Electronica y Servicio N79-Hacia la tv de alta definicion

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Hacia la TV de alta definición ................................. 5
Leopoldo Parra Reynada
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Fundamentos de electrónica digital.
Principios y conceptos digitales ............................ 14
Oscar Montoya Figueroa
Estructura y funcionamiento del pick-up láser ..... 23 .
Leopoldo Parra Reynada
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La tarjeta de video en el estándart PC ................... 71
Leopoldo Parra Reynada
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No. 79, Octubre de 2004
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P e r f i l
t e c n o l ó g i c o
HACIA LA TV DE ALTA
DEFINICIÓN
Leopoldo Parra Reynada
Los estándares tradicionales
pronto serán historia
Al menos en los últimos 15 años,
se ha hablado mucho de las
características y ventajas de la
televisión de alta definición; pero
todo había quedado en simples
descripciones de lo que esta
tecnología nos depara; tal parece,
sin embargo, que hemos llegado al
momento en que finalmente tomará
el lugar que le corresponde en el
mercado de equipos electrónicos;
y que con esto, millones de
personas cambiarán su forma
de ver la producción televisiva,
cinematográfica y los videos propios.
Se espera que el cambio entre la
televisión “normal” y la de alta
definición, comience en un lapso
de 3 a 5 años; gradualmente, los
equipos de formato tradicional
dejarán su lugar a los receptores de
HDTV. En este artículo introductorio,
hablaremos de las principales
características de este sistema en
previsible ascenso.
ELECTRONICA y servicio No. 79
Como sabemos, en Canadá, Japón, Estados
Unidos, México y casi todo el resto de América Latina, el sistema de televisión utilizado es el NTSC (siglas en inglés de National
Television Systems Committee, el organismo
responsable en Estados Unidos de la normatividad de los sistemas de TV); en contraste, en Argentina, Brasil, Uruguay y Paraguay, se utiliza el formato PAL (siglas de
Phase Alternation Line).
Ambos estándares se establecieron hace
varias décadas, cuando gobiernos y diversas compañías relacionadas con el mundo
de la electrónica debatían para definir un
método de transmisión-recepción de señales de TV en sus respectivos países y zonas
de influencia. (Un tercer estándar se adoptó en Francia y en los países de la entonces
Unión Soviética: el SECAM, siglas de Système
Électronique Couleur Avec Mémoire).
Si bien los dos estándares han podido ser
adaptados a los avances tecnológicos (como
la inclusión del color y el manejo digital de
datos adicionales), desde hace tiempo han
mostrado sus limitaciones, que en los años
de su desarrollo no podían ser evidentes; en
5
particular, no pueden incorporar los grandes avances en la tecnología de manejo de
señales, de despliegue de imágenes, de procesamiento digital, etc.
Para poder entender mejor la diferencia
entre los formatos tradicionales y la TV de
alta definición, veamos las diversas cuestiones que tuvieron que considerar los diseñadores de los sistemas de TV.
El factor de forma
En la época en que se estaba desarrollando los sistemas de televisión, la mayoría de
las pantallas utilizadas en salas de cine tenían un factor de forma de 3 unidades de
alto por 4 de ancho; por tal motivo, los diseñadores aprovecharon estos parámetros
para diseñar las pantallas de los televisores (figura 1).
Esto parecía razonable en aquellos años;
pero pronto aparecerían métodos de ampliación de la imagen, tales como el Cinemascope o el Cinerama, en los que la imagen cinematográfica se hacía considerablemente
más ancha (a veces, con factores de forma
de 1 a 2, e incluso mayores). Por esta decisión, tomada hace más de 50 años, los más
modernos televisores siguen presentando una pantalla de 3 unidades de alto por
4 de ancho.
Figura 1
Otro aspecto que tuvieron que cuidar los
diseñadores originales de este formato, es
la “fusión óptica” de las líneas horizontales que forman una imagen; debían evitar
que los espectadores apreciaran líneas individuales, en vez de una imagen continua.
Mediante diversos experimentos realizados
con la ayuda de voluntarios, se determinó
que cuando una persona observa dos puntos
luminosos separados por un espacio de 0.5
grados de arco, alcanza a distinguir que se
trata de dos puntos y no de uno solo; y que
al reducir esta separación, los puntos comienzan a fusionarse y que, por lo tanto, el
espectador sólo “ve” un punto (figura 2).
Tales conclusiones, hicieron que los diseñadores trataran de calcular la distancia
promedio óptima a la que los espectadores
debían colocarse para ver solamente imágenes completas y no imágenes “granuladas”. Nuevamente se hicieron pruebas con
voluntarios, y se determinó que la mayoría de las personas observaban el televisor
a una distancia mínima de unas cinco veces el tamaño diagonal de la pantalla; si la
pantalla medía, por ejemplo, 20 pulgadas
(unos 50cm), lo ideal era que el espectador
se colocara a una distancia mínima de 2.5
Pantalla de televisor
convencional
Pantalla de cine tradicional
3 unidades
Para determinar
la proporción de
la pantalla de
los televisores,
los ingenieros
se inspiraron en
la forma de la
pantalla de cine
predominante en la
época.
La distancia entre el espectador
y el televisor
4 unidades
6
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 2
Si dos fuentes luminosas tienen muy poca separación entre
sí (medida en grados de arco), llega un momento en que el
espectador “funde” ambas fuentes en una sola.
Más de 0.5
minutos de arco
Menos de 0.5
minutos de arco
metros del receptor (figura 3). Conviene recordar que en aquellos años, una pantalla
normal tenía de 10 a 12 pulgadas diagonales; por eso resultaba relativamente sencillo que los espectadores se ubicaran a 1.25
ó 1.5 metros del aparato.
Líneas de resolución
Luego de establecer una relación adecuada “tamaño diagonal de la pantalla-distancia a la que debe colocarse el espectador”,
los diseñadores (del estándar NTSC) decidieron manejar 480 líneas horizontales visibles; y al sumar las líneas desperdiciadas
en el barrido vertical, el retrazo de la pan-
talla, etc., se obtuvo el parámetro final de
525 líneas horizontales y 30 cuadros por
segundo; y esto, a su vez, se tradujo en los
15,750Hz de frecuencia horizontal del estándar NTSC (figura 4).
El hecho de tener sólo 30 cuadros por segundo era un verdadero problema, porque
implicaba un molesto parpadeo en la pantalla. Para evitarlo, los diseñadores decidieron presentar 60 “medias pantallas” (campos) por segundo; primero se expiden las
líneas nones, y luego las pares. Este método, denominado “imagen entrelazada”, fue
una solución muy ingeniosa para presentar
un mayor número de cuadros por segundo,
sin elevar excesivamente la frecuencia de la
señal resultante (figura 5).
En el caso del formato PAL, se emplean
625 líneas horizontales, expedidas también
en forma de dos campos entrelazados de
312.5 líneas cada uno, y con una frecuencia de refresco de 50Hz. Esto da mayor resolución a este formato, pero su menor
frecuencia de rastreo lo vuelve más susceptible al “Flicker” o parpadeo, el cual se
vuelve evidente (y molesto) en pantallas
muy grandes.
Figura 4
Podemos decir que un televisor NTSC tiene una resolución
aproximada de 480 líneas horizontales (que son las que
puede ver el espectador). Mientras que en el formato PAL la
resolución aproximada es de 570 líneas horizontales.
Figura 3
Medida
diagonal (D)
Según los diseñadores del
estándar NTSC, la distancia
ideal para observar un
televisor equivale a 5 veces
el largo de su diagonal.
Por
lo m
eno
ELECTRONICA y servicio No. 79
480
líneas
horizontales
visibles en
el formato
NTSC y 570
líneas en PAL
s 5D
7
Figura 5
Por medio del recurso de “entrelazar” las líneas horizontales, se pudo expedir una mayor cantidad de
pantallas por segundo, eliminando el molesto parpadeo de la imagen.
Líneas pares en el
trazo del segundo
campo.
Primer campo
262 1/2 líneas
Segundo retorno
vertical.
Segundo campo
262 1/2 líneas
Cuadro = 525 líneas
En el formato NTSC, 30 cuadros sucesivos forman un segundo
de imágenes animadas. A su vez, cada cuadro se forma por el
entrelazado de dos campos, uno de líneas impares y otro de
líneas pares.
El entrelazado fue un recurso que se utilizó para aumentar la
frecuencia de barrido vertical sin modificar la de barrido
horizontal.
Líneas pares
Primer retorno
vertical.
Líneas impares
Líneas impares
en el trazo del
primer campo.
Cada imagen o cuadro se forma
con dos campos. En este ejemplo
aparecen corridas las líneas de los
campos para distinguirlas.
Entrelazando las líneas de dos
campos, surge una imagen
sin parpadeo.
En el caso del formato PAL,se emplean
625 líneas horizontales,expedidas también
en forma de dos campos entrelazados de
312.5 líneas cada uno,y con una frecuencia
de refresco de 50Hz.
La inclusión del color
Por último, cuando se desarrolló la televisión en color, hubo que hacer otros ajustes;
como el estándar NTSC original sólo podía
manejar señales en blanco y negro, fue pre-
ciso modificar ligeramente las frecuencias
involucradas; el objetivo era incorporar la
información cromática a la señal de TV, pero
manteniendo la compatibilidad con los re-
Figura 6
Para incluir el color, se insertó dicha información “montada” en una portadora de alta frecuencia; así,
los televisores antiguos simplemente filtraban dicha señal y podían seguir recibiendo las imágenes en
blanco y negro, pero los receptores a color sí la aprovechaban para expedir la información cromática.
Aunque un televisor en blanco y negro
recibe la misma señal que uno a color,
el primero sólo aprovecha la señal Y,
mientras que el segundo puede
manejar tanto Y como C.
TV blanco y negro
Imagen
blanco y negro
TV color
Imagen
a color
8
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 7
Para poder observar una película
moderna en formato widescreen,
se puede recurrir a dos métodos:
tomar sólo una porción de la
imagen (A) o colocar bandas
negras arriba y abajo del
televisor (B), lo que reduce el
área activa de la pantalla.
Imagen
recortada
Letterboxing
Imagen
cinematográfica
original
ceptores en blanco y negro ya existentes (figura 6). Y entonces, se fijó una frecuencia final de 15,734Hz para el barrido horizontal y
59.96Hz para la frecuencia de refresco vertical; y la portadora de color, se “montó” en
una frecuencia de 3.58MHz.
En el caso del formato PAL se utiliza un
método similar, pero montando la señal de
color en una portadora de 4.43MHz”.
Limitaciones actuales
de los estándares de TV
Los formatos NTSC y PAL ya muestran signos evidentes de su envejecimiento, manifiestos en su incapacidad para aprovechar
los avances tecnológicos. Veamos algunas
de sus limitaciones:
El factor de forma
El factor de forma 3-4, ya no es adecuado;
sobre todo para películas. La gran mayoría
de las cintas producidas en los últimos 50
años, presentan una imagen más ancha; por
esta razón, cuando se expiden en la pantalla
del aparato, se ven recortadas (sólo aparece
ELECTRONICA y servicio No. 79
una porción de la imagen original); hay que
usar una técnica conocida como letterboxing,
que implica dejar unas bandas negras en la
parte superior e inferior de la pantalla, para
presentar la imagen cinematográfica en su
dimensión original (figura 7).
El tamaño de pantalla
El hecho de expedir 480 líneas horizontales
visibles, resultaba adecuado para pantallas
de tamaño reducido; pero ahora, sería absurdo pedir al propietario de un televisor
gigante (unas 50 pulgadas) que se coloque
a 7 metros de su receptor. Aunque se han
hecho avances significativos para mejorar
la calidad de las imágenes, a final de cuentas, si la pantalla es muy grande y el espectador se encuentra muy cerca de ella, comenzará a notar las líneas horizontales con
que se forma cada imagen, lo que es bastante molesto.
La calidad de la señal
El manejo análogo de la señal de TV, desde
su transmisión por la estación difusora hasta su llegada a la pantalla del receptor, es
9
Figura 8
Al transmitirse en forma analógica, la señal de TV normal
está sujeta a una gran variedad de posibles interferencias,
que ocasionan la “nieve”, los “fantasmas”, etc.
muy susceptible a interferencias, pérdidas
de señal, ruidos indeseables, etc. (figura 8).
Sin embargo, esto se ha compensado parcialmente, con el desarrollo de la televisión
por cable o la recepción vía satélite (que en
un buen porcentaje de los casos, ya se realiza por medios digitales).
elevar la calidad de las imágenes expedidas por los televisores tradicionales. Por
ejemplo, en una pantalla NTSC se observan básicamente unas 420 líneas horizontales, que a su vez constan de 720 puntos
individuales (una resolución de 720x480);
esto implica que cada imagen se forma con
poco menos de 350,000 pixeles o elementos de imagen (figura 9). En caso de un televisor PAL, la calidad de imagen crece un
poco (570 líneas horizontales por aproximadamente 720 puntos verticales, lo que nos
da un poco más de 410,000 puntos individuales); a pesar de ello, esta resolución palidece en comparación a la de los modernos
monitores de computadora
Los usuarios de computadoras personales
saben que mientras más alta es la resolución
de una imagen, más agradable resulta para
la vista; así que el primer aspecto que se trató de mejorar en el nuevo estándar HDTV,
fue precisamente la resolución de las imágenes obtenidas.
La calidad del audio
El audio asociado a la imagen, únicamente
puede ser de tipo estéreo; y a pesar de que
se desarrolló un método para añadir una segunda señal de audio (SAP), ésta sólo puede ser monofónica. Además, en ambos casos, la calidad obtenida deja mucho que
desear.
Por todo lo anterior, es fácil comprender
que existía un campo propicio para el mejoramiento y la innovación tecnológica. De
aquí se desprenden los nuevos estándares
para la televisión de alta definición, la cual
marca el camino a seguir de aquí en adelante.
Figura 9
La resolución real de un televisor NTSC moderno es de
alrededor de 480x720 elementos de imagen (alrededor de
350,000 píxeles en toda la pantalla). En el formato PAL, la
resolución es de alrededor de 410,000 pixeles.
720 puntos
480
líneas
Características del formato HDTV
Como su nombre lo indica, la televisión de
alta definición se diseñó inicialmente para
10
350,000 elementos
de imagen en toda la pantalla
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 10
Es evidente que el
televisor de alta definición
(a la derecha) tiene una
pantalla más ancha que el
televisor convencional, lo
que permite disfrutar más
fielmente las películas y los
eventos deportivos.
Las proporciones de pantalla
Estándares paralelos
Primeramente, se decidió ampliar el tamaño horizontal de la pantalla; de la tradicional forma 3-4, se pasó a una forma de 9-16;
es decir, aumentó un 33% en anchura (figura 10). Esto permite una reproducción más
fiel de las películas en DVD; y, en el caso de
las transmisiones regulares, ofrece una mejor perspectiva al espectador (lo cual es especialmente notorio en la recepción de señales de eventos deportivos o espectáculos
artísticos).
Por otra parte, para mejorar la resolución de
la imagen expedida, se establecieron dos estándares paralelos que se identifican como
720P y 1080i. El primero de ellos aumenta
la resolución de la imagen a 720 líneas horizontales por 1280 puntos verticales (920,000
pixeles en pantalla), con la característica
especial de que dichas líneas se expiden de
manera progresiva; es decir, no están separadas en campos pares y nones, sino que las
720 líneas se expiden cada 1/60 de segundo; por eso se obtienen imágenes de muy
Figura 11
Existen dos estándares autorizados para televisores de alta definición: el 720p produce 720
líneas horizontales, que se expiden una tras otra (sin entrelazado); por su parte, el estándar
1080i tiene 1080 líneas horizontales, pero sí están divididas en campos par e impar.
