del circuito (a
sador 386DX: el 80386SX. Este microprocesador
menos, claro, que se comprara otra tarjeta ma-
tení a un bus externo de datos de 16 bits y un
dre). No obstante, considerando el tipo de públi-
acceso a memoria de tan sólo 16 MB, por lo que
co al que estaba dirigido el 386SX, la necesidad
no necesitaba la gran cantidad de terminales que
de efectuar el cambio era realmente mí nima.
poseí a el encapsulado PGA de su hermano el 386DX; por ell o, desde que fue lanzado al mer-
Máquinas 486
cado, el 386SX vino en un encapsulado de montaje superficial de 100 terminales (figura 3). Jun-
Para la cuarta generaci ón de microprocesado-
to a este dispositivo encontrábamos el z ócalo
res para PC, los diseñadores de Intel decidieron
para montar el coprocesador matemático, que
incorporar el coprocesador matemático en el
vení a en versi ón PLCC.
mismo encapsulado del CPU, además de mane jar de forma más directa la memoria caché externa y conservar los 32 bits de bus externo de datos y los 4 GB de memoria m áxima posible. Por eso los microprocesadores 486 aparecieron en un encapsulado tipo PGA de 168 terminales (figura 4), mismo que se insertaba en un z ócalo exclusivo (figura 5). En estas tarjetas madre no existí a un z ócalo para coprocesador, porque, como se dijo, ya ven í a incluido en el circuito. Debido a que en las primeras etapas de producci ón de estos chips hubo un porcentaje relativamente elevado de fallas en el coprocesador matemático, éste fue desactivado por Intel para Figura 3
66
poder introducir sus dispositivos en el mercado;
ELECTRONICA y servi cio
Figura 5
el circuito SX permanecí a inutiliz ado, lo que era una solución absurda. Con las máquinas 486, se dio por primera vez un gran avance en la velocidad de operaci ón de los microprocesadores; los XT comenzaron en 4.7 MHz y alcanzaron los 8 MHz; los 286 iniciaron en 10 MHz y llegaron a 16 MHz; los 386 comenzaron en 16 MHz y llegaron a 40 MHz; los primeros 486 desarrollaban una velocidad de 25 MHz, para terminar con rangos de hasta 133 MHz . Debido a que todos los circuitos 486 ven í an con el mismo encapsulado, se pensó en ofrecer la posibilidad de que el usuario actualizara su
de esta manera, tomando en cuenta que el resto
sistema; sólo habí a que reemplazar un micro-
de su funcionamiento era normal, se evitó que
procesador antiguo de baja velocidad por uno
quiz á fueran desechados. Y con el fin de dife-
nuevo de mayor desempeño. Mas al advertir el
renciarlos con respecto a los que s í poseí an FPU
riesgo que se corrí a al sustituir el circuito instala-
(unidad de punto flotante) integrada, Intel los
do en un z ócalo tradicional, los diseñadores de
bautiz ó como 486SX.
tarjetas madre comenzaron a incorporar un nue-
Por su extraño origen, los primeros 486SX (los cuales, como acabamos de señalar, no conta-
vo tipo de zócalo: el ZIF-socket (siglas de Zero In ser-
tion Force o cero fuerza de inserción, figura 7).
ban con FPU) ven í an en un encapsulado idénti-
La determinación fue apoyada por Intel, com-
co al del 486DX; sin embargo, cuando Intel me-
prometi éndose a que todas las nuevas genera-
joró sus procesos de producci ón y quiso retirarlos
ciones de microprocesadores permitiesen l a ac-
del mercado, los fabricantes presionaron para
tualizaci ón de las máquinas que contasen con
que se siguieran produciendo; y es que resulta-
un z ócalo especial denominado Socket-4; y aun-
ban ligeramente más económicos para el con-
que la promesa nunca fue cumplida, sirvi ó para
sumidor final, además de que muy pocas aplica-
estandarizar este tipo de z ócalos (de hecho, hoy
ciones consideradas b á sicas requer í a n del
son los más empleados en la industria de la com-
coprocesador matemático. A nte esa situación, y
putación). La principal ventaja del ZIF- socket, es
para abaratar aún m ás el dispositivo, Intel pre-
que puede recibir un microprocesador sin el
sentó una versi ón de montaje superficial QFP
menor riesgo de dañar alguna de sus termina-
(Qu ad- Flat Pack ) de 144 terminales (figura 6).
les, lo que a menudo sucedí a con los circuitos
Pese a su rotundo éxito, este circuito hací a for-
de un socket tradicional.
zoso que en el sistema se tuviese que instalar
El ZIF-socket posee una palanca que al ser
un 486DX y desactivar el 486SX para incorporar
levantada libera por completo los orificios del
un coprocesador matemático; en otras palabras,
socket, de modo que el circuito pueda entrar y salir sin el menor esfuerzo; una vez colocado, basta con bajar dicha palanca para que quede bien instalado y con sus conexiones el éctricas correctamente establecidas. Por último, cabe mencionar que este tipo de socket marcó la pauta que se sigue hasta la fecha.
Máquinas de quinta generaci ón En su quinta generaci ón de microprocesadores, Figura 6
ELECTRONICA y servici o
Intel incorporó una serie de caracter í sticas que
67
A
C
B
Principio de operación de un ZIF socket (1): Para incertar el CPU primeramente hay que levantar la placa (2), con lo que entra sin ningún esfuerzo (3). Para asegurarlo en su sitio, sólo baje la palanca (4).
D
Figura 7
los hací an incompatibles con los encapsulados
Todas las tarjetas madre producidas a partir
anteriores; por ejemplo, aumentó el tamaño del
de la quinta generaci ón son de tipo ZIF-socket;
bus de datos externo hasta 64 bits (contra los 32
así que el montaje y retiro del circuito es suma-
del 486); diseñó un nuevo tipo de ranura de ex-
mente sencillo (figura 9).
pansi ón de alto desempeño (denominado “bus
El Socket-7 representa uno de los m áximos
PCI “); hizo que el microprocesador dependiera
puntos de evoluci ón de este tipo de conector para
aún más de la memoria cach é externa, etc. Por
microprocesadores; simplemente recordemos
todo esto, el Pentium salió al mercado en un
que hasta la fecha lo siguen tomando como re-
encapsulado tipo PGA de 321 terminales (figura
ferencia numerosos fabricantes. Los circuitos
8); en consecuencia, los fabricantes de tarjetas
que pueden montarse en este conector son:
madre se vieron obligados a incorporar un socket
Pentium tradicional y Pentium MM X de Intel; K5,
especial para su alojamiento (los primeros
K6, K6-2 y K6- 3 de AM D; 6X86, 6X86L, 6X86MX
Pentium utilizaron el Socket-5; luego pasaron al
y M-II de Cyrix; el IDT-C6 de Centaur Tech, y el
Socket-6, y finalmente llegaron al So cket-7, que
recientemente llegado uP6 de Rise Tech.
se sigue empleando hasta la fecha.
Como puede apreciar, la variedad de microprocesadores que se pueden montar en una tar jeta madre con conector tipo Socket-7 abarca Figura 8
desde los más básicos hasta los más avanzados; o lo que es lo mismo, existe un amplio margen de posibilidades para la actualización. Aquí cabe hacer una aclaraci ón, pues hace poco surgi ó una variante del Socket-7: la Super-7, que es f í sicamente idéntica; la diferencia consiste en que este
último puede trabajar con un bus frontal corriendo a 100 MHz (contra el lí mite de 66 MHz del Socket-7 tradicional). Si a usted le interesa actualizarse con los nuevos procesadores que corren a más de 400 MHz, tendrá que conseguir
68
ELECTRONICA y servi cio
Figura 9
efectos en 3D, los programadores expertos y, en general, entre quienes demandan el mejor desempeño posible sin importar el costo. Todo lo contrario ocurri ó cuando fue ofrecido al público en general, por su alto costo. Para evitar que la competencia imitara su encapsulado y pudiera montar sus microprocesadores en las tarjetas diseñadas para un Pentium Pro, Intel rodeó de patentes muy bien protegidas todos los protocolos de comunicaci ón entre el dispositivo y sus perif éricos (especialmente con el chipset y con su memoria cach é); esto
una tarjeta de este tipo (conocida también como
implicaba que si otra empresa decidí a lanzar al
“estándar PC-100“). Habiendo llegado a este punto, Intel resintió el hecho de que, tan pronto como ofrec í a a los consumidores un nuevo estándar de conector para sus microprocesadores de nueva generación, la competencia comenzaban a imitarlo para arrebatarle un segmento significativo del mercado. Con el propósito de superar la situaci ón, esta compañí a decidió dar un paso muy arriesgado que, seguramente usted lo sabe, resultó un fracaso comercial. Veamos como sucedieron las cosas.