Formato 720p
1280 puntos
720 líneas
progresivas
(no
entrelazadas)
ELECTRONICA y servicio No. 79
Formato 1080i
1920 puntos
1080 líneas
entrelazadas
11
alta resolución, y con un mínimo de parpadeo; de hecho, es imperceptible para el espectador promedio (figura 11).
El segundo estándar, 1080i, divide la imagen en 1080 líneas horizontales por 1920
puntos individuales (¡poco más de 2,000,000
de píxeles en pantalla!). Para obtener tantos
elementos de imagen, se ha tenido que recurrir a una transmisión entrelazada; esto
es, nuevamente se tiene un campo par y un
campo impar, expedidos a una frecuencia
de 1/60 de segundo. Aunque esto permite
aumentar considerablemente la cantidad de
información en pantalla, existe el riesgo de
que se produzca un molesto parpadeo de la
imagen; y para compensar este problema,
tiene que elegirse con cuidado el tipo de fósforo que irá adherido en la cara interna de
la pantalla (o el tiempo de latencia, en caso
de pantallas LCD o de plasma).
Ambos estándares pueden usarse en un
mismo televisor, y el personal de las empresas televisoras o los productores de películas son quienes optan por uno u otro. De
manera que si usted piensa adquirir un televisor HDTV, deberá cuidar que sea compatible con ambos estándares y que pueda
conmutar automáticamente de uno a otro,
según la señal recibida.
Procesamiento digital
Con respecto al manejo de señales, tanto la
transmisión como la recepción y el proce-
samiento en general se realizan mediante
técnicas digitales. Esto evita que se presenten problemas tales como los “fantasmas”
o la “nieve”, que aquejan a las transmisiones normales de TV; y entonces la imagen es
más clara y agradable, independientemente
del aumento de resolución.
Para evitar que la transmisión digital de
señales consuma un ancho de banda excesivo, se optó por codificar la señal de HDTV
en un estándar MPEG; así se consiguen compresiones del orden de 10 a 1; esto es, se necesita sólo un décimo del ancho de banda
que se ocupa para enviar la señal normal
(sin comprimir). En otros artículos hemos
discutido los fundamentos de la compresión MPEG (sobre todo los relacionados con
el DVD o las cámaras DV, que emplean una
tecnología similar); por lo tanto, no ahondaremos en el tema (figura 12).
El manejo del audio
El aspecto del audio, también ha sido bien
cuidado por los diseñadores del estándar
HDTV. Decidieron reemplazar la señal de
sonido estéreo de baja calidad, por un audio codificado en 5.1 canales y con calidad
de CD (figura 13).
Además, dadas las características de la
transmisión digital y el poco ancho de banda
que ocupa la señal de audio, existe la posibilidad de incluir junto a la señal de imagen
varias señales de audio distintas (por ejem-
Figura 12
La codificación MPEG divide la
pantalla en pequeños cuadros,
y después verifica en cuáles de
esos cuadros hay movimiento y en
cuales no; así, tan sólo transmite
una vez los cuadros fijos, y sólo
va actualizando las porciones de
pantalla donde sí exista movimiento.
Esto reduce considerablemente el
ancho de banda necesario para la
transmisión de dicha señal.
12
ELECTRONICA y servicio No. 79
plo, en diferentes idiomas), todas con calidad digital y efecto multicanal.
Prestaciones adicionales
El procesamiento digital abre otras opciones, tales como la conmutación de subtítulos y de audio en distintos idiomas; el
usuario, sólo tiene que elegir en qué idioma
quiere leer o escuchar los diálogos (si usted
posee un reproductor de DVD, ya sabe de
qué estamos hablando). Se espera que precisamente con este nuevo formato, el espectador tenga, en transmisiones y programas
regulares, más o menos las mismas opciones que en la actualidad sólo le ofrecen las
películas en DVD.
Como puede ver, el nuevo formato HDTV
termina con muchas de las limitaciones del
tradicional sistema NTSC. Sin embargo, la
transición no está exenta de dificultades.
Veamos:
Problemas asociados
con el estándar HDTV
El problema de la compatibilidad
El formato HDTV constituye un enorme salto tecnológico, comparado con los viejos estándares; pero este salto es tan grande, que
ha traído aparejada una serie de problemas
(sobre todo, relacionados con la compatibilidad con los equipos ya existentes). Por
ejemplo, el procesamiento digital de la señal
de video, es totalmente diferente al manejo
analógico tradicional de la señal utilizada
en los televisores convencionales; esto implica que el nuevo sistema de TV, es completamente incompatible con los receptores
de tecnologías anteriores. De manera que si
usted desea observar la señal HDTV en un
televisor normal, deberá adquirir un módulo
convertidor especial; aunque este dispositivo elimina las ventajas del estándar HDTV
(la imagen, obviamente, no tiene la resolución HDTV), al menos permite observar las
transmisiones en el televisor “antiguo”.
Lo mismo puede decirse, si un usuario de
televisión HDTV quiere observar una señal
de TV o una película grabada en el estándar normal; tendrá que recurrir a un módulo convertidor que codifique la señal análoga en datos digitales, para que éstos sean
procesados por los circuitos del televisor
HDTV. La intención de reglamentar que todos los televisores HDTV nuevos ya trajeran dicho módulo, fue rechazada por los fabricantes de equipo electrónico; señalaban
que eso implicaría un aumento en sus costos de producción y –por lo tanto– un mayor precio para el consumidor final. Por esta
razón, no todos los televisores HDTV incluyen el dispositivo.
C
Figura 13
En el estándar HDTV, se ha codificado el audio
en 5.1 canales, lo que da al espectador una
sensación de sonido ambiental.
L
ELECTRONICA y servicio No. 79
L
R
R
13
Este paso tan drástico de reemplazar por
completo la tecnología análoga por el procesamiento digital, equivale a decirle a millones de usuarios que se deshagan de sus
receptores antiguos y compren uno de estos nuevos y costosos sistemas. Justamente
esto, es lo que ha generado muchas críticas
y resistencia a la adopción del nuevo estándar. De hecho, alguna vez se llegó calcular
que para estas fechas (2004 ó 2005) ya se
habría logrado un buen avance en la transición de la TV tradicional a la HDTV; sin embargo, el público no ha respondido como
esperaban los oferentes de este estándar,
y las ventas de televisores normales siguen
siendo tan altas como siempre; en cambio,
los sistemas de alta definición se venden a
cuentagotas.
de formato DVD-NTSC/PAL al nuevo estándar, comenzarán a empolvarse; y quizá entonces, tendremos que renovar nuestra “videoteca” pero en formato HDTV.
Un problema adicional que pocos consumidores tienen en cuenta, es que debido a
las presiones de los productores de programas de televisión y de los estudios cinematográficos, en el estándar HDTV se ha incorporado una señal de protección; cuando está
activada, impide que la señal se grabe por
cualquiera de los métodos conocidos (DVD,
cinta magnética, disco duro, etc.). Los fabricantes de receptores de HDTV, todavía pueden prescindir por ahora de este sistema de
protección en sus equipos; pero los aparatos fabricados a partir de julio del 2005, forzosamente deberán incluirlo.
¿Y la videograbadora y el DVD?
La codificación de señal
La incompatibilidad entre sistemas, implica otro problema: las videograbadoras y los
reproductores de DVD actuales, están diseñados para trabajar con el estándar NTSC
(o PAL en su caso), si se quiere utilizar un
aparato HDTV sin el módulo de conversión
correspondiente, no habrá acceso a toda la
videoteca; al menos, en tanto no se cuente
con dicho accesorio.
No obstante, es muy probable que pronto
aparezcan nuevos reproductores de DVD y
equipos de grabación, adaptados especialmente para el nuevo estándar; y los productores de Hollywood, no tardarán en vendernos las películas de siempre pero con esta
nueva presentación. Así que se espera una
difícil transición, semejante a la ocurrida entre los discos de vinilo tradicionales y los discos compactos; y a menos que encontremos
algún método para pasar nuestras películas
Finalmente, y a pesar de que supuestamente el estándar HDTV fue diseñado para reemplazar tanto al NTSC como al PAL y al
SECAM, todo parece indicar que en Europa están desarrollando su propio sistema
de televisión de alta definición. Esto quiere
decir que nuevamente habrá por lo menos
dos estándares distintos, con todos los problemas que el asunto implica.
14
Conclusiones
Todas las dificultades que tiene que enfrentar la tecnología HDTV (entre ellas su propio costo inicial, dado que es un producto
reciente y muy avanzado), no parecen ser
obstáculo suficiente para impedir que poco a
poco se apropie del mercado y que termine
de desplazar por completo a los tradicionales equipos de estándar NTSC/PAL.
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2. Procedimiento práctico de reprogramación de
memorias EEPROM
3. Modos de servicio prácticos
Refacciones por participante
Un número de la revista Electrónica y Servicio
4. Procedimiento para reparar las fuentes
conmutadas
Diagrama original
5. Las secciones de barrido vertical y horizontal
6. Prueba y reemplazo de transistores especiales utilizados por estos chasises
Constancia de participación avalada por la
SecretarÌa del Trabajo Reg.
MDC980507840-0013
7. Solución de fallas típicas:
El equipo no enciende
No hay memorización de datos
No hay imagen y sonido
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Temas para el estudiante
Fundamentos de electrónica digital
PRINCIPIOS Y CONCEPTOS
DIGITALES
(Segunda parte)
Oscar Montoya Figueroa
Desde hace algunos años, la palabra
“digital” es sinónimo de avance
tecnológico; y no es para menos,
pues, en comparación con los
sistemas analógicos, los sistemas
digitales tienen más ventajas que
desventajas; y de ahí su constante
desarrollo.
En nuestros días, prácticamente la
totalidad de los equipos electrónicos
de consumo incluyen circuitos
digitales. En este tema –dividido en
cuatro artículos–, hablaremos de
los conceptos básicos implicados
en los complejos sistemas digitales,
que utilizan señales pulsantes cuya
representación puede hacerse por
medio de números binarios.
Los títulos de los cuatro artículos son:
1) Sistemas numéricos, operaciones
y códigos; 2) Principios y conceptos
digitales; 3) La señal de reloj; y 4)
Prácticas y proyectos.
16
Señales y sistemas
Para desenvolverse en el mundo digital, es
indispensable conocer algunos conceptos
que se utilizarán constantemente. Empezaremos por explicar qué son las señales electrónicas y cómo se clasifican.
A grandes rasgos, podemos decir que las
señales electrónicas son corrientes o voltajes que se presentan en un circuito electrónico y que, dependiendo de las modificaciones de sus características eléctricas,
representan una información determinada
(figura 13).
De igual forma, según los diferentes valores de intensidad que pueden adquirir, las
señales electrónicas se clasifican en analógicas y digitales (figura 14).
Se denomina sistema electrónico, a
un conjunto de componentes electrónicos
interconectados con objeto de que realicen una función previamente programada.
Ejemplo de esto son las computadoras, los
osciloscopios, los relojes electrónicos, las
calculadoras de bolsillo, la televisión vía
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 13
satélite, los hornos de microondas, etc. (figura 15).
Señales analógicas
Una señal analógica es aquella que puede
adquirir una gama infinita de valores cuando
su voltaje varía durante un rango definido.
Para comprender un poco mejor el concepto de señal analógica, veamos un ejemplo. Supongamos que usted está trabajan-
do con una señal senoidal de 2 voltios pico
a pico (figura 16).
Con esta información, deducimos que, alternadamente, la señal puede llegar a tener
un valor máximo positivo de 1 voltio, un valor máximo negativo de -1 voltio y un valor
mínimo de 0 voltios. Durante esta transición, la señal adquiere todos los valores posibles entre 0 y 1 voltio; es decir, 0, 0.1, 0.2,
0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 y 1 voltio.
Figura 14
Señal de diamante,
que aparece en los
reproductores de CD
La señal de video
compuesta contiene
información tanto del
brillo como del color
ELECTRONICA y servicio No. 79
17
Figura 15
Una tarjeta madre para una computadora PC, es un ejemplo claro de un sistema electrónico.
Memoria caché incorporada en la tarjeta
Chipset
ROM-BIOS
Reguladores
de voltaje
Slots
ISA de 16 bits
Batería de litio
De esta forma, podemos decir que entre
el valor mínimo y el valor máximo de este
tipo de señales se puede presentar un número infinito de valores.
Las señales digitales siempre tienen forma de pulsos, y son la base de operación
de las calculadoras, las computadoras y los
sistemas de grabación en discos compactos,
entre otros (figura 17).
Señales digitales
Una señal digital es aquella que sólo puede tener dos valores de intensidad y que no
adquiere ningún valor intermedio durante
la transición de uno a otro.
18
Sistemas electrónicos
Dependiendo del tipo de señales que utilizan, los sistemas electrónicos pueden clasificarse en analógicos o digitales.
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 16
1V
Figura 17
Una señal digital adquiere abruptamente sólo
dos valores. En este caso pasa de 0 a 5 voltios
de manera instantánea, sin tomar ningún valor
intermedio.
Señal analógica
0.8
Puede tomar
infinidad de valores
0.3
0.2
0.1
Voltaje positivo
t
5 volts
-0.25
-0.5
Tiempo
0 volts
-1V
Voltaje negativo
Uno de sus parámetros más
importantes es la amplitud, que
en este caso es de 2Vpp
1V
2 Vpp
-1V
Los sistemas electrónicos analógicos
operan con magnitudes continuamente variables; por ejemplo, la de la temperatura, la
presión o el sonido. Si tales magnitudes se
convirtieran en voltajes, éstos, que entonces se denominarían tensiones analógicas, también serían continuamente variables. Por esta razón, los sistemas analógicos
se utilizan como amplificadores, filtros, osciladores o mezcladores, para modificar las
tensiones correspondientes (figura 18).
Por su parte, la electrónica digital se dedica al diseño, aplicación y reparación de los
circuitos digitales; es decir, aquellos dispositivos integrados que controlan señales electrónicas que únicamente pueden adquirir 2
valores de voltaje válidos (figura 19).
Existe una tercera opción acerca de los
sistemas digitales: cuando los sistemas combinan el manejo de ambos tipos de señales,
se les conoce como circuitos híbridos (figura 20). Pero por ahora sólo nos dedicaremos al estudio de los sistemas digitales,
propiamente dichos.
Sistemas digitales
Por medio de una amplia gama de posibles
valores, un sistema digital es capaz de re-
Figura 18
Un sistema analógico se forma
con un transductor, el cual
genera una señal eléctrica
analógica a partir de otra forma
de energía.
Los siguientes circuitos
Sonido
procesan las señales hasta
audible
obtener el resultado que se
desea.
ELECTRONICA y servicio No. 79
Señal analógica
Micrófono
Pre
amplificador
Amplificador
Grabación en cinta
magnética
19
El voltaje de una señal digital sólo puede
variar en cantidades discretas; es decir, existen valores previamente establecidos, y ningún evento se puede representar mediante
un valor que sea intermedio. Si, por ejemplo,
un equipo de producción de piezas plásticas
utiliza un sistema digital para contar la producción de una línea, este último indicará
siempre el número exacto de piezas que se
producen en un lapso determinado; nunca
dará un resultado que contemple por ejemplo media pieza, porque este valor no se encuentra preestablecido (figura 21).
Figura 19
Lógica de las señales digitales
presentar cantidades exactas de un evento.
La representación de estas variantes puede hacerse con dígitos de números (0 al 9)
o con caracteres alfabéticos (de la A a la Z).
Esta información puede representarse como
niveles de voltaje de tipo digital.
En estos sistemas se encuentran los
convertidores analógico-digital (A/D) y
para procesos inversos se emplean los
convertidores digital-analógico (D/A)
Los circuitos digitales utilizan básicamente a los diodos de unión y a los transistores
como elementos indispensables que, combinados de una manera previamente determinada, tienen un comportamiento similar
al de un interruptor perfecto (figura 22).
Utilizando una y otra vez algunos circuitos elementales, es posible realizar todas las
funciones que se necesitan para que un sistema digital funcione correctamente.
Figura 20
En este caso, la
señal de video
se transforma en
una señal digital
procesada por
medio de software
para mostrar en la
pantalla de la PC la
imagen captada
Etapa puramente digital
Etapa puramente
analógica
20
Los circuitos híbridos manejan
tanto señales análogas como
el video y señales digitales
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 21
Salida de producción
En un sistema digital se trabaja con elementos
discretos; en este caso, con latas
Sensores
de paso
Banda
adora
rt
transpo
Sistema
digital
tiempo de bit. La combinación de bits, llamada códigos, se utiliza para representar
números, letras, símbolos, instrucciones y
cualquier cosa que se requiera en una aplicación determinada.
Existen muchos equipos electrónicos que,
mediante una serie de códigos alfanuméricos preestablecidos, alertan al usuario y
auxilian al técnico de servicio en la identificación del tipo de problema que se ha presentado (figura 24).
Ahora bien, para que los interruptores de
semiconductores realicen operaciones aritméticas y lógicas, es preciso que representen
números mediante los dígitos 1 y 0; donde
0 es la acción de un interruptor abierto y 1 representa un interruptor cerrado (figura 23).
Códigos binarios
En una secuencia, cada bit ocupa un intervalo de tiempo definido al que se le llama
Figura 22
Circuito integrado monolítico de silicio
SiO2
SiO2
P
N
P
N
P
N
1
N+
P
P
N
Capacitor
Substrato de tipo P
4
5
2
N
N+
N+
N
Transistor
3
P
N
Resistencia
Substrato de tipo P
3
4
1
2
ELECTRONICA y servicio No. 79
5
21
N
Figura 25
O
Figura 23
Flujo convencional
O
N
Flujo electrónico
Formas de onda digitales reales
Las formas de onda digitales son niveles de
voltaje que oscilan entre los estados ALTO
y BAJO. Normalmente, se dice que “un nivel positivo de voltaje representa un estado
ALTO digital”; pero se trata de una mera convención. Sucede lo mismo cuando se señala que “la electricidad viaja del polo positivo
al polo negativo de la batería”; y se asegura que éste es el sentido convencional de la
corriente, pese a que el flujo electrónico se
desplace de manera inversa (figura 25).
En tales circunstancias, en electrónica digital se entiende como lógica positiva el
momento en que un nivel positivo de voltaje
representa un estado ALTO y en que un voltaje de 0 voltios representa un estado BAJO.
Figura 24
Código F61 (indica falla
electrónica en el modular)
En la lógica negativa, un voltaje positivo
representa un estado BAJO y un voltaje de 0
voltios representa un estado ALTO.
En la figura 26 se muestra un pulso de lógica positiva (cuando el voltaje va de su nivel normalmente BAJO a su nivel ALTO, y
de regreso a su nivel BAJO). Y en la 27 se
muestra un pulso de lógica negativa (generado cuando el voltaje va de su nivel normalmente ALTO al nivel BAJO, y nuevamente al nivel ALTO).
La convención que se utiliza al diseñar
los circuitos, determina muchos de los procedimientos que usted debe seguir cuando
construya un circuito digital.
Niveles lógicos
Los voltajes que se emplean para representar un 1 y un 0, se llaman niveles lógicos.
Idealmente, un nivel de voltaje representa al
1 y otro representa al 0. Pero en un circuito
digital real, un 1 puede estar limitado por 2
niveles de voltaje entre un valor mínimo y
un valor máximo especificados.
Figura 26
Pulso en lógica positiva
Voltaje
Uno lógico
Cero lógico
Alto
Bajo
22
Flanco
de
subida
Flanco
de
bajada
Tiempo
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 27
Figura 28
Pulso en lógica negativa
Uno lógico
Voltaje
Cero lógico
En un pulso digital sólo se utilizan
las áreas representadas para definir
a los ceros y unos binarios
VA (max)
ALTO (1 Binario)
VA (min)
Flanco
de
caída
Flanco
de
subida
Area de incertidumbre
VB (max)
Tiempo
En la figura 28 se especifican los niveles
definidos como ALTO y BAJO para un pulso digital.
Pulsos digitales
Los pulsos tienen dos flancos: el anterior,
que ocurre primero, y el posterior. Para un
pulso de lógica positiva, el flanco anterior
es un flanco de subida y el flanco posterior
es un flanco de caída. Para un pulso de lógica negativa, el flanco anterior es de bajada y el posterior es de subida
Los pulsos que hemos analizado hasta ahora son ideales, porque los flancos de
subida y caída ocurren en tiempo 0 (cero, o
de manera instantánea). En la práctica, es-
VB (min)
BAJO (0 Binario)
tos pulsos nunca se presentan así; sin embargo, para la mayor parte del trabajo digital podemos suponer que los pulsos tienen
una forma rectangular perfecta.
En la figura 29 se muestra cómo sucede
un pulso real. El tiempo requerido para que
el pulso vaya de su nivel BAJO a ALTO, se
llama tiempo de subida (tS); y el tiempo requerido para la transición de nivel ALTO a
BAJO, se llama tiempo de caída (tC).
Comúnmente, el tiempo de subida se
mide de 10% a 90% de la amplitud del pulso;
en tanto, el tiempo de caída se mide de 90%
a 10% de la amplitud del mismo. La anchura del pulso (tA) es una medida de su propia
duración, y a menudo se define como “el intervalo de tiempo entre los puntos de 50%
sobre los flancos de subida y de caída”.
Figura 29
Características de los pulsos digitales reales
90%
Amplitud
o intensidad
90%
50%
50%
10%
10%
tA
(Ancho del pulso)
tS
(Tiempo de subida)
ELECTRONICA y servicio No. 79
tC
(Tiempo de caída)
23
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Te m a s
p a r a
e l
e s t u d i a n t e
ESTRUCTURA Y
FUNCIONAMIENTO DEL
PICK-UP LÁSER
Para el estudiante que se inicia en
el servicio a reproductores de CD,
presentamos este artículo básico
en el que se explican brevemente
los principios de operación de los
recuperadores ópticos utilizados en
los reproductores de disco compacto.
Este tema le permitirá comprender el
proceso de lectura del CD, así como
la operación de los servomecanismos
de enfoque y “tracking”, los cuales
garantizan la correcta lectura de los
datos grabados en la cara de datos
del disco.
Leopoldo Parra Reynada
Qué es el recuperador óptico
El recuperador óptico es la pieza más importante en la estructura de un reproductor
de CD, pues es el componente que, mediante un rayo láser, “recupera” la información
digital grabada en la superficie del disco y
la convierte en una señal eléctrica, la cual
es procesada y, finalmente, entregada a la
salida del aparato como el audio analógico original.
Figura 1
El recuperador óptico realiza una función equivalente a la del fonocaptor en un disco de acetato convencional o una cabeza
magnética en un casete; esto es, da lectura a la información previamente grabada en el medio de almacenamiento.
En un disco compacto la lectura de efectúa mediante un rayo láser, por lo que no
existe contacto entre el disco y el
elemento recuperador.
ELECTRONICA y servicio No. 79
Cabeza magnética
Pastilla fonocaptora
25
Propiamente, el recuperador óptico equivale al reproductor de CD lo que el fonocaptor al tocadiscos tradicional y las cabezas a
la grabadora magnética (figura 1). Sin embargo, a diferencia de los otros sistemas, el
OPU no hace contacto físico con el disco;
además, la tecnología que involucra es extraordinariamente superior a los otros dos,
pues en su operación intervienen fundamentos de óptica, electrónica y electromagnetismo, todos combinados para un objetivo
final: recuperar los datos de audio almacenados en forma de pits sobre la superficie
del disco compacto.
En concreto, las funciones del recuperador óptico son las siguientes: genera el rayo
láser encargado de la lectura de la información, lo conduce hasta la superficie de datos del disco, recupera los pulsos reflejados
y transporta esta señal luminosa hasta unos
fotodetectores internos, donde finalmente
la convierte en una señal eléctrica. Y todo
este proceso, extraordinariamente complejo, se lleva a cabo en un encapsulado muy
pequeño, apoyado por varios servomecanismos que garantizan la correcta recuperación de los datos microscópicos, sin saltos ni pérdidas de señal.
En suma, el OPU es la pieza que se encarga de interpretar los datos físicamente
codificados en los pits del CD; de traducir
la información obtenida en una señal eléctrica y de enviarla hacia amplificadores especiales, de donde a su vez se dirigen a un
proceso digital y a las demás secciones del
aparato.
Construcción interna del OPU
En la figura 2 se muestran los componentes que forman un recuperador óptico (no
olvide que también se le conoce como OPU,
por las siglas de optical pick-up unit). Puede observar que en su interior se combinan
26
Figura 2
Estructura interna
de un recuperador
óptico típico
Lente de enfoque
Lente cilíndrica
Espejo
semitransparente
Fotodetectores
Lente
colimadora
Rejilla de
difracción
Diodo láser
elementos electrónicos y ópticos, esto es,
dispositivos semiconductores, lentes, espejos, rejillas de difracción, etc. La parte electrónica es la responsable de la generación
y detección del rayo láser, mientras que los
componentes ópticos lo conducen en su trayecto de ida y vuelta.
En los apartados siguientes describiremos con detalle cada uno de los elementos que conforman al recuperador óptico;
además, para comprender todo el proceso
de lectura y conversión de la señal luminosa en una señal eléctrica, haremos un recorrido desde el punto en que se genera el
ELECTRONICA y servicio No. 79
láser, su paso por todos los elementos ópticos durante el trayecto de ida, su reflejo en
la superficie de datos del CD y su llegada a
los fotodetectores.
El diodo láser
El primer elemento que debemos estudiar,
es el diodo en donde se genera el rayo láser (figura 3). Al respecto, conviene recordar que el término “láser” es la castellanización de LASER, siglas de light amplification
by stimulated emission of radiation, lo que
puede traducirse como “amplificación de la
luz por medio de la emisión estimulada de
radiación”.
Entonces, láser es una técnica para obtener una radiación de luz concentrada, cuyas propiedades físicas (concentración, directividad, coherencia espacial y temporal)
pueden aprovecharse en una gran diversidad de aplicaciones, que van desde el bisturí
en la microcirugía hasta la fusión termonuclear, pasando por su uso como medio de
transporte de información (por ejemplo, en
Figura 3
la lectura del CD o en las fibras ópticas), en
la holografía, etc.
En los primeros reproductores de disco
láser de video, producidos por Philips, se
empleó un bulbo de helioneón para la generación del rayo, pero como resultaba demasiado pesado y estorboso, los investigadores trabajaron en el desarrollo de sistemas
alternativos, logrando producir un diodo semiconductor capaz de generar el mismo tipo
de luz que el componente original. A estos
dispositivos se les llamó diodos láser y fueron los que se incluyeron en el reproductor
de discos compactos desde su diseño.
El diodo láser está construido con un material especial que recibe el nombre de arseniuro de galio, muy apreciado en electrónica por sus cualidades ópticas; de hecho, de
este mismo material se construyen la mayoría de los LEDs y demás dispositivos optoelectrónicos que utilizamos en aparatos
de uso doméstico.
En la figura 4 podemos ver un diagrama
muy simplificado de la estructura de este diodo. Se puede apreciar que está conformado
por varias capas alternadas de materiales P
y N de arseniuro de galio. En las partes superior e inferior, se han colocado superficies
Figura 4
La luz generada por recombinación se recoge entre los
bordes del espejo, se induce la emisión espontánea, se
amplifica y se convierte en oscilación láser.
(GaAl) n
(Superficie
de espejo)
1
_
GaAs nop
(GaAl) Asp
+
1 (Corriente)
Distribución de luz
ELECTRONICA y servicio No. 79
27
Figura 5
semirreflejantes, para que cuando se excite el diodo con una corriente se produzcan
fotones en su interior, los cuales, al no poder abandonar la estructura (por las superficies reflejantes en sus extremos), rebotan
de un lado a otro.
Durante ese rebote, los fotones se van
uniendo a otros y van aumentando su potencia hasta que la intensidad de la luz es
lo suficientemente alta como para romper la
estructura del material reflejante y salir en
forma de un haz coherente y en fase, es decir, en forma de emisión láser. Así, con un
dispositivo muy pequeño y resistente al impacto y abuso, es posible generar la misma
frecuencia de oscilación láser que un bulbo
de helioneón, permitiendo la fabricación de
aparatos confiables y de tamaño reducido.
En la figura 5 podemos apreciar la estructura de este diodo. Observe que el diodo propiamente dicho flota en un punto intermedio
únicamente sostenido por una lámina, generando la luz tanto al frente, hacia la ventana por donde sale para dirigirse hacia al
Diodo láser
Láser
Diodo láser (LD)
Fotodiodo
monitor
(PD)
LD
PD
GND
resto de los elementos ópticos, como hacia
atrás, donde se encuentra con otro diodo
que hace la función de detector.
Este segundo diodo, recibe el nombre de
monitor porque verifica constantemente la
intensidad de la luz generada, de tal mane-
Figura 6
cuat
ema
der
.
und
ario
r.
te
rc
ia
.
z
izq
Ha
.
Haz
de
izq
rio
rio
rio
cia
sec
da
un
er
Ha
z
o izq.
rimari
ec
zs
zt
Haz prim
ario der.
Haz p
Ha
Ha
Haz principal
En un recuperador óptico, sólo se aprovechan los tres haces centrales
rio
Ha
q.
r.
de
ua
zc
rio iz
na
ter
Rejilla de
difracción
Haz de luz láser
28
ELECTRONICA y servicio No. 79
ra que si detecta que desciende por debajo
de su valor nominal, envía una orden a un
circuito especial de control para que aumente la corriente que circula a través del diodo
láser, incrementando de esta manera la emisión. Por el contrario, si el monitor detecta
que la intensidad de la luz aumenta por encima de su valor operativo, envía una señal
al circuito amplificador para que disminuya
la corriente. Es así como el diodo láser se
mantiene operando siempre dentro de las
condiciones especificadas en su diseño.
La rejilla de difracción
Una vez que se ha generado el rayo láser,
sale del dispositivo emisor y se impacta con
la rejilla de difracción, un elemento óptico cuya función consiste en dividir al rayo
de luz en varios haces de diferente potencia cada uno. A simple vista, una rejilla de
difracción es como un diminuto cristal con
una serie de microsurcos que producen un
efecto iridiscente, como se muestra en la figura 6.
En la misma figura se puede apreciar que
cuando el rayo golpea el espacio entre surcos, se encuentra con un pequeño cristal,
que es justamente la rejilla de difracción,
atravesándola normalmente en una trayectoria rectilínea; pero cuando el rayo golpea
contra las paredes de los surcos, tiende a
desviarse, con lo que a la salida de la rejilla se tienen varios haces de luz: uno central de potencia elevada y varios laterales
de potencia reducida que se van abriendo
gradualmente. En este caso, únicamente se
aprovecha el rayo principal y los dos primarios (el izquierdo y el derecho adyacentes),
dispersándose los otros.
Esta división en tres haces resulta indispensable al momento en que se realizan algunas funciones de autocontrol del
reproductor, específicamente para excitar
al servomecanismo de tracking o seguimiento.
La lente colimadora
Ya explicamos que en la rejilla de difracción,
el rayo único generado por el diodo láser se
divide en tres haces: uno principal y dos secundarios que se van abriendo gradualmente, en trayectorias divergentes. Pero como
un rayo con estas características terminaría
por dispersarse, sin acatar las condiciones
técnicas que deben cumplirse para una lectura adecuada, es necesario reorientar la dirección de los haces derivados, para que los
tres tomen una ruta paralela y viajen juntos
hasta topar con la superficie de datos del disco compacto. Precisamente, dicha función
correctiva recae en la lente colimadora.