mercado un microprocesador similar, se verí a
Primeros microprocesadores de sexta generación
Llegamos por fin al panorama actual. Al adver-
enfrascada en interminables y costosas batallas legales, que de seguro se inclinarí an finalmente del lado de Intel. Ante tal panorama, ninguna compañí a rival se animó a tratar de competir en este segmento del mercado; de cualquier forma, debido al alto costo del Pentium Pro, este tipo de tarjetas madre aparecieron y desaparecieron en corto tiempo, sin incidir sensiblemente al mercado.
El Slot-1 y las máquinas de sexta generaci ón mejorada
tir el fracaso del Pentium Pro, y buscando todaví a diseñar un nuevo tipo de conector que no
A ún no se terminaba de consolidar el Pentium
pudiera ser copiado f ácilmente por la competen-
como el microprocesador dominante, cuando en
cia, Intel presentó al mercado electró nico su
1995 Intel lanz ó al mercado un nuevo dispositi-
microprocesador Pentium II, que fue el primero
vo con caracter í s ticas revolucionarias: el Pentium Pro (figura 10A), cuyo surgimiento, por A
repentino, tomó desprevenidos tanto a los fabricantes ensambladores de PCs. Este circuito fue el primero en incorporar en el mismo encapsulado la memoria caché L2, cuya velocidad se iguala con la del n ú cleo del procesador; con base en esto, resulta potencial-
B
mente mucho más rápido y poderoso que los microprocesadores anteriores. Para alojarlo, fue necesario diseñar un nuevo tipo de encapsulado (PGA de 387 terminales) y un nuevo tipo de ZIF- socket (Socket- 8, figura 10B) que se adaptara a la curiosa forma rectangular del CPU. Este microprocesador tuvo un éxito inmediato entre los artistas gráficos, los diseñadores de
ELECTRONICA y servici o
Figura 10
69
en utilizar un revolucionario tipo de encapsula-
co deseoso de mayor desempeño. Este disposi-
do: el SEC (siglas de Single Edge Con nector o
tivo alcanza velocidades que oscilan entre los
conector de extremo sencillo, figura 11A); a la
266 MHz y los 550 MHz; al menos, hasta el mo-
par, tuvo que surgir un n uevo tipo de conector:
mento de escribir el presente artí culo. Sin em-
el Slot-1 (figura 11B).
bargo, enfrenta un problema no previsto por los
Podemos decir que en realidad el Slot-1 es
ingenieros de Intel: la cerrada competencia en-
eléctricamente idéntico al Socket-8, pero con una
tre los diversos productores de partes para PC
transformaci ón f í sica. De hecho, el Pentium II no
(gabinetes, tarjetas madre, discos duros, unida-
es más que un Pentium Pro al que se le han a ña-
des de disquete, lectores de CD-RO M, tarjetas de
dido las instrucciones MMX, se le ha retirado la
audio, etc.), ha provocado que los precios de las
memoria caché L2 y se le ha colocado 512 KB de
computadoras comiencen a bajar a niveles in-
caché en una tarjeta adyacente, pero ahora co-
sospechados; de tal manera que si un fabricante
rriendo a la mitad de la velocidad del núcleo del
coloca un Pentium II en su sistema, este dispo-
CPU.
sitivo puede llegar a representar alrededor del
El Pentium II viene en un cartucho de dimensiones considerables. Por ello es muy complica-
35-40% del costo total de la máquina; o sea, es relativamente costoso.
do colocarlo en un gabinete minitorre convencional; de preferencia, hay que ensamblar el
Celeron
sistema en un gabinete tipo ATX para apreciar las ventajas que tiene este microprocesador. La
Para adaptarse a esta situaci ón, las empresas
forma de hacer el montaje es muy sencilla: en la
rivales de Intel (a saber, AM D con su K6, K6-2 y
tarjeta madre, en los extremos del Slot-1 hay dos
K6-3; Cyrix con su M-II e IDT con su C4) decidie-
postes ranurados donde se desliz a el Pentium I I;
ron bajar los precios de sus microprocesadores;
se inserta éste firmemente en el Slot-1 y, cuan-
lo hicieron a tal grado, que un ensamblador de
do llega a su posici ón de trabajo, unos seguros
PCs podí a ofrecer al público, a precio accesible,
que tiene en sus costados lo sujetan a los pos-
una computadora completa, con caracterí sticas
tes; de esta manera queda en su posici ón co-
multimedia, con disco duro grande y con sufi-
rrecta y a prueba de aflojamientos futuros.