Figura 7
Lente colimadora
Haz láser único
Rejilla de
difracción
ELECTRONICA y servicio No. 79
Tres haces divergentes
Tres haces paralelos
29
Figura 8
2
A la luz que proviene del
diodo láser 1 el espejo
semitransparente la deja
pasar 2 ; pero la que
rebota en el CD 3 la
refleja y la envía a los
fotodetectores 4 .
1
Al CD
Del CD
3
4
A los fotodetectores
En la figura figura 7 se muestra cómo, al
cruzar los tres rayos divergentes la lente colimadora, se corrige la trayectoria de los haces secundarios, tomando como resultado
rutas paralelas, con lo que se garantiza que
lleguen perfectamente alineados hasta la superficie del CD, requisito indispensable para
una adecuada recuperación de los datos.
El espejo semitransparente
Otro de los elementos ópticos que atraviesa
el rayo láser en su trayecto hacia el CD, es
el espejo semitransparente, cuya construcción permite ser atravesado por la luz con
un índice de reflexión muy bajo, cruzando
de manera limpia para continuar su recorrido. ¿Cuál es entonces la función de este
espejo? Veamos.
En el trayecto de retorno, cuando el OPU
capta la luz que rebota de la superficie del
disco, al llegar la información al espejo semitransparente, rebota sobre él para dirigirse
hacia los fotodetectores. Es entonces cuando su función queda de manifiesto.
El espejo semitransparente es, entonces,
un elemento con un bajo índice de reflexión
por el lado del trayecto de ida del rayo láser,
pero con un elevado índice de reflexión por
la cara donde retorna la luz. Precisamente,
de este comportamiento tan especial se deriva su nombre (figura 8).
30
Si tiene la oportunidad de desarmar un recuperador óptico, podrá observar que el espejo semitransparente más bien parece un
cristal, con una delgada lámina de un material translúcido de color rojo concentrado en
su interior. Este tono obedece a que el rayo
láser es de color rojo, y como no es necesario reflejar todas las longitudes de onda,
sino la única que se emplea en el OPU, sólo
con una delgada lámina de material translúcido rojo el espejo semitransparente podrá
permitir el paso del rayo de ida, pero no en
su trayectoria de regreso, dirigiéndolo hacia
los fotodetectores.
La lente de enfoque
Como su nombre lo indica, la lente de enfoque tiene como función, “enfocar” el rayo lá-
Figura 9
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 10
Las lentes convexas
concentran la luz
en un punto
Corte
ser sobre la superficie de datos del CD. Esta
es la única parte visible del OPU, como podrá
comprobarlo si tiene oportunidad de abrir
un reproductor portátil (figura 9).
La lente de enfoque es un elemento de
tipo convexo, por lo que la luz que capta en
uno de sus extremos se concentra en el otro
(ver figura 10). Precisamente, gracias a esta
concentración es posible obtener las microscópicas dimensiones involucradas en la lectura de los discos compactos.
Recordemos que, para una lectura correcta de la información, es necesario que
el rayo tenga un diámetro de sólo 1.7 micras. Justamente, la lente de enfoque garantiza que la huella o spot del diodo láser tenga esa magnitud.
Además, la lente de enfoque tiene un pequeño recubrimiento o coating, por medio
del cual se garantiza que la luz roja de la
emisión láser atraviese sin dificultad en sus
trayectos de ida y regreso, bloqueando ligeramente cualquier longitud de onda que no
se ubique dentro del espectro de la emisión
láser original.
Dicho recubrimiento es muy delicado, por
lo que fácilmente puede dañarse si se raspa
o frota con dureza, ya sea con un objeto, un
paño o incluso con los dedos, que por lo general dejan una capa de grasa. Por ello, bajo
ninguna circunstancia es recomendable tocar directamente la lente de enfoque, pues
incluso se puede dañar a todo el recuperador óptico, ameritando su reemplazo.
Una vez que la lente de enfoque ha enviado el haz láser hacia la superficie de datos del CD, la luz regresa siguiendo exactamente el mismo trayecto; sin embargo, al
llegar al espejo semitransparente, en lugar
de seguirse de largo, rebota y llega hasta los
fotodetectores, pasando antes por una lente cilíndrica.
La lente cilíndrica
Casi todos las lentes que conocemos son de
tipo esférico, ya sean convexas, por ejemplo
una lupa, o cóncavas, por ejemplo aquellas
que utilizan las personas con miopía (figura
11); sin embargo, éstos no son los únicos tipos que se manejan en las técnicas ópticas.
Al respecto, una clase de lentes poco conocidas son las cilíndricas, nombre que reci-
Figura 12
Figura 11
Las lentes cóncavas
expanden la luz.
Las lentes cilíndricas
reciben ese nombre
porque tiene
una forma como
si formaran parte
de un cilindro.
Corte
ELECTRONICA y servicio No. 79
31
Figura 13
Las lentes cilíndricas
concentran la luz en una línea
ben debido a que tienen una forma como si
fueran parte de un cilindro (figura 12).
Estas lentes poseen cualidades ópticas
muy especiales. En efecto, cuando la luz
pasa por una lente esférica, ésta se concentra formando un punto (seguramente usted
ha quemado papel con la luz del Sol mediante una lupa), mientras que las lentes cilíndricas forman una línea (figura 13).
Los detectores de luz
Estos fotodetectores forman un bloque de
seis diodos independientes, cuatro colocados en forma de mosaico y dos adyacentes.
Este conjunto de elementos sensores, no
sólo captan la información musical que retorna de la superficie del CD, sino que también detectan las referencias necesarias para
garantizar el correcto enfoque y seguimiento
del track de datos por parte rayo de luz.
Tanto estos fotodetectores como el emisor del láser son muy sensibles a las descargas electrostáticas, por lo que no es recomendable manipular al recuperador óptico
sin tomar todas las precauciones antiestáticas necesarias, pues con que se dañe uno
de los diodos detectores, se deberá reemplazar todo el ensamble. Y como esta pieza es muy costosa, se deben extremar los
cuidados.
Figura 14
El último punto en el trayecto del rayo láser, es el proceso de conversión de la señal
lumínica en una señal eléctrica, tarea que
recae en una serie de fotodetectores, fabricados también con arseniuro de galio (figura 14).
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www.electronicayservicio.com
S e r v i c i o
t é c n i c o
FALLAS COMUNES EN
COMPONENTES DE AUDIO
SONY
En el presente artículo, describiremos
el origen y la solución de cinco fallas
que ocurren en componentes de audio
Sony. Como ya es costumbre en este
tipo de artículos, especificamos el
síntoma, el procedimiento de detección
de la falla y la solución, haciendo
algunos comentarios que amplían las
explicaciones. No nos referiremos a
modelo alguno, en virtud de que las fallas
presentadas son genéricas en la mayoría
de los modelos de Sony.
Como usted sabe, los aparatos de la
marca Sony, son de los que se reciben
con mucha frecuencia en el taller, de
ahí que este artículo pueda resultarle de
utilidad en su trabajo cotidiano.
Álvaro Vázquez Almazán
Falla 1: El equipo no enciende
Procedimiento
1. Se midieron los soportes del circuito integrado de sistema de control (la alimentación que recibe por sus terminales 16,
62, 98 y 99; la señal de reloj que recibe
por sus terminales 13 y 11; y la señal de
reinicio que recibe por su terminal 12).
Todo estaba en orden (figura 1).
2. Se verificó la presencia de la señal de protección en la terminal 78 del circuito integrado sistema de control; había 3.4 voltios, lo cual es correcto.
Figura 1
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ELECTRONICA y servicio No. 79
33
Figura 2
3. Se verificó la presencia de la orden de encendido en la terminal 27 del sistema de
control; sí estaba presente; esto quiere
decir que el problema se encontraba en
la fuente de alimentación y no en el circuito de sistema de control.
4. Se verificó la presencia de todos los voltajes de la fuente de alimentación; sí estaban presentes; esto significa que el problema se encontraba en el visualizador y
no en la fuente de alimentación.
5. Al medir voltaje en las terminales de los
filamentos del display, se encontró que había 6.3 voltios de corriente alterna; esto
quiere decir que los filamentos se encontraban correctamente alimentados. También se verificó la presencia del voltaje
negativo para las rejillas del visualizador;
había -32 voltios de CD (figura 2).
6. Se procedió a medir el voltaje de alimentación suministrado al circuito integrado
de control del visualizador por sus terminales 26, 41 y 69; también fue medida
la señal de reloj (que se le suministra por
sus terminales 70 y 72) y la señal de reinicio (que se le suministra por su terminal 73). Todo estaba en orden (figura 3).
7. Las pruebas anteriores, permitieron determinar que el problema se encontraba
en el circuito integrado de control del visualizador. Pero al verificar la presencia
de las señales de control provenientes del
sistema de control, se descubrió que faltaba la señal correspondiente a los datos
seriales en la terminal 30 (vea nuevamente la figura 1).
Solución
Se reemplazó el circuito integrado de sistema de control, porque estaba dañado.
Figura 3
Comentarios
Esta falla obliga a hacer una gran cantidad
de mediciones y comprobaciones, porque
cada una nos va llevando de una sección (o
pieza) a otra, hasta finalmente localizar a la
que realmente ocasionó todo. En este caso,
el causante era el sistema de control.
Falla 2: Aparece en display el mensaje
PROTECT PUSH POWER
Procedimiento
1. Este síntoma, sugiere que hay daños internos en el circuito integrado de salida
34
ELECTRONICA y servicio No. 79
de audio. Por eso se procedió a desoldarlo y separarlo de la tarjeta de circuito impreso (figura 4).
2. Al encender de nuevo el equipo, ya no
apareció el mensaje PROTECT PUSH
POWER. Esto significa que el problema
se encontraba en el circuito de salida de
audio.
Solución
Se reemplazó el circuito integrado de salida de audio (estaba dañado), las resistencias tipo fusible R808 y R898 (se encontraban abiertas) y los capacitores C804 y C854
(estaban inflados).
Comentarios
Este tipo de fallas es común en equipos de
audio. Cuando se presenta, obliga a verifi-
Figura 4
ELECTRONICA y servicio No. 79
car las condiciones de los fusibles (pues a
veces se abren), además de las condiciones de los elementos que en este caso se
sustituyeron.
También es recomendable verificar las
condiciones de las bocinas; si alguna de
ellas se encuentra dañada (abierta, rozando, sonido distorsionado, etc.), causará que
se dañe nuevamente el circuito integrado de
salida de audio.
Falla 3: El equipo no reproduce
discos compactos
Procedimiento
1. Con la ayuda de un hisopo de algodón
humedecido con alcohol isopropílico, se
limpió la superficie del lente óptico. Y luego de ser energizado, el equipo empezó
a leer el disco.
2. Al retirar el disco previamente insertado y
colocar otro, en el visualizador del equipo apareció el mensaje NO DISC; puede
traducirse como “No hay disco insertado”
o “No hay disco dentro”.
3. Se verificó la posición del ensamble óptico; como no se encontraba en posición
de inicio, el equipo no podía reproducir
discos. Pero al colocar el ensamble en dicha posición, el aparato recuperó su función de reproducción de discos.
4. Al volver a cambiar de disco, reapareció
el mensaje NO DISC. En ese momento,
el ensamble del recuperador óptico tampoco se encontraba en posición de inicio; pero al energizar el equipo, el pickup realizó su movimiento de búsqueda
de enfoque y –al mismo tiempo– emitió
el rayo láser.
5. Se verificó el estado del interruptor de límite interno; tenía cierto grado de resistencia (figura 5).
6. Se desoldó el interruptor de límite interno. Y luego de energizar al equipo, se ob-
35
servó que el ensamble del recuperador
óptico no se movía, no emitía láser y no
hacía su movimiento de búsqueda de enfoque.
Solución
dicaba al sistema de control que el ensamble del pick-up se encontraba en posición
de inicio (aunque a veces no era así); por tal
motivo, sistema de control no podía “leer”
la tabla de contenidos (TOC) y mandaba al
display el mensaje NO DISC.
Se reemplazó el interruptor de límite interno, porque tenía resistividad.
Falla 4: No hay audio
Comentarios
Procedimiento
Por medio de cambios en el nivel de voltaje,
este interruptor le indica al sistema de control si el ensamble del recuperador óptico
está en posición de lectura o en cualquier
otra posición. Y dependiendo de la señal recibida, dicho sistema envía o cancela la orden de búsqueda de enfoque y la orden de
encendido del diodo láser.
Pero como en este caso el interruptor estaba prácticamente “pegado”, siempre le in-
1. Al encender el equipo, se descubrió que
en el visualizador no había nada que señalara la presencia de audio. Esto significa que la señal de audio no estaba siendo
procesada en el circuito integrado selector de funciones.
2. Se verificó la presencia de voltaje de alimentación en la terminal 20 de IC102; no
estaba presente (figura 6).
3. Al rastrear el origen de dicho voltaje, se
encontró que provenía del circuito integrado IC901 (figura 7).
4. Se verificó la existencia de voltaje en la
terminal 1 del propio IC901; había 15 voltios; y en su terminal 3, no había nada.
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Figura 6
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Figura 5
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36
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ELECTRONICA y servicio No. 79
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Falla 5: No hay audio
Figura 7
Procedimiento
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5. Se desconectó esta terminal; y al volver
a verificar la existencia de voltaje en ella,
tampoco se encontró nada.
1. Al igual que en el caso anterior, se verificó el despliegue en el visualizador; presentaba gráficas.
2. Se procedió a verificar si el circuito integrado de salida de audio (IC801) estaba
recibiendo por sus terminales 1, 2, 5, 6,
12 y 13 el voltaje que normalmente se le
suministra; todo se encontraba en orden
(figura 8).
3. Se verificó la presencia de la señal de audio a la entrada (terminales 14 y 18) de
este circuito integrado; estaba presente.
Solución
Solución
Se reemplazó el circuito integrado IC901,
porque se encontraba dañado
IC801 fue reemplazado, porque se encontraba dañado
Comentarios
Comentarios
Para localizar la causa de este problema,
es necesario que se verifique lo que aparece en el visualizador; cuando aparecen
graficas que se mueven “al ritmo de la música”, significa que la falta de audio se debe
a que está dañada la sección de potencia; y
si no aparece nada en el display (como sucedió en nuestro caso), quiere decir que la
sección del selector de funciones es la que
tiene problemas.
Observe que la falta de audio tiene su origen en diferentes puntos (así lo vimos en
la descripción de esta falla, y en la falla número 4), y que éstos pueden identificarse
mediante una simple verificación del despliegue en el visualizador del equipo. Una
vez verificada la presencia o la ausencia de
gráficas en el display, sólo restará hacer las
mediciones necesarias en el circuito integrado correspondiente; y así, será posible
realizar con mayor facilidad y rapidez un
diagnóstico sobre las condiciones operativas del mismo.
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Figura 8
ELECTRONICA y servicio No. 79
37
S e r v i c i o
t é c n i c o
CÓMO IDENTIFICAR Y
ENCONTRAR SUSTITUTOS DE
LOS MICRODISPOSITIVOS DE
MONTAJE DE SUPERFICIE
El uso de dispositivos de montaje de superficie
en los equipos electrónicos, es cada vez más
común. La alta integración de tecnología
en dichos dispositivos, se ve reflejada
principalmente en su tamaño: son cada vez
más pequeños.
Esta miniaturización en los dispositivos, limita
la verificación de dos aspectos importantes
para el técnico en el momento de reparar
un equipo: uno es la identificación física
propiamente, y otro la identificación o lectura
de la matrícula y características electrónicas.
En el presente artículo, presentamos algunos
consejos con los que se busca facilitar la
identificación de los diferentes dispositivos
de montaje superficial. De esta manera,
se pueden agilizar el diagnóstico y los
procedimientos de reparación
Alvaro Vázquez Almazán
Introducción
Gracias al enorme avance en su tecnología
de fabricación, los componentes electrónicos son ahora más exactos, confiables, económicos y pequeños; además, realizan una
gran variedad de funciones cuando se integran en una sola cápsula de silicio a la que
se denomina “circuito integrado”.
Si se tiene a la mano el diagrama eléctrico del circuito en cuestión, la mayoría de
las veces es posible determinar las características de los componentes que lo inte-
Figura 1
gran; con esta información, cualquier componente que tenga fallas puede sustituirse
con una pieza exactamente igual; o casi
igual, si varía en tamaño –tal como puede
hacerse, si el espacio lo permite, en el caso
de los transistores, diodos, capacitores y resistencias– (figura 1).
Resistencias
Generalmente, las resistencias de montaje
superficial llevan impreso su valor óhmico
mediante una codificación de tres números;
los dos primeros, forman la cifra significativa; el tercer número, indica la cantidad de
ceros que se deben agregar a la misma (figura 2).
La potencia de consumo de estas resistencias, se ubica entre 1/4 y 1/16 de watt;
y en algunos casos, 1/32 de watt. Si se intenta retirar alguna de ellas de una tarjeta
en desuso, fácilmente puede dañarse con
la temperatura del cautín; por lo tanto, es
recomendable reemplazarla con una resistencia normal de carbón de 1/4 de watt o
–en su defecto– con una de 1/2 de watt de
potencia.
Lo único que hay que tener en cuenta, es,
tal como señalamos, el espacio en que se va
a colocar la nueva resistencia; existen secciones o aparatos en que es difícil colocar un
componente cuyas dimensiones son mayores que las del componente original.
Capacitores
Figura 2
822
8,200
ohmios
Al igual que en el caso de las resistencias,
los capacitores se pueden reemplazar con
piezas cerámicas de 16 voltios, o con piezas electrolíticas de 6.3 voltios.
Si usted opta por los capacitores electrolíticos, tenga en cuenta el valor de su capacidad, su voltaje de operación y su diámetro;
en una palabra, asegúrese que cada capacitor nuevo que vaya a colocar coincida perfectamente con las terminales y con los requerimientos de operación (figura 3).
El valor de algunos capacitores se indica
mediante unas bandas de colores impresas
en su cuerpo. Estos componentes pueden
confundirse con las resistencias, las cuales también llevan dichas bandas y son físicamente similares a ellos; pero la mayoría
de las veces, las resistencias son de color
rosa y los capacitores son de color amarillo (figura 4).
272
2,700
ohmios
Diodos
221
220
ohmios
ELECTRONICA y servicio No. 79
103
10,000
ohmios
Los diodos de montaje superficial vienen en
diversos encapsulados; pueden tener dos,
39
Figura 3
Figura 5
tres y hasta cuatro terminales (figura 5). Los
que poseen tres y cuatro terminales, son diodos dobles; pueden ser del tipo rectificador
o del tipo zener; por esta razón, es importante determinar por medio del diagrama
o de su respectiva nomenclatura, con qué
tipo de diodo se está trabajando; los de tres
Figura 4
40
Capacitor
Resistor o resistencia
Diodo de dos terminales
y cuatro terminales, fácilmente se pueden
confundir con transistores.
En la tabla 1 aparecen las nomenclaturas más utilizadas en diodos y transistores.
Siempre téngala a la mano, para que pueda
determinar el tipo de diodo que está manejando en cada oportunidad; esto le servirá
para saber qué diodo comercial debe utilizar. Pero por experiencia, sabemos que los
diodos rectificadores pueden sustituirse con
diodos de tipo 1N4007; los diodos de alta frecuencia, con diodos del tipo 1N4148; y los
diodos de tipo zener, con diodos zener convencionales de 1/2 watt de potencia.
Transistores
Tal como se mencionó, los transistores
pueden confundirse con diodos de tres terminales; de manera que para reemplazarlos sin problema alguno, debe consultarse
el diagrama del equipo en que son utilizados.
La experiencia nos dice que los transistores NPN se pueden sustituir con transistores de tipo BC547, y que en vez de transistores PNP se pueden usar transistores de tipo
BC557; pero siempre hay que tomar en cuenta la disposición de terminales; en el caso
de los transistores BC547 y BC557, el orden
ELECTRONICA y servicio No. 79
de las mismas es emisor, base y colector;
y en el caso de los transistores de montaje
superficial, generalmente es colector, base
y emisor (figura 6). Siempre tenga esto en
Tabla 1
Matrícula del
dispositivo
Descripción del dispositivo
BAT62-02W
BAT16 diodo Schottky
BAR64-03W
Diodo pin
2SC3604
Transistor NPN RF 8GHz
BB439
Diodo varicap 29 pF
MRF5811
Transistor NPN Rf 5GHz 0.2A
TSDF1220
Transistor NPN 6V 20mA
PZM20NB
Diodo zener 20V
BZV49-C20
Diodo zener 20V 1W
MMBT4209
Transistor PNP 850MHz
PZM22NB
Diodo zener 22V
BZV49-C22
Diodo zener 22V
MMBT3646
Transistor NPN 350MHz (reemplazo 2N3646)
DTC143E
Transistor PNP 50V con resistencias de 4k7Ω
PDTA114TU
Transistor PNP con resistencias de 10kΩ
PDTA114TU
Transistor PNP con resistencias de 10kΩ
MMBD2101
Diodo rectificador 100V 200mA
DTC114E
Transistor NPN con resistencias de 10kΩ
PZM24NB
Diodo zener 24V
BZV49-C24
Diodo zener 24V
MMBD2102
Diodo rectificador 100V 200mA
DTC124E
Transistor NPN con resistencias de 22kΩ
BFP280T
Transistor NPN RF 7GHz
MMBD1401
Diodo rectificador 200V 100mA
PZM20NB1
Diodo zener 20V
MMBT3640
Transistor PNP sw
MMBT5401
Transistor PNP (reemplazo 2N5401)
HT2
Transistor PNP 80V
PZM2.4NB
Diodo zener 2.4V
PZM2.7NB
Diodo zener 2.7V
MMBT8599
Transistor PNP (reemplazo 2N4125)
BZV49-C2V4
Diodo zener 2.4V
BZV49-C2V7
Diodo zener 2.7V
MMBT6520
Transistor PNP 350V (reemplazo 2N6520)
ELECTRONICA y servicio No. 79
cuenta; si usted conecta de manera errónea
el transistor, el equipo no funcionará; incluso pueden dañarse componentes tan delicados como los circuitos integrados.
Recuerde que los dispositivos de montaje
superficial son de baja potencia de disipación; es decir, se trata de componentes de
reducidas dimensiones, cuyos reemplazos
deben colocarse con un cautín de baja potencia; sólo así, no serán dañados; en la medida de lo posible, y para impedir que tampoco los picos de voltaje puedan afectarlos,
utilice un cautín que se encuentre aislado de
la línea de AC.
Comentarios finales
Los componentes de montaje superficial
son muchos y muy variados. Si usted desea
ampliar sus conocimientos sobre el tema, le
recomendamos que consulte la página de
Internet www.marsport.demon.co.uk\
smd\mainframe.htm (en donde encontrará abundante información, y unas tablas
en que se especifican las características de
los componentes de montaje superficial que
más se usan en el área de electrónica).
Figura 6
Emisor
Colector
Base
41
Instrumentos para el taller
735
PODEROSO MULTIMETRO DIGITAL
CON INTERFAZ A PC
(consulte características)
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pico a pico en pantalla • Función de autoset (autoajuste de los controles con
sólo presionar un botón) • Manual de manejo en español • Video de
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PC • Memoria digital • Probador de diodos, transistores, capacitores,
bobinas y resistencias • Cursores para medir frecuencia, tiempo y voltaje
de pico a pico en pantalla • Función de autoset (autoajuste de los
controles con sólo presionar un botón) • Manual de manejo en español •
Video de entrenamiento en español
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memorias para ajuste • Probador de diodos, transistores, capacitores,
bobinas y resistencias • Cursores para medir frecuencia, tiempo y voltaje
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KHz y 1 MHz • Voltaje de trabajo de 100-200 voltios (cambio automático) •
Disparo alternado o CHOP • Manual de manejo en español • Video de
entrenamiento en español
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S e r v i c i o
t é c n i c o
DIAGNÓSTICO DE FALLAS EN
TV POR COMPUTADORA
(Aplicación del “Chipper Check”
en televisores RCA/GE)
Javier Hernández Rivera
Características del Chipper Check™
Como sabemos, el funcionamiento del microcontrolador se basa en una memoria
de tipo EEPROM y en las líneas de DATA y
CLOCK, que sirven para comunicarse con los
circuitos que requieren ser ajustados (figura
1). La información sobre cada ajuste que se
hace, queda almacenada de manera digital
en una memoria.
Figura 1
Memoria CLOCK DATA
DATA
CLOCK
CLOCK
Microprocesador
DATA
DATA
CLOCK
Desde hace varios años, los
televisores se ajustan por
medios electrónicos a través del
microcontrolador. El funcionamiento
de este componente se basa en una
memoria de tipo EEPROM y en las
líneas de DATA y CLOCK, que sirven
para comunicarse con los circuitos
que requieren ser ajustados. La
información sobre cada ajuste que se
realiza, queda almacenada en una
memoria electrónica.
En el presente artículo explicaremos
las características, ventajas y uso
de la herramienta Chipper Check,
utilizada en televisores RCA/GE, para
diagnosticar fallas en televisores a
través de una computadora.
Sintonizador
Circuito
Jungla
DATA
CLOCK
ELECTRONICA y servicio No. 79
A otros
circuitos
43
La empresa RCA ha creado el Chipper
Check, que es una útil herramienta de apoyo para dar servicio a varios chasises de sus
televisores; sirve para efectuar con rapidez
un diagnóstico, para ejecutar los ajustes de
servicio que se requieren, etc.
En un principio, esta herramienta fue utilizada únicamente en los centros de servicio de dicha compañía; pero a la fecha, se
usa en varios centros de servicio independientes.
Como característica principal, podemos
destacar las dos partes que integran el Chipper Check™, y las cuales describiremos por
separado (figura 2).
Hardware
Aparato en el que se alojan los circuitos necesarios para que se realice correctamente
la comunicación entre la computadora personal y la sección digital del chasis del televisor que se esté reparando. También contiene un eliminador, así como los cables y
los adaptadores que se conectan en las terminales de servicio de los diferentes modelos de chasises.
Este aparato provee aislamiento eléctrico entre la PC y el televisor, para evitar que
se dañen mutuamente.
Software
Programa que se instala en la computado-
ra, y que trabaja en el ambiente Windows
95/98; normalmente, es un CDR-OM que se
entrega junto con el Chipper Check.
Después de instalarlo en la PC y ponerlo
a funcionar, permite explotar todas las funciones del Chipper Check.
Los detalles sobre la instalación de este
software, se encuentran en el CD y dentro del archivo que aparece como “instchip.txt.”
Aplicaciones del Chipper Check
Aplicación 1
Si el televisor no enciende, por medio de las
líneas de DATA y CLOCK verifique si están
funcionando los circuitos integrados que
las usan para intercomunicarse (memoria,
jungla, sintonizador o procesador de sonido estéreo); quizá están bloqueando el encendido.
Esta verificación del funcionamiento de la
memoria, no la daña eléctricamente; tampoco altera o afecta la información que almacena.
Aplicación 2
Cuando la memoria EEPROM se encuentra
en buenas condiciones, su contenido puede
transferirse a un archivo de la propia computadora. Así se tendrá un respaldo de esta
información, y podrá rescatarse en caso de
Figura 2
44
ELECTRONICA y servicio No. 79
que se dañe gravemente la memoria del televisor; o bien, puede guardarse y vaciarse
después en otras memorias nuevas de otros
chasises de la misma serie.
Y una vez efectuada la reparación del
aparato, puede borrar los códigos de error.
Aplicación 5
El Chipper Check permite un libre acceso
a todos los ajustes del modo de servicio,
que se ordenan por grupos. Esta característica es muy útil, debido a que en algunos chasises (por ejemplo, el CTC203) no se pueden
hacer todos los ajustes del televisor durante el modo de servicio normal; esto puede
convertirse en un serio problema, en el momento de realizar ciertos cambios.
El Chipper Check incluye una guía para
realizar todos los ajustes en grupos. Cuando se aprovecha esta valiosa herramienta, se
puede prescindir del manual de servicio.
Aplicación 3
Cuando el televisor no enciende porque se
ha dañado la información almacenada en
la memoria, el Chipper Check puede usarse
para reinicializarla fácilmente. Es un proceso que permite reinstalar en una nueva memoria los datos de fábrica, para que el televisor vuelva a encender.
Aplicación 4
Si el televisor no enciende por problemas en
los circuitos controlados de manera digital,
también se puede tener acceso a la información de la memoria con el fin de verificar mediante la computadora los códigos de error
que almacena. Estos códigos sirven de referencia, para que el técnico sepa cuál es la
sección que está provocando la falla.
Figura 3
Chipper Check
Caja de interfaz
Adaptador
de corriente
alterna
Cable de
interfaz
Aplicación 6
Permite hacer ajustes por secciones; por
ejemplo, se puede tener acceso a todos los
ajustes de la sección de color o de la sección
de geometría de imagen, entre otros.
Cable paralelo
de la impresora
Tarjetas
adaptadoras
Software del
Chipper Check
Chasis del televisor
ELECTRONICA y servicio No. 79
45
Figura 4
4.
5.
6.
7.
8.
Cómo utilizar el Chipper Check
dores, se entregan junto con el Chipper
Check (figura 4).
Encienda la computadora, y active el
programa por medio del icono de Chipper Check que aparece en pantalla (figura 5).
Encienda el televisor, y oprima en su panel frontal la tecla de MENU; con esto, el
aparato se pondrá en modo de servicio.
Deje oprimida la tecla.
Oprima la tecla de POWER, y suéltela; después, oprima la tecla de CANAL ⇑ y suéltela. Si usted ejecuta correctamente esta
secuencia, el televisor deberá ponerse en
modo de servicio; verifíquelo en la pantalla del televisor.
Suelte la tecla de MENU (la dejó oprimida desde el paso 5). Observe los números que aparecen en el lado derecho de
la pantalla. Oprima cualquiera de las teclas para control de VOLUMEN, y observe
cómo van cambiando los datos numéricos; deténgase cuando aparezca el número 200.
Bloquee el teclado, oprimiendo cualquiera de las teclas para control de CANAL.
En la figura 3 se indica cómo debe conectarse el Chipper Check. Estos son los pasos a seguir:
1. Conecte el eliminador del Chipper Check
a la toma de corriente alterna.
2. Mediante un cable de impresora de puerto paralelo, enlace al puerto correspondiente de la PC con la entrada del Chipper Check.
3. Conecte el cable de interfaz del Chipper
Check en el conector de servicio del televisor. Existen diferentes adaptadores que
se conectan en las terminales de servicio
del receptor, para abarcar más modelos
de chasises. Y varios de estos adapta-
Figura 5
9. Sólo cuando el televisor se encuentra en
modo de servicio, es posible enchufar el
otro lado del cable de interfaz en su respectiva terminal del Chipper Check, para
completar la conexión. Si usted no lo hace
así, el televisor se apagará; y entonces,
tendrá que repetir todos los pasos hasta
ahora descritos.
10. Ahora que la conexión está activada,
siga las indicaciones que aparecen en el
monitor de la computadora; de esta manera, el usuario podrá navegar con facilidad en el programa.
11. Cuando el televisor se encuentra en estas circunstancias, el teclado se bloquea;
por lo tanto, la única manera de ejercer
control sobre el televisor, es por medio
de la computadora.