ciente potencia de cómputo para que el sistema
El Pentium II triunf ó donde el Pentium Pro no
se comportara a la altura de una máquina de
pudo hacerlo, alcanzando muy rápidamente un
última generación; hablamos de un precio inferior a los mil d ólares (aunque recientemente en Estados Unidos han aparecido m á quinas multimedia completas que cuestan aproximadamente USD $500; y parece que sigue esta tendencia a la baja). Ahora bien, el mercado de m áquinas relativamente económicas no es una novedad; a decir verdad, siempre ha existido. Pero tradicio nalmente, las máquinas de bajo precio que se ofrecí an por lo general eran sistemas con un microprocesador de generaci ón anterior, con poca capacidad de almacenamiento y, en pocas palabras, muy limitadas para el trabajo diario; así que no representaba un nicho de mercado interesante para una compañí a de tecnologí a de punta como Intel. Pero en la actualidad, gracias a las ofertas de AMD, Cyrix e IDT, ahora el consumidor puede acceder a un sistema de última gene-
lugar preponderante en la preferencia del públi-
A
B
Figura 11
70
ELECTRONICA y servi cio
raci ón, ideal para necesidades de hogar y de ofi-
milar al de su primo cercano, el Pentium II , pero
cina, y a un precio realmente atractivo; con esto,
a un precio muy reducido.
el mercado de las máquinas llamadas “sub-1000”
Actualmente, cualquier Celeron que tenga
pronto se ha ido convirtiendo en un porcentaje sig-
velocidad de reloj igual o mayor a 333 MHz ya
nificativo de la venta de computadoras nuevas.
trae incorporada la memoria cach é L2; sólo se
La presión que trajo consigo este nuevo mer-
recomienda tener cuidado al adquirir un Celeron
cado –para el que no estaban preparados–, obli-
a 300 MHz, para comprobar si es del tipo 300
gó a los diseñ adores de Intel a trabajar a mar-
común (sin caché) o 300A (con cach é). Para iden-
chas forzadas; fue así que poco tiempo después
tificarlos, simplemente pida al vendedor que
presentaron al p ú blico su microprocesador
monte el microprocesador en una tarjeta madre
Celeron (figura 12A); se trata de un dispositivo
y la eche a andar; el BIOS reconocerá de inme-
creado exclusivamente para el mercado de com-
diato qué tipo de Celeron es y lo indicar á en la
putadoras económicas. El Celeron, es práctica-
pantalla inicial.
mente un Pentium II al que se le han retirado los
Y una precaución adicional para cuando vaya
chips de memoria caché L2 (dado que éstos repre-
a adquirir un microprocesador Celeron: como re-
sentan un alto porcentaje del costo del circuito).
cientemente los ingenieros de Intel decidieron
Desafortunadamente, Intel no obtuvo de ese
regresar a los encapsulados tradicionales tipo
movimiento los beneficios que esperaba, y es que
PGA, el hecho de tener que colocar al Celeron
los ensambladores de computadoras, al detec-
en su encapsulado normal y luego mon tarlo en
tar la falta de caché L2 y la pérdida en desempe-
la tarjeta de circuito impreso para finalmente
ño que implicaba, emigraron masivamente a los microprocesadores de compañí as rivales, que ofrecí an un mejor desempeñ o por un costo mucho menor. El Celeron ori ginal apareció con una velocidad de 233 MHz y llegó hasta los 300 MHz . Nuevamente presionada por el mercado, esta vez por la demanda de una memoria caché L 2 para mejorar el desempeño de su sistema, Intel presentó un nuevo tipo econ ómico: el Celeron 300A. La principal caracter í s tica de este procesador, fue la i ncorporaci ón de una pequeña memoria caché L2 adosada en el mismo chip del CPU; por eso corre a la misma velocidad del núcleo del circuito. Ahora sí , Intel logró acertar; ya podí a ofrecer un CPU de desempeño muy si-
insertarlo en el Slot-1, resulta demasiado costoso; ante esta situación, esta compañí a lanz ó al mercado un nuevo tipo de Celeron en encapsulado cerámico tipo PGA de 370 terminales (figura 12B), que para ser montado necesita forz osamente una tarjeta madre exclusiva con un socket especial (el Socket-370, figura 12C). Aunque teóricamente se habrí a podido montar un Celeron en un Socket-7, Intel decidi ó no seguir apoyando esta plataforma, que casi se encuentra acaparada por compañí as rivales. Si va a adquirir una computadora con procesador Celeron, verifique el tipo de encapsulado en que viene; los circuitos de encapsulado tipo SEC, pueden f ácilmente actualiz arse a Pentium II o inclu-
C
A
B
ELECTRONICA y servici o
Figura 12
71
este tipo de microprocesadores no lleguen a ma-
Figura 13
nos del usuario tí pico.