12. Si desea salir del modo de servicio, desconecte el televisor de la toma de corriente.
Diagnósticos a través de la PC
Después de haber realizado la conexión de
la herramienta del Chipper Check, podemos
iniciar el rastreo del estado general de televisor y el diagnóstico de fallas.
Figura 6
Arranque
Cuando se ejecuta el programa por primera vez, aparece una pantalla como la que se
muestra en la figura 6. Escriba en ella todos
los datos de identificación del centro de servicio que usará el programa.
Una vez que haya proporcionado esta
información, dicha pantalla no volverá a
aparecer.
Modos de acceso
Para dar servicio al televisor, seleccione uno
de los tres diferentes modos que aparecen
en pantalla (figura 7). Veamos cuáles son:
1. Detección automática de chasis. Use este
modo, si no sabe con certeza cuál es el
número del chasis con que está trabajando o si se trata de chasises compatibles.
2. Selección manual de chasis. Con esta opción, usted puede elegir y marcar directamente el número del chasis con que está
trabajando. Estos números aparecen en
la parte superior de la pantalla.
3. Televisor “muerto” (Dead Set). Esta opción
se utiliza cuando el equipo se encuentra
en calidad de “inactivo” o “muerto”. El técnico sabe identificar tal situación, porque
conoce de antemano las condiciones bá-
Figura 7
Figura 8
chasis, se puede reinicializar la memoria; o
en su caso, leer los códigos de error almacenados en ella.
Estos códigos sirven de guía, para que el
técnico se remita al área que está dañada.
Pero en ese momento, el televisor debe estar conectado; y su fuente de espera o de
Stand-by debe encontrarse en buenas condiciones, para que pueda alimentar correctamente al microcontrolador.
Archivando la información del cliente
sicas que se requieren para que el aparato esté activo; de manera que si estas
condiciones no se cumplen, sus sospechas recaerán primero en la memoria o
en cualquier otro integrado que normalmente se conecte a las líneas de DATA y
CLOCK. Hay que revisar que no haya corto en las mismas.
Televisor “muerto”
En esta modalidad, el programa lo guía para
seleccionar el número de chasis que le interesa (figura 8). Y una vez seleccionado el
En caso de que el televisor encienda, por
cuestiones de control interno del centro de
servicio, los datos del cliente deberán almacenarse en la memoria junto con la información de servicio.
En la figura 9 se muestra la pantalla en
que el técnico debe escribir los datos que se
le piden en el formulario. Tendrá que seguir
todas las indicaciones del programa, hasta completar el proceso de almacenamiento del archivo.
En la parte superior de esta pantalla, aparecen las pestañas de los fólderes en que están archivadas las diferentes opciones de
servicio que el técnico puede utilizar.
Figura 10
Figura 9
48
ELECTRONICA y servicio No. 79
Probando una memoria
En la figura 10 se muestra la pantalla que
aparece cuando seleccionamos la opción
de diagnóstico.
Esta opción se utiliza principalmente para
verificar qué tan capaz es el Chipper Check
de leer y escribir en una memoria.
En esta sección de prueba, el técnico puede seleccionar uno de los diferentes métodos
que existen para hacer un diagnóstico de las
condiciones de la memoria; puede optar por
el “método de memoria principal” (MAIN EEPROM), por el “método de memoria del recuadro” (PIP EEPROM), por la simple observación de los datos que se obtienen con cada
posición de la memoria (VIEW EEPROM) o
por la tarea de restauración de su contenido
(por ejemplo, los códigos de error).
Por supuesto, se parte de la base de que
cuando la PC recibió la información almacenada en la memoria, ésta se encontraba
en buenas condiciones. De esta manera, no
deberá haber problema alguno cuando dichos datos sean transferidos a una memoria nueva que sustituya a aquella; normalmente, cuando se cumple esta condición, la
falla del televisor desaparece.
Pero si la memoria fuente estaba dañada desde que sus datos se cargaron en el
equipo de cómputo, éste proporcionará a
la memoria nueva sólo información alterada; y por lo tanto, el problema del televisor
no se solucionará.
Figura 11
Copia de la memoria
Con esta función, los datos almacenados en
la memoria se pueden copiar en un archivo
de la computadora; quedarán disponibles,
para cuando se les requiera.
Esta función incluye las opciones de EEPROM Download y EEPROM Restore, que
aparecen también en la pantalla que se
muestra en la figura 11. En ella, el técnico
encuentra información sobre la memoria
principal o sobre la memoria del sistema de
recuadro (PIP).
Figura 12
Reinicio de una memoria
En la figura 11 se muestra la pantalla que
aparece cuando seleccionamos esta función.
Sirve para cargar en la memoria los datos de
funcionamiento nominal o de fábrica.
Cuando se reinicia (reset) la memoria del
televisor, no resultan afectados los ajustes
de alineamiento ni los datos del cliente.
ELECTRONICA y servicio No. 79
49
Códigos de error
Esta información se va almacenando en las
tres primeras posiciones del modo de servicio normal. El problema es que si el televisor no funciona correctamente, no puede ser leída.
Con la ayuda del Chipper Check, estos códigos pueden leerse a pesar de que el equipo de televisión no trabaje de manera normal (figura 12); y lo mejor de todo, es que
aparecen con su respectivo significado en la
pantalla de este aparato; es decir, el técnico
obtiene información que lo conduce directamente a la etapa del televisor en que se encuentra el problema (entonces, para saber
con certeza a qué sección del equipo debe
dirigirse, ya no tiene que buscar dichos significados en el manual de servicio del chasis en cuestión).
Ajustes de servicio
Cuando se usa el Chipper Check y el televisor está en modo de servicio, es muy fácil
realizar ajustes de este tipo. En la pantalla
que se muestra en la figura 13, están especificados los cambios que pueden hacerse y
que se agrupan en diferentes secciones (de
Figura 13
50
temperatura de color, de sintonizador principal, de geometría de imagen, del sintonizador PIP, de ajustes de la sección de FI/video –y otras, dependiendo del televisor en
cuestión).
En esta sección, el técnico elige el tipo de
ajuste que desea realizar; y de inmediato,
aparece en la pantalla del televisor el grupo o paquete de ajustes (según la sección a
la que pertenecen) que puede llevar a cabo
(vea nuevamente la figura 13).
Una ventaja adicional de este método
para realizar ajustes de servicio, es que los
efectos se observan inmediatamente en la
pantalla del televisor. Recuerde usted que
cuando se hace un ajuste en modo de servicio sin la ayuda del Chipper Check, muchas veces es necesario salir de dicho modo,
apagar el televisor, encenderlo nuevamente y observar si el ajuste se hizo correctamente; si se hizo mal, hay que repetir todo
el procedimiento.
Parte reemplazada
Es otra de las opciones que ofrece el Chipper Check. Permite que el usuario sepa qué
ajustes tiene que realizar cuando cambia
cierto componente del circuito.
Figura 14
ELECTRONICA y servicio No. 79
Para esto, debe seleccionar la opción “Replaced parts” o “partes reemplazadas” (figura 14). Observe que en esta figura, aparecen
componentes del chasis; el usuario sólo tiene que indicar el componente que cambió,
para que el programa le señale los ajustes
que el técnico debe realizar en el televisor.
El diagnóstico de las condiciones de los
componentes que son sospechosos de falla,
se hace por medio de las líneas que los circuitos integrados usan para intercomunicarse. Esto permite ahorrar tiempo, cuando se
hacen ajustes de servicio en el televisor.
La información ofrecida en el presente
artículo, sólo es una guía para que el técnico esté enterado de las prestaciones y ventajas del poderoso Chipper Check. No pretende sustituir a la información completa
y detallada sobre el funcionamiento de los
televisores, que cada fabricante proporciona mediante sus manuales y demás publicaciones específicas.
Comentarios finales
Con el uso del Chipper Check, se facilitan
considerablemente las tareas de formulación de diagnósticos, reparación, bases de
datos y ajustes de los televisores de la marca RCA.
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S e r v i c i o
t é c n i c o
TEORÍA Y PRÁCTICA SOBRE
LOS AMPLIFICADORES
DE POTENCIA Y LAS REDES
DE ALTAVOCES
(Quinta y última parte)
Guillermo Palomares Orozco
Director del Centro de Actualización Electrónica
de México y Asesor Técnico de Productos Fusimex
palomaresorozco@hotmail.com
Tierra física
Este artículo, va dirigido
principalmente a quienes se dedican
a la instalación de amplificadores
de potencia para la sonorización
ambiental, como en salones, iglesias,
auditorios pequeños, etc.
El lector podrá advertir que el autor
hace una cuidadosa revisión de los
diferentes conceptos involucrados en
esta actividad, y que ofrece una serie
de consejos prácticos, muy valiosos
al momento de tomar decisiones
en la instalación de un equipo de
amplificación.
Este material es resultado de la
experiencia de campo del autor, así
como de su actividad docente.
52
Los cables para fuente de alimentación que
se usan en los modernos equipos electrónicos de potencia, cuentan con unos tomacorrientes de tres pines. En este subtema,
explicaremos la función que cumple la terminal separada de tierra y la manera en que
nos protege de choques eléctricos.
El sistema de distribución de potencia
eléctrica, es de 120 voltios de corriente alterna a 60 ciclos por segundo; para aprovechar esto, durante muchos años se han
usado un contacto y una clavija. El contacto, también llamado “tomacorriente”, tiene
dos terminales: una de éstas, es el lado al
que se denomina “caliente” (usualmente, un
cable de color negro de 120 voltios); la otra,
es el extremo denominado “neutral” (usualmente, un cable blanco a 0 voltios o a tie-
ELECTRONICA y servicio No. 79
rra); pero en las instalaciones eléctricas de
muchas casas y unidades habitacionales, no
se han respetado estas polaridades ni el estándar de colores.
Los riesgos de choque eléctrico
Generalmente, las personas saben que pueden sufrir un choque eléctrico en el sistema de alimentación de 120VCA; pero no
saben por qué existe tal riesgo. Expliquemos esto:
å El cable “caliente” tiene 120 voltios, y el
otro es neutral o de tierra. Si se toca solamente este último, no se recibirá ningún choque; es un conductor que no recibe voltaje alguno.
ç Si la persona en cuestión sólo toca el cable “caliente” y ninguna parte de su cuerpo está tocando “tierra”, tampoco recibirá
descarga; esto se debe a que se encuentra aislada.
é Se considera que una persona está “aterrizada” o tocando tierra, cuando hace
contacto con el cable neutral, una llave
de agua, un conducto de metal o varillas
embebidas en concreto. Y se dice que la
persona está aislada, cuando calza zapatos de piel o plástico o lleva puestos
unos guantes en el momento de tocar
las partes que van a tierra. Esto significa
que ningún cable es peligroso, a menos
que al tocarlo se esté tocando tierra (por
supuesto, nos referimos a la eliminación
de los riesgos que representa el cable “caliente”); pero si se tocan al mismo tiempo el cable neutral y el cable “caliente”,
se recibirá un choque porque el cuerpo
hace una conexión completa entre ambos conductores.
Estándares de seguridad
Al extenderse el uso de la energía eléctrica,
se extendieron los riesgos de electrocución;
ELECTRONICA y servicio No. 79
por tal motivo, aparecieron agencias reguladoras dedicadas a crear estándares de seguridad y distribución; una de ellas es Underwriters Laboratories (UL), cuyo logotipo
se muestra en la figura 41.
El trabajo de estas agencias, redundó en
la creación del tomacorriente de tres terminales y de otros sistemas de seguridad. Sin
embargo, estos cambios han causado problemas a los fabricantes de equipos y a los
propios usuarios; y es que, por ejemplo, en
la mayoría de las casas y edificios se tienen
contactos de dos terminales; y para conectar en ellos la clavija de tres terminales de
sus equipos, muchas personas deciden romper la terminal de tierra o adquieren “adaptadores de tierra” (que eliminan la terminal
en cuestión). Otra de las complicaciones de
usar los nuevos estándares, tiene que ver
con el hecho de que en la instalación eléctrica de los hogares y construcciones de hace
algunos años, no fue respetada la polaridad
de los contactos; por eso muchas personas
ignoran cómo deben conectar siempre sus
equipos eléctricos y electrónicos (que, en
consecuencia, están en riesgo casi permanente de sufrir graves daños), y pueden llegar a sufrir un choque eléctrico.
Tiempo atrás, cuando la clavija de cada
cable tenía sólo dos terminales, se consideraba muy segura la operación de estos aparatos; y es que ninguna cubierta de metal
que pudiera ser tocada por el usuario, estaba conectada a tierra (es decir, era flotante). Pero después aparecieron televisores y
equipos de audio cuyo chasis metálico tenía
Figura 41
UL
M
53
que ser conectado a tierra (o sea, a la terminal neutral), para evitar interferencia de
RF e inducción de ruidos extraños; y junto
con estos sistemas electrónicos, surgieron
las clavijas de dos terminales polarizadas
(como una terminal es más ancha que la
otra, ni siquiera por error se puede conectar la clavija al revés; es una manera efectiva de proteger al usuario, siempre y cuando
el cableado interno del tomacorriente esté
bien hecho).
Utilidad de la clavija de tres terminales
El propósito de la clavija de tres terminales, es proveer una vía de tierra separada y
eliminar efectivamente el riesgo de choque
eléctrico para el usuario.
Los modernos equipos electrónicos, cuentan con un cable de tres alambres separados (negro, blanco y verde). Por el lado de la
clavija, el alambre verde siempre se conecta a una terminal separada y redonda; y por
el otro extremo del conductor, llega hasta el
chasis del equipo. El cable negro, siempre
está considerado como “el cable caliente”;
es en la terminal, donde siempre se colocan
el interruptor y el fusible. Y el cable blanco
(que a veces es gris), es siempre el neutral;
también puede conectarse al interruptor de
prendido/apagado. Cabe señalar que esta
nomenclatura de colores, sólo es válida para
equipos que cumplen la norma UL.
El cable verde, permite aterrizar correctamente los equipos; pero si su terminal es
removida, desaparecerán las condiciones de
seguridad; entonces, el usuario queda expuesto a recibir un choque eléctrico.
Figura 42
Blanco o gris
Negro
FASE
NEUTRO
Tornillo
color plateado
Tornillo
color cobre
Verde
TIERRA FISICA
ta el cable verde (que es la tierra). Observe
de frente la clavija; notará que tiene dos ranuras paralelas; la de la derecha, pertenece a la terminal “caliente” (casi siempre, su
tornillo es de bronce o de cobre); y la ranura de la izquierda, que es más ancha, corresponde a la terminal neutra (su tornillo
es plateado o de cromo).
Tal como explicamos en párrafos anteriores, este diseño permite que las clavijas
polarizadas de sólo dos contactos (uno más
ancho que el otro) tengan una correcta polarización y que –en consecuencia– se minimicen los riesgos de choque.
NOTA: Antes de energizar un equipo, asegúrese que el tomacorriente está bien alambrado; para el efecto, deberá utilizar un “monitor de tierra” o “detector de polaridad”. Si
el equipo en cuestión tiene las siglas CSA,
quiere decir que cumple con las normas de
alto potencial; es decir, aun con 1,500 voltios entre sus tres terminales (tierra, neutro
y caliente), el aparato no está expuesto a
sufrir daños ni el usuario a recibir un choque eléctrico.
En la figura 43, aparece el esquema de un
sencillo detector de tierra física.
Alambrado de tomacorrientes
Expliquemos cómo deben alambrarse los
modernos tomacorrientes (figura 42). Una
de las tres terminales de la clavija de cada
cable, tiene forma cilíndrica y está separada
de las otras dos; pues bien, en ella se conec-
54
Consejos para evitar choques eléctricos
1. No utilice extensiones de sólo dos cables.
2. No rompa o anule la terminal de tierra
de la clavija.
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 43
Ambar
Rojo
Blanco (transparente)
NE - 2
NE - 2
NE - 2
68 K
68 K
Asumiendo que se encuentre bien armado el circuito
El resultado de las pruebas es el siguiente:
Focos neón
68K
47K
22K
68 K
68 K
S I
Neutro
Tierra
Nota: Presione S1 y mantenga por 10 segundos. Si el
breaker funciona correctamente, éste se botará
3. Instale tierra física en el sitio en que vaya
a utilizar su equipo.
4. Antes de conectar el aparato, verifique
su polaridad con la ayuda de un “detector de polaridad”.
5. Solicite la asesoría de un electricista calificado, para revisar los distintos contactos eléctricos.
Descripción de características
y funciones por marca
Revisemos algunas de las principales características de estos aparatos, a manera
de preguntas y respuestas (lo que en Internet se conoce como FAQ o preguntas frecuentes). Las recomendaciones formuladas,
son aplicables a equipos de otras marcas y
modelos.
DDT
El circuito de compresión DDT (técnica de
detección de distorsión), patentado por Peavey, permite al técnico de sonido maximizar
ELECTRONICA y servicio No. 79
Fase (vivo)
Ambar Rojo Blanco
Resultado
ON
OFF
ON
Alambrado correcto
ON
OFF
OFF
Tierra abierta
ON
ON
OFF
Polaridad invertida
OFF
OFF
OFF
Fase abierta (vivo)
OFF
OFF
ON
Neutro abierto
OFF
ON
ON
Fase (vivo) y tierra invertidos
OFF
ON
OFF
Fase (vivo) en el neutral
OFF
OFF
OFF
Fase y otra línea abierta
OFF
OFF
OFF
Desconectado
el desempeño de la combinación amplificador/altavoces; a la vez, evita que el amplificador de potencia se quede sin “margen de
maniobra” para absorber picos de potencia
(distorsión por sobrecarga).
Este circuito de compresión se activa mediante un sistema exclusivo, el cual verifica las condiciones de las señales que pueden sobrecargar al amplificador; y activa la
compresión (reduce la ganancia del amplificador), cuando la distorsión por sobrecarga es inminente.
El umbral de la compresión es, por lo
tanto, la distorsión por sobrecarga; debido
a esto, no se utiliza ningún control de umbral. Esta técnica utiliza de manera efectiva
cada watt disponible del amplificador de potencia, para reproducir la señal; y al mismo
tiempo, minimiza el recorte y la distorsión
de la misma (y a final de cuentas, entonces,
se reducen los riesgos de daño o degradación del altavoz).
El sistema DDT, representa un enfoque
automático del problema de la distorsión por
sobrecarga del amplificador. Dado que la se-
55
rie PV de amplificadores de potencia utiliza
interruptores de alimentación automáticos
para brindar protección contra la corriente
excesiva, la presencia del sistema de compresión DDT es todavía más importante para
que el amplificador trabaje de forma continua y para evitar que –por sobrecarga– en
cada canal haya distorsión y se recorte la
señal (clipping). La constante operación del
detector de distorsión por sobrecarga, hace
que el interruptor automático se desconecte; mas si el circuito DDT está activado, el
problema se minimizará. Por esta razón, el
sistema de compresión DDT siempre debe
estar habilitado.
Generalmente, debe ajustarse hasta que se
iguale con el nivel de salida de la cadena de
audio (preamplificador, mezcladora, ecualizador, etc.). La posición de .775 voltios, corresponde a un nivel 0dBu; la de 1.4 voltios,
corresponde a +4dBu; y la de 26dB, es una
ganancia ajustable. Esto significa que con la
mínima ganancia pueden manejarse niveles
de hasta 2.5 voltios.
Preguntas frecuentes
¿Cuánta corriente de arranque requiere
un amplificador?
¿Puedo conectar un amplificador, aun con
diferente impedancia en cada canal?
Depende de varios factores; por ejemplo, el
tamaño del transformador, el voltaje de la línea, etc.; pero podemos decir que en el peor
de los casos, requiere de 150 amperios. Recuerde que esta corriente de arranque (inrush current), tal como lo indican los fabricantes de los propios amplificadores, sólo
dura 18mseg; así que no puede ser suministrada a un sistema de fusibles o breakers de
15 a 20 amperios, sin que estos componentes se lleguen a dañar.
Sí; cada amplificador estéreo, está diseñado como si se tratara de dos amplificadores
monofónicos independientes; es decir, los
canales no son interdependientes; si por
ejemplo en un canal se maneja una impedancia de 2 ohmios, en el otro se puede trabajar –sin problema alguno– con una impedancia de 8 ohmios.
¿Debo situar mis controles de nivel
en la escala máxima?
Esto depende de la ganancia del nivel de entrada. Los controles de nivel fueron creados
para usarse como atenuadores; por lo tanto,
no limitan la potencia del amplificador. Con
los controles de nivel al mínimo, se puede
obtener la máxima potencia del equipo; pero
en todo caso, esto depende del nivel de la
señal suministrada por la mezcladora.
¿Cómo puedo saber cuál es el mejor
nivel de sensibilidad?
¿Puedo conectar en paralelo las entradas
de mi amplificador, con la misma señal?
Sí; no hay ningún inconveniente. Si por
ejemplo se utiliza un simple cable “Y”, el amplificador funcionará perfectamente.
¿Debo utilizar el modo de operación monoparalelo o el modo mono-puente?
Par determinar esto, hay que fijarse en el
número de bocinas y en la impedancia total de este arreglo. Tal como dijimos en un
principio, si la impedancia total es de 4 ohmios o más, deberá usarse el modo monopuente (bridge-mono); y si la impedancia
es inferior a 4 ohmios, se aplicará el modo
mono-paralelo. Consulte las precauciones
que deben tenerse al realizar uno u otro
tipo conexión.
El ajuste de la sensibilidad de entrada, es
una función de la ganancia del amplificador.
56
ELECTRONICA y servicio No. 79
¿De qué calibre tiene que ser el alambre
que utilizaré para alambrar las bocinas?
Esto depende de la distancia que hay entre
el amplificador y las bocinas. Aunque existe
una fórmula para hacer los cálculos tomando en cuenta el factor de amortiguamiento
de las bocinas (damping factor), es más fácil apegarse a lo que indica una sencilla y
conservadora regla; señala que “los cables
del AWG #14 son apropiados para los primeros 3 metros, y que los conductores del
AWG #12 son ideales para distancias de 10
metros”. En sistemas de líneas distribuidas
de 70 voltios, normalmente el voltaje es alto
y la corriente es baja. Cabe la posibilidad de
utilizar entonces un alambre delgado, ya que
la potencia no disminuye notablemente pese
a que las corrientes sean bajas; por tal motivo, no hay problema alguno si se emplean
cables de calibre AWG #18.
¿Debo utilizar ventiladores externos
para enfriar mi equipo?
No es necesario; cada amplificador cuenta
con disipadores de calor de aluminio o con
ventiladores externos, para eliminar todo
el calor que se genera. Si frecuentemente
se corta la señal de audio por sobrecalentamiento, verifique el voltaje de entrada de
línea (no debe ser alto) o la impedancia total de bocinas (debe ser muy baja).
¿Qué es el IOC en equipos Crown?
IOC, significa “comparador de entrada y salida”. Este circuito, hace una comparación
entre la señal de salida y la señal de entrada
del amplificador; cualquier diferencia de ganancia que llegue a detectar, será considerada como distorsión; y si ésta es de 0.05%
o más, se encenderá un LED indicador.
¿Qué son los módulos P.I.P en Crown?
P.I.P., significa “procesador programable de
entrada”. Es una tarjeta opcional, que se in-
ELECTRONICA y servicio No. 79
serta en cualquier amplificador de la serie
Macro-tech, Com-tech o en los amplificadores Studio Reference. A la fecha, existe una
gran variedad de tarjetas PIP.
¿Qué es el sistema ODEP?
ODEP, son las siglas en inglés de “dispositivo
emulador de salida de protección”. En otras
palabras, ODEP calcula y retiene la potencia que el amplificador puede entregar y la
temperatura de los disipadores de calor. Si
el circuito de protección determina que las
etapas de salida están llegando a su punto
crítico o que no es posible disipar más calor, se limitará la etapa excitadora y –por lo
tanto– también la potencia de salida.
¿Qué significan las siglas VZ
en los amplificadores MA-3600VZ
y MA-5000VZ de Crown?
VZ, significa “impedancia variable”; este
concepto, registrado por Crown, se relaciona principalmente con la fuente de alimentación. En específico, se trata de una tecnología que permite obtener una gran potencia
de audio a partir de pequeños amplificadores. ¿Y cómo funciona? Veamos:
Punto 1
En primer lugar, la fuente de alimentación
debe ser grande; de lo contrario, no podrá
manejar los niveles de voltaje y de corriente que se necesitan para que el amplificador
entregue la máxima potencia posible cuando el valor de impedancia sea mínimo. Esto
puede lograrse con una fuente convencional, dotada con un transformador de gran
tamaño; pero de esta combinación, se obtiene un dispositivo más pesado, que ocupa mayor espacio, sufre calentamiento, etc.
Y como sabemos, el calor generado por los
amplificadores es una de las principales causas de daño en equipos de audio; todo el ca-
57
lor de la fuente y de los transistores de potencia, debe ser disipado.
Si la fuente cuenta con tecnología VZ,
esto puede lograrse; se reducirá el voltaje
aplicado a los transistores, cuando requieran
de menor voltaje; y al reducirse el voltaje,
se reducirá el calor. Siempre que el circuito
trabaje más frío, más potencia podrá manejarse sin riesgos en el amplificador.
Punto 2
Para controlar mejor el voltaje y la corriente demandados por la etapa de potencia de
salida, la fuente VZ se divide en segmentos;
y para determinar el valor de voltaje de la
fuente, se toma en cuenta la señal de audio.
El nivel promedio de la música, es siempre
mucho menor que el nivel de pico; esto significa que la fuente de alimentación no tiene que entregar siempre todo el voltaje que
puede generar.
Punto 3
La fuente VZ, puede ser vista como un par
de secciones. Cuando no se requiere de mucho voltaje, la fuente opera en modo paralelo para entregarlo en menor cantidad
y para entregar también menos corriente.
Los transistores de potencia se encuentran
fríos, porque no son forzados a disipar en
forma de calor el voltaje que no se utiliza.
Y cuando se requiere de mucho voltaje, los
interruptores de VZ cambian al modo serie
para producirlo en mayor cantidad y para
producir también más corriente. Tales condiciones, son parte de la operación normal
de la fuente VZ.
Punto 4
La señal de la etapa de salida nunca se pierde. Unos circuitos sensores, verifican la se-
58
ñal de salida y determinan el momento en
que los interruptores de VZ cambian de
modo. Los circuitos de switcheo, están diseñados para prevenir la distorsión cuando
se produce tal cambio.
Esta función de transferencia dinámica realizada por dichos circuitos, permite proteger la operación del equipo y hace
que la potencia del mismo coincida con la
carga aplicada. Recuerde usted, que este
modo de operación recibe el nombre genérico de “amplificación H”; y que la manera
de cambiar el voltaje, varía de una compañía a otra.
¿Qué diferencias hay entre los
amplificadores de la serie Crown,
y cuál es su aplicación típica?
En la industria de la música en general, se
usan los amplificadores Power-Base, PowerTech y Micro-Tech. Por ser portátiles, los dispositivos de la línea Macro-Tech se usan en
eventos musicales itinerantes.
Los amplificadores de la línea Com-Tech
y CSL, son útiles en instalaciones comerciales; por ejemplo, en salas de cine, supermercados, auditorios, etc.
Y los amplificadores Reference-Standard,
se utilizan en estudios de grabación.
¿Cuáles son las diferencias entre las
diversas líneas de amplificadores Crown?
Tal como se explicó en el apartado anterior,
de las características de cada una depende
su aplicación. Entre los amplificadores de algunas líneas, existen pequeñas diferencias;
se trata de detalles en el frente, y de ciertas
funciones; por ejemplo, en los amplificadores de la línea Macro-Tech se pueden insertar tarjetas P.I.P.; pero no es posible hacerlo
en los dispositivos de la línea Micro-Tech.
ELECTRONICA y servicio No. 79
Paquete 7
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No. 60
No. 59
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un número
sorpresa
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������������������
������������������������
S e r v i c i o
t é c n i c o
ANÁLISIS DE LOS 10
CIRCUITOS STK MÁS
COMUNES EN EQUIPOS DE
AUDIO
Javier Hernández Rivera
Los circuitos integrados de la serie
STK, son dispositivos de tipo híbrido;
es decir, se construyen con una
combinación de semiconductores,
resistencias, capacitores, etc., todos
ellos concentrados en un mismo
encapsulado de dimensiones
moderadas.
Debido a tal configuración, los
equipos que en sus sistemas utilizan
este tipo de circuitos, necesitan de
pocos dispositivos externos. Esto es
una ventaja para los fabricantes,
porque implica una reducción en
el tamaño y costo de los equipos;
pero obliga al técnico a actualizar y
profundizar sus conocimientos.
En el presente artículo, hacemos
un análisis de las estructuras y
aplicación de los 10 circuitos STK
más utilizados en componentes de
audio.
60
Principales características
de los circuitos STK
En la figura 1 se muestra el interior de un circuito integrado del tipo STK. Observe que la
mayoría de los componentes que se requieren para diseñar un amplificador, se encuentran en este módulo; precisamente por esto,
es un circuito económico y muy ligero.
Los circuitos STK se utilizan con frecuencia en equipos modernos de audio de alta
fidelidad, porque manejan gamas de potenFigura 1
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 2
apoyo, para efectuar la reparación de las
etapas de potencia en que se utilizan estos
componentes.
Los 10 circuitos integrados más
utilizados en equipos de audio
STK-402-070 y STK-402-120
cia desde mediana hasta muy alta y con una
distorsión armónica inferior a un 1% a plena
potencia. Para utilizarlos, se requiere de un
radiador de calor externo de tamaño adecuado. Sólo así, podrán funcionar en un razonable nivel de temperatura y no se dañarán por sobrecalentamiento (figura 2).
Enseguida describiremos los 10 circuitos
STK que con mayor frecuencia aparecen
en los equipos que llegan al banco de servicio. También veremos cierta información
que puede servir de referencia para conocer mejor el funcionamiento de estos dispositivos; y encontrará unos diagramas de
Circuitos integrados de tipo híbrido, que se
utilizan como doble amplificador de poder
de clase AB. Estos dos componentes, pertenecen a la familia de CI de poder de la serie
STK402-000 (que trabajan con potencias que
van desde 20Wrms hasta 120Wrms).
La potencia de trabajo de cada circuito integrado, se indica mediante los últimos tres
números de la matrícula que acabamos de
especificar.
El voltaje de alimentación de ambos elementos, es proporcionado por una fuente
de poder simétrica cuyo valor depende de
la potencia de trabajo de cada uno de ellos
(tabla 1). Estos dos circuitos integrados, son
amplificadores híbridos de potencia de audio; para fabricarlos, se usa un diseño optimizado de componentes miniaturizados que
Tabla 1
Estos productos están organizados por series, basándose en su capacidad de salida.