Pentium III En marz o de 1999, rodeado por una amplia publicidad y como producto de otro gran esfuerzo, Intel presentó al pú blico su nuevo microprocesador: el Pentium III (figura 15). No obsso Pentium III; los que vienen en Socket-370 no
tante, diversos análisis de expertos en micro-
tienen posibilidad de actualizaci ón.
procesadores, afirman que el Pentium III equivale
(Por cierto, aquí hay buenas noticias para
a un Pentium II al que se le han añadido algunas
quien compró un Celeron-370 pensando que era
instrucciones para el manejo más fluido de es-
uno tipo SEC: han comenz ado a venderse tarje-
cenarios y personajes en 3D, y que alcanza ma-
tas adaptadoras que se insertan en un Slot-1, y
yores velocidades de reloj (el Pentium II original
en las que se monta el microprocesador tipo PGA ;
desarrollaba 450 MHz, y sus versiones actuales
así se pueden aprovechar este tipo de circuitos y
alcanzan entre 500 y 550 MHz y ya “apuntan “ a
se mantiene la opci ón de actualizaciones futu-
hacerse todaví a más veloces).
ras, figura 13.)
Al ser apenas una variante mejorada del Pentium II, este nuevo dispositivo también utili-
Pentium II Xeon
za el Slot-1 como z ócalo para acceder a los recursos de la tarjeta madre; así , esta ranura ha
El detalle de que la memoria cach é L2 del
demostrado una longevidad notable, sobre todo
Pentium II corra a la mitad de la velocidad del
tomando en cuenta la “costumbre“ de Intel por
CPU, lo hace poco viable para aplicaciones de
cambiar de encapsulado en cada nueva genera-
alto poder (servidores, estaciones de trabajo,
ción de mi croprocesadores; pero quiz á también
etc.) Para subsanar esta deficiencia, Intel presen-
ahí esté la clave de tal longevidad: el Pentium II,
tó una variante del Pentium II conocida como
el Celeron y el Pentium III son en realidad mi-
Xeon (figura 14); se caracteriza principalmente
croprocesadores de sexta generaci ón que pre-
por tener mayor cantidad de caché L2 (1 MB ó 2
sentan ligeras variantes entre sí ; o sea que el
MB), y porque ésta corre a la misma velocidad
Slot- 1, hasta el momento, sólo se ha aplicado a
del núcleo del CPU.
una generaci ón de microprocesadores.
Debido a que este tipo de memoria resulta
Por o tra parte, Intel ya anunci ó a sus clientes
extremadamente costosa, el Xeon está limitado
que cuando aparezca la s éptima generación de
a aplicaciones donde el alto desempeño es prio-
microprocesadores cambiará de conector (se
ridad sin importar el costo (un X eon puede cos-
dice que será bautizado como “Slot-2“). Mien-
tar más de mil dólares). Lo más probable es que
tras eso sucede, el Slot-1 seguir á siendo el dominante en el mundo de las PCs.
Figura 14
72
Figura 15
ELECTRONICA y servi cio
CIRCUITO DETECTOR DE SEÑALES DE AF Y RF O s ca r M o n t o y a y A l b e r t o F r a n c o
Algunos principios teóricos El sonido se produce por medio de vibraciones
íc u l o p r e se n t a m o s u n En este art
de distintos cuerpos f í sicos; esto genera pertur-
c i r c u i t o q u e p e r m i t e d e t e ct a r l a
baciones en el aire. Tales variacion es en la pre-
p r e se n c i a d e se ñ a l e s e l e c t ó r ni cas de l a b a n d a d e r a d i o f r e c u e n c i a ( R F) y d e a u d i o f r e c u e n c i a ( A F) . Su s
sión del aire, llegan hasta el oí do humano; aquí son detectadas por el tí mpano, el cual finalmente las convierte en impulsos el éctricos que llegan al cerebro.
a p l i c a c i o n e s p a r a d e t e ct a r f a l l a s en
Pero no todos los sonidos que viajan por el
a p a r a t o s el e c t ó r nicos, dependen
aire pueden ser percibidos por el hombre; las
m u c h o d e l a h a b i l i d a d e i n v e n t i va
ondas deben estar en cierto intervalo de frecuen-
d e l l e ct o r ; p e r o s e g u r a m e n t e sa b á r o b t e n e r e l m a y o r p r o v ech o p o si b l e , d e u n a a l t e r n a t i va q u e l e p u e d e a p o y a r e n e l s e r v i ci o
cias, que va de los 20 a los 20,000 Hertz. A este rango que varí a de persona en persona e indica los l í mites entre el mí nimo y máximo audible, se le conoce como “banda de audiofrecuencia“. Las señ ales electrónicas de alta frecuencia que superan el l í mite de 1,000,000 Hertz (1 M Hz),
al es de ra di ofr ecu en cia . Su nomse consideran señ
74
ELECTRONICA y servi cio
bre se debe precisamente a que esta banda fue
como las cuerdas vocales (en forma de voz), el
utilizada en un principio para la transmisi ón de
claxon de un automóvil, etc. Para poder trans-
programas de radio.
mitir a distancia esta señal, es necesario convertirla en impulsos eléctricos; esto se logra a
For ma en que se t ran smi t en l as se al es de rad i ofr ecuenci a ñ Para viajar por el aire, estas frecuencias actúan de la siguiente manera: las variaciones de la corriente eléctrica que atraviesa un conductor el éctrico, generan ondas electromagnéticas; éstas, a su vez, son irradiadas desde el conductor cuando la frecuencia de dicha se ñal se aproxima a los 15 KHz o los supera. Gracias a esta propiedad de irradiaci ón o de desprendimiento, a las señales de tales frecuencias se les conoce como “señales de radiofrecuencia“ (RF). Toda esta gama de frecuencias define lo que se denomina “espectro de RF“; y como éste es muy amplio, se ha subdividido en bandas, las cuales tienen un propósito especí fico. Por tal motivo, todos los circuitos de RF se diseñan para una banda en particular, de acuerdo con la aplicaci ón especí fica de que se trate.
Bandas en RF Frecuencia
Representación
Definición
VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF
Muy baja frecuencia Baja frecuencia Frecuencia media Alta frecuencia Muy alta frecuencia Frecuencia ultra alta frecuencia super alta frecuencia extra alta
3 - 30 kHz 30 - 300 kHz 300 kHz - 3MHz 3 - 30MHz 30 - 300MHz 300MHz - 3GHz 3 - 30GHz 30 - 300GHz
través de un transductor, que principalmente consiste en un fonocaptor (un micr ó fono por ejemplo) y convierte las vibraciones de la señal audible en impulsos eléctricos (acci ón similar a la del oí do). Pero en vista de que esta se ñal es muy pequeña, hay que amplificarla para poderla procesar antes de su transmisi ón. Como ya mencionamos, una señal puede ser irradiada por un conductor a partir de los 15 KHz; esta frecuencia todaví a cae dentro de la señal audible, y resulta adecuada para transmitirse por medio de una antena (conductor propicio para la irradiaci ón de señales de RF). El problema es que es muy susceptible a las influencias del medio ambiente, por lo que puede sufrir perdidas o modificaciones durante su transmisi ó n; para evitarlo, la señal de AF se combina con una se-
ñal de RF que normalmente debe ser mayor en frecuencia. A este proceso de combinaci ón de frecuencias, se le conoce con el nombre de “modulación “ (modificación de magnitud); la modificación puede ser en frecuencia (FM) o en amplitud (AM ). La señal que se modifi ca es la de RF, y la magnitud de la modificación es exactamente la magnitud de la señal de A F (figura 1).
+
Modulación en AM
Tabla 1 0
En la tabla 1 se muestra un resumen de los intervalos de frecuencia del espectro de RF. Cabe
t
Portadora
mencionar que a las frecuencias mayores de 1 GHz se les conoce como “microondas“; su trataModuladora
miento es un tanto distinto de lo que aqu í se explica.
For ma en que se t r ansmi t en l as se al es de ñ audiofrecuencia En primer lugar, recordemos que las señales de audiofrecuencia pueden provenir de fuentes
ELECTRONICA y servici o
Señal de AM
Figura 1
75
A la señal de RF se le conoce como “portado-
Operación del circuito
ra”, y a la de AF como “moduladora” o envolvente. Cuando el circuito se encuentra con el interruptor en la posici ón de radiofrecuencia, la entrada
Operaci ón del cir cui to
se conecta al arreglo de resistencias, capacitor y La función de la señal portadora termina cuan-
diodo, tal como se muestra en la figura 3A. Este
do, por ejemplo, la señal de amplitud modulada
arreglo actúa como un circuito demodulador
ha llegado a su destino. En alg ún punto del re-
para separar la componente moduladora de la
ceptor se encuentra un circuito especial (un
señal de radiofrecuencia; a esta configuración
demodulador o detector) que se encarga de se-
del circuito demodulador también se le conoce
parar la señal modulante de la portadora. Tal tipo
con el no mbre de “detector de pico positivo “.
de configuraci ón, es la que se utiliza para el cir-
El circuito se encarga de detectar los picos de
cuito detector de señales de AF y RF mostrado
entrada, de manera que la salida es igual a la
en la figura 2.
envolvente positiva (superior). Debido a esto
Este circuito es muy barato, compacto y f ácil de armar; con él podemos rastrear la presencia
también recibe el nombre de “detector de envolvente“.
de señales de audiofrecuencia y radiofrecuen-
Durante cada ciclo de la portadora, el diodo
cia. Básicamente, consiste en una etapa de en-
conduce momentáneamente; esto permite que
trada de separaci ón de señal, un amplificador
el capacitor se cargue hasta el voltaje pico de
de audio y una bocina que emite un sonido cuan-
cada ciclo de la portadora que se esté procesan-
do detecta las señales.
do. Entre cada pico, el capacitor se descarga a
La punta de prueba está conectada a un i nte-
través de la resistencia R. Si se logra que la cons-
rruptor de un polo y dos tiros, el cual separa las
tante RC sea mucho mayor que el periodo de la
etapas correspondientes a audiofrecuencia y ra-
portadora, se conseguirá que la descarga sea
diofrecuencia; éstas se describen en la figura 3.
mí nima entre el ciclo y que se elimine la mayor parte de la portadora.
Circuito detector D1= OA79 o su equivalente en diodo de germanio AF
+6v
A
C3 10µf
C2 0.1µf
RF R2 47k
AF
6
C1 0.001µf D1 OA79
R1 22k
C5 220µfd
8 5
VR1 RF
1
LM386
3
22K
2
4
C4 1µf R3 10Ω 8Ω
+V
B
+V
C t
Señal de RF
Señal moduladora separada -V
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-V
Figura 2
ELECTRONICA y servi cio
La salida del circuito se ve como l a envolvente superior, con un poco de rizado (figura 2C). Como podemos apreciar, el uso de filtros
Etapas separadas para el trazador
A
capacitivos no está limi tado a las fuentes de ali-
RF
mentación; por el contrario, tienen muchas apli-
C1
caciones en el procesamiento de señales. Al separarse la señal envolvente de la portadora, se obtiene la señal moduladora; ésta pue-
C2
R2
Punta de prueba
Amplificador de potencia
VR1 D1
R1
de ser amplificada mediante la siguiente etapa, y se utiliza para generar un tono de audio en una bocina de salida. De esta forma, cuando se conecta la punta de prueba a un circuito y se detecta la presencia de una señal de radiofrecuencia, en la salida se obtiene un tono. Al colocar el interruptor en la posici ón de
B
AF
C1
Punta de prueba Amplificador de potencia
VR1
audiofrecuencia, la punta de prueba queda acoplada directamente a la entrada del amplificador de audio que describiremos m ás adelante
Figura 3
(figura 3B). En ambos circuitos, para audiofrecuencia y para radiofrecuencia, el potenciómetro regula la intensidad del voltaje de entrada; esto se tradu-
les al circuito, podemos utilizar nuestro detec-
ce en el volumen de la salida en la bocina.
tor para verificar si la señal está fluyendo por
Finalmente, la etapa de salida consta de un
donde esperamos. Tambi én podemos rastrear la
amplificador de audio. Nosotros utiliz aremos un
señal desde que llega al receptor o, en su caso,
amplificador LM386 (figura 4), entre cuyas ca-
desde la salida del transmisor, para saber aislar
racterí sticas está la de amplificaci ón de alta ga-
alguna averí a en estas etapas.
nancia (lo cual permite procesar las señales que provienen de nuestra punta de prueba).
Lo ideal en este tipo de pruebas, es tener un osciloscopio con el suficiente ancho de banda
Este dispositivo tiene una ganancia (factor de
para detectar la señal tanto de audiofrecuencia
amplificación) fija de 20; pero mediante compo-
como de radiofrecuencia; pero aquí encontramos
nentes externos se puede ajustar, para que sea
un inconveniente: hacer esto de manera direc-
de 200. En este caso, nuestro circuito está configurado para tener la ganancia máxima de 200. En l a figura 5 se muestra el circuito impreso, tanto del lado de soldaduras como del lado de
Etapa de amplificación y salida del circuito
componentes, y en la figura 6 se muestra el pro-
+6V
yecto ya construido.
Uso del circuito en la detecci ón de fallas La operación básica de este circuito es realmente sencilla. Lo único que hace es detectar la presencia de señ ales de audiofrecuencia y radiofrecuencia, con la ayuda de una bocina.
C3 10µf
Señal de entrada
VR1
3
6 +
C5 220µf
1
LM386
8 5
4
Salida
C4 1µf
R3 10Ω
Se trata de una herramienta útil para localizar fallas en equipos de audio. Sirvi éndonos de un generador de audio para inyectar estas seña-
ELECTRONICA y servici o
VR1 Controla el nivel de señal de entrada
Figura 4
77
Circuito impreso lado soldadura
Circuito impreso lado compoenentes LM386 (circuito integrado de 8 patas)
Detector de AF-RF 5 cm
C5 8Ω
C4 C1
R2
4 Cm 6V
C3 R3
VR1
R1
D1
C2
Figura 5
ta, no siempre es posible; la señal puede ser tan baja, que el osciloscopio serí a incapaz de refle jarla por entero. Lo que hay que hacer entonces, es conectar nuestro circuito de modo que la salida ocurra por el osciloscopio o por el multí metro y no por la bocina; así , podrí amos medir peque-
ñas señales durante las pruebas o la localización de fallas. En general, no se requiere un amplificador para un osciloscopio, ya que este aparato cuenta con amplificadores internos.
Equi po necesar i o Para llevar a cabo con éxito una reparación en circuitos de RF o AF, se necesita, como ya habí amos comentado, equipo especializ ado; tal es el caso de un generador de audio (el cual es un dispositivo que entrega en su salida señales cuya frecuencia se encuentra en el rango de las audibles), además de los detectores e instrumentos de medición ya especificados. El técnico en electrónica, normalmente dispone de los elementos mí nimos necesarios para resolver diversos problemas en los equipos que se le conf í an; pero siempre conviene tener diversas alternativas, para cuando no se pueden adquirir los aparatos de medición por su alto precio (aunque, vi éndolo bien, su utilidad justifica la inversi ón). Y el objetivo principal del circuito detector de AF y RF que hemos propuesto, es precisamente proveer una alternativa de medición para el técnico que carece de los instrumentos necesarios; además, se trata de un dispositivo portátil que puede funcionar incluso con una pila de 9V (mí nimo 4V, que es con lo que se alimenta un amplificador; y si acaso se desea hacer menor consumo, existen amplificadores que sólo requieren de 3V de alimentación).
Figura 6
78
ELECTRONICA y servi cio
PROXIMO NUMERO Agosto 1999
Ciencia y novedades tecnológicas
B ú e s u d s qu c i st r la u i o n h a b ib d i tu a l o r
• El analizador de espectro en equipos de audio Panasonic
Perfil tecnológico La evolución de los capacitores. Segunda y última parte
• Proceso de grabación de luminancia en videograbadoras Sony
• Circuitos de barrido horizo ntal en televisores RCA y General Electric
Leyes, dispositivos y circuitos Circuitos de memoria RAM
Electrónica y computación
• Nuevos virus inform áticos y cómo combatirlos Qu é es y c ómo funciona Ecualizadores en modulares Aiw a y Panasonic
Proyectos y laboratorio
• Montaje de punta l ógica Servicio técnico
• Caso de servicio en televisores Sony de nueva generación
Diagrama de videograbadora Sharp