Concepto
Número de componente
STK402-020 STK402-030 STK402-040 STK402-050 STK402-070 STK402-090 STK402-100
Output 1 (10%/1 kHz) 20 W + 20 W 30 W + 30 W 40 W + 40 W
45 W +45 W
Output 2 (0.4%/20 Hz 15 W + 15 W 20 W + 20 W 25 W + 25W
to 20 kHz
30 W + 30 W 40 W + 40 W 50 W + 50 W
STK402-120
60 W + 60 W 80 W + 80 W 100 W + 100W 120 W + 120 W
60 W + 60 W
80 W + 80 W
Voltaje máximo
suministrado
(sin señal)
±30 V
±34 V
±38 V
±40 V
±50 V
±54 V
±57 V
±65 V
Voltaje máximo
suministrado
(6 ohms)
±28 V
±32 V
±36 V
±38 V
±44 V
±47 V
±50 V
±57 V
Voltaje recomendado
±19 V
±22 V
±25 V
±26.5 V
±30 V
±32 V
±35 V
±39 V
Empaque
ELECTRONICA y servicio No. 79
46.6 mm x 25.5 mm x 8.5 mm
59.2 mm x 31.0 mm x 8.5 mm
61
Figura 3
Estructura interna del circuito STK-402
8
4
TR7
R1
TR4
C1
1
TR1
R6
R4
2
R5
R2
TR15
TR14
R12
R10
TR13
R7
C2
R11
TR10
TR6
D1
TR11
TR12
TR8
TR3
R13
R8
TR5
R3
TR2
TR9
TR16
R14
R9
9
13
SUB
5
12
6
7
10
11
se basa en la tecnología de sustrato de metal aislado (creada por Sanyo). Se construyen en una placa de baja resistencia térmica, para que sus dimensiones sean lo más
reducidas posible.
Todas las terminales de los integrados de
la serie 402-000 son compatibles, dado que
14
15
estos elementos tienen en común la tecnología de fabricación (figura 3). Si usted no
consigue piezas de reemplazo exactamente
iguales a las originales, puede utilizar cualquiera de las dos que explicaremos en el siguiente apartado.
Figura 4
Ejemplo de aplicación del circuito STK-402
Ch.1
Ch.1
IN
1
Ch.1
NF
2
Ch.2
Pre
+VCC BIAS
4
Ch.1
+VE
5
7
8
9
Ch.2
+VE
10
SUB
Ch.2 Pre
SUB Ch.2 Ch.2
-VE -VCC GND NF
IN
15
14
13
12
11
10kΩ
6
Ch.1
-VE +VCC -VCC
3µH
100Ω
470pF
56kΩ
Ch.2 IN
3µH
Ch.2 OUT
4.7Ω
4.7Ω
+VCC
4.7Ω 0.1µF
4.7Ω 0.1µF
Ch.1 OUT
62
1kΩ
33µF
56kΩ
100µF
56kΩ
100Ω
10µF
3pF
10µF
3pF
1.8kΩ
220pF 2.2µF
100µF
33µF
56kΩ
2.2µF 220pF
1.8kΩ
1kΩ
470pF
Ch.1 IN
-VCC
ELECTRONICA y servicio No. 79
En la figura 4 aparece el diagrama de estos circuitos; y en la tabla 1, se indican sus
respectivos valores. Con toda esta información, usted podrá realizar la labor de diagnóstico.
STK-407-070 y STK-407-090
Estos dos componentes con diferente terminación, pertenecen a la serie STK407000. En el encapsulado de cada circuito
de esta familia, existen dos amplificadores
idénticos.
En sistemas de audio, ambos componentes se usan como amplificadores estereofónicos de potencia que trabajan en clase AB.
Respectivamente, liberan una potencia efectiva de 70Wrms y 90Wrms por canal con una
distorsión armónica inferior a un 1%. Los circuitos de esta familia, trabajan con un nivel
que va de 20Wrms a 120Wrms por canal y
STK-412-040 y STK-412-150
Figura 5
Diagrama de aplicación del circuito STK-407
100/50
C3304
C3303
100/50
82k
C3315
2200p
NP
2200p
10
C3331
NP
C3332
0. 1
YF
NP
10/35
R3331
560
10k
10/35 560
C3317 R3319
R3345
0. 1
YF
10
C3314NP
2. 2/50
C3320 3p
R3332
+
C3313
2. 2/50
R3318 82k
CH
C3318 R3320
YF 0. 1
C3333
D3354
82k
C3316
3p CH
R3317 82k
D3352
R3315
C3319
22k
D3351
D3353
R3330
D3302
R3316
D3301
W158 STB
+
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
IC3302
GND
L IN
L NF
BIAS
R NF
R IN
Pre + VCC
L OUT
R OUT
VCC
-VCC
-VCC
Pre - VCC
STK407 - 070B
IC3301
1
con distorsiones siempre menores a un 1%
a plena potencia.
Normalmente, la potencia que entrega
cada circuito integrado se especifica mediante los tres últimos números de su matrícula; y el valor del voltaje que necesitan
para poder entregar tal potencia, varía de
acuerdo con la potencia de trabajo. En la
figura 5 se muestra el diagrama de aplicación de estos dos circuitos. Para que el STK
407-070 pueda entregar su potencia efectiva, debe recibir un voltaje positivo y negativo máximo de ±50VCD.
Las terminales de los circuitos integrados de esta familia (serie STK 407-000) son
compatibles entre sí. Gracias a esto, para
sustituir cualquiera de los dos componentes no se necesita forzosamente de un integrado que tenga la misma terminación
numérica; puede usarse un dispositivo de
mayor potencia.
Circuitos integrados híbridos que contienen dos amplificadores de potencia de audio. Dos fuentes de voltaje simétrico que
se conmutan electrónicamente dentro de
cada CI, generan el voltaje de alimentación
de estos amplificadores. De esta manera,
se optimizan la potencia y la eficiencia de
ambos componentes; y por lo tanto, pueden funcionar como amplificadores de poder de clase H.
Cuando el amplificador trabaja con bajo
volumen, la sección de potencia se alimenta con la fuente de voltaje baja. Y cuando el
volumen aumenta, se alimenta con el voltaje alto. El valor del voltaje proporcionado
por la fuente de poder de bajo voltaje (±VL)
y por la fuente de poder de mayor voltaje
(±VH) se especifica en la tabla 2.
Estos valores dependen de los tres números finales (cifra significativa) de la matrícula del circuito integrado que se esté usando.
Tabla 2
Estos productos están organizados por series, basándose en su capacidad de salida.
Número de componente
Parámetros
STK412-090
STK412-000 STK412-010 STK412-020
STK412-030
50 W + 50 W
[0.8 %]
60 W + 60 W
[0.8 %]
70 W + 70 W
[0.8 %]
80 W +80 W
[0.8 %]
100 W + 100W 120 W + 120 W 150 W + 150 W 180 W + 180 W
[0.8 %]
[0.8 %]
[0.7 %]
[0.7 %]
Voltaje máximo
suministrado
(sin señal) VH
±60 V ±65 V
±65 V
±69 V
±73 V
±80 V
±84 V
±95 V
±95 V
Voltaje máximo
suministrado
(sin señal) VL
±41 V
±42 V
±44 V
±45 V
±46 V
±51 V
±61 V
±60 V
Voltaje
recomendado VH
±37 V
±39 V
±43 V
±45 V
±51 V
±54 V
±57 V
±54 V
Voltaje
recomendado VL
±27 V
±29 V
±30 V
±32 V
±34 V
±36 V
±38 V
±37 V
6 Ohms
4 Ohms
Output
(20 Hz to 20 kHz)
[THD]
Impedancia
recomendada
Empaque
8 Ohms
64 mm x 36.5 mm x 8.5 mm
STK412-040
STK412-150
STK412-170
78 mm x 44 mm x 9 mm
Recommended load impedance 8 Ω 6 Ω 4 Ω
Package 64 mm x 36.5 mm x 8.5 mm 78 mm x 44 mm x 9 mm
Observe en la misma figura, que dichos números no tienen relación directa con la potencia proporcionada por este CI (tal como
sucede en el caso de otros circuitos que hemos descrito). Con el fin de entender mejor
el funcionamiento de estos dispositivos, en
la figura 6 se incluye su diagrama interno.
La información que el técnico requiere
para hacer la inspección del amplificador,
se encuentra en el diagrama esquemático
que aparece en la figura 7.
Compatibilidad en la familia
de estos circuitos integrados
Otro aspecto que tienen en común los circuitos STK-412-040 y STK-412-150, son las funciones que realizan sus terminales; y como
éstas trabajan con potencias de 50Wrms a
180Wrms por canal, cualquiera de los dos
componentes puede sustituirse con base en
la información especificada en la tabla 2.
64
STK-442-130
Circuito de alto poder, que pertenece a la serie STK 442-000. Es un dispositivo que contiene dos amplificadores de alta potencia en
el mismo encapsulado, y que puede liberar
más de 130Wrms por canal con una distorsión inferior a un 1%.
En la figura 8 se muestra una de las tantas
aplicaciones de este componente de alto poder. Los amplificadores que usan este tipo de
circuito, normalmente cuentan con circuitos
de protección contra sobrecargas y circuitos
de protección contra altas temperaturas. Estos elementos de protección se conectan al
sistema de control del aparato, con el fin de
tomar las medidas de seguridad convenientes; por ejemplo, apagar el aparato cuando
haya algún problema en la etapa amplificadora de alto poder; o bien, por medio del circuito de protección térmica, permitir que se
active un ventilador estratégicamente colo-
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 6
1
R41
Estructura interna del circuito STK-412
TR41
13
TR1
D2
TR2
D12
TR19
TR9
R3
R13
TR6
TR16
Comparator
TR12
TR11
3
D42
C2
C1
14
TR3
R1
15
TR4
C12
TR8
R4
TR20
TR10
TR18
R14
R5
C11
D43
R11
TR14
2
D41
TR13
R15
D51
16
R6
TR5
R2
D1
R16
TR17
TR7
R12
R17
R7
5
D53
TR15
D52
12
4
Comparator
TR51
7
R51
SUB
6
9
18
17
10
11
8
Figura 7
Ejemplo de una aplicación del circuito STK-412
STK412-000 Series
1
2
3
4
5
6
8
7
*1
9
*1
11
10
*1
*1
12
56kΩ
13
14
15
16
17
100pF
18
100pF
56kΩ
3pF
+VH
+VL
100Ω
/1W
100µF
/63V
100µF
/50V
GND
--VL
--VH
GZA
15X
1.5kΩ
/1W
GZA
15X
100µF
/100V
1.5KΩ
/1W
100µF
/50V
100µF
/63V
2.2µF
/50V
33kΩ
3pF
560Ω
100µF
/10V
560Ω
100µF
/10V
56kΩ
100Ω
/1W
Ch.2 IN
470pF
2.2µF
/50V
56kΩ
3µH
GND
470pF
1kΩ
3µH
4.7Ω
100µF
/100V
1kΩ
0.1µF
4.7Ω
/1W
4.7Ω
/1W
0.1µF
Ch.1 IN
Ch.2 OUT
GND
Ch.1 OUT
4.7Ω
SUB.GND
ELECTRONICA y servicio No. 79
65
Figura 8
IC501
�����
����
���������
����
����
��������
����������������
�
����
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�
�����
����
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���
��������
����������������
����
�
����
�
�
���
IC501
�
�����
���������
�����
����
�����
���
����
�
�
���
�
������
SENSOR
BOARD
cado en el radiador de calor (este dispositivo
sirve para enfriar al circuito de alto poder,
cada vez que se aproxima a una peligrosa
temperatura de operación).
En algunos casos, la salida de audio se
conecta a otro circuito que se encarga de
activar al ventilador cuando aumenta el
volumen. Es una manera de evitar que el
circuito de alto poder se caliente en exceso cuando el aparato de audio sea utilizado con altos niveles de volumen y durante
lapsos muy largos.
Apóyese en el diagrama de este componente (vea nuevamente la figura 8), cuando
tenga que hacer un diagnóstico de su estado.
Y no olvide que para reparar etapas de alto
poder, debe llevar a cabo una inspección y
66
prueba minuciosas de los componentes externos de este circuito; sólo así, evitará dañar al componente nuevo (que normalmente es muy costoso).
STK-4162 II
Es un doble amplificador de poder de audio,
cuya alimentación proviene de una fuente
simétrica. Proporciona una potencia mínima
de 35Wrms por canal, con una distorsión extrema de 0.4% a la máxima potencia.
Los integrados con matrícula STK4102
II, STK4162 II y STK4101V son compatibles
terminal por terminal, en un rango de potencias que va de 6W a 50W. La asignación
de terminales del encapsulado pequeño, es
ELECTRONICA y servicio No. 79
Tabla 3
Especificaciones
Niveles máximos: at Ta = 25°C
Parámetros
Símbolo
Voltaje máximo suministrado
Condiciones
Niveles
Unidad
VCC max
± 45
V
qj-c
2.1
°C/W
Temperatura de función
Tj
150
°C
Temperatura de operación
Tc
125
°C
Tstg
- 30 a +125
°C
2
s
Resistencia térmica
Temperatura
Tiempo disponible para
corto-circuito
ts
VCC = ± 30V, RL= 8W,
f = 50Hz, Po = 35W
Condiciones de operación recomendadas at Ta = 25°C
Parámetros
Voltaje máximo suministrado
Resistencia
Niveles
Unidad
VCC
± 30
V
RL
8
Ohms
Símbolo
igual a la del encapsulado que se usa en los
circuitos de la serie STK4101 II.
Este encapsulado tiene un excelente desempeño en el circuito, y puede trabajar a
una temperatura máxima de 125°C (tabla 3).
Además, cuenta con un circuito de muting
para tener control absoluto sobre el encendido y apagado del CI.
En la figura 9 se muestra el diagrama interno de este dispositivo híbrido; y en la figura 10, aparecen el diagrama de aplicación
y la placa de circuito interno recomendados
por el fabricante para que se arme el prototipo del amplificador.
Condiciones
métrica; es decir, lo alimenta una fuente que
entrega un voltaje positivo y un voltaje negativo que son de igual valor.
Figura 9
Diagrama interno de un dispositivo STK-410
STK-4182 II
El circuito integrado STK4182 corresponde a
un doble amplificador de poder, que puede liberar una potencia de audio mínima de 45W
+ 45W eficaces con una distorsión máxima
de 0.4%. Tiene 18 terminales, y su voltaje de
alimentación es generado por una fuente si-
ELECTRONICA y servicio No. 79
67
Tabla 4
Características de operación
at Ta = 25°C, VCC = ± 33.5V, RL = 8 Ohms, Rg = 600 Ohms, VG = 40dB,
RL: no incluido
Parámetros
Símbolo
Condiciones
Mínimo
Tipo
Máximo
Unidad
40
100
mA
Quiescent current
ICCO
VCC = ± 43.5V
20
Output power
Po (1)
THD = 0.4%,
f = 20Hz to 20kHz
45
W
50
W
Po (2)
Total harmonic distortion
THD
VCC = ± 30.5V, THD = 1.0%,
RL = 4 Ohms, f = 1kHz
0.3
%
fl y fH
PO = 1.0W, f = 1kHz
20 a 50 K
Hz
rj
PO = 1.0W, +0 –3 dB
55
Kohms
Output noise voltage
VNo
P O = 1.0W, f = 1kHz
Neutral voltage
VN
VCC = ±43.5V, Rg = 10Kohms
-70
Voltaje de enmudecimiento
VM
VCC = ± 43.5V
-2
Frequency response
Input impedance
En la tabla 4 se brinda información sobre
el funcionamiento de este circuito integrado. Los integrados con matrícula STK4102 II,
STK4182 II y STK4101V son compatibles en
un rango de potencia que va de 6W a 50W.
La asignación de terminales del encapsulado pequeño, es igual a la del encapsulado
1.2
mVrms
0
+70
mV
-5
-10
V
que se usa en los circuitos de serie STK4101
II. El encapsulado pequeño utiliza un circuito de muting, para controlar el encendido y
apagado del circuito integrado.
Por su avanzado diseño, el circuito STK4182 II es de tipo híbrido y de alta eficiencia
energética; y trabaja de manera excelente,
Figura 10
Diagrama de aplicación del circuito STK-410
68
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 11
Diagrama interno
de un dispositivo
STK-418
aun en condiciones extremas (el fabricante
garantiza que puede trabajar a una temperatura máxima de 125°C).
Si tiene que hacer pruebas para diagnosticar el estado de la etapa del amplificador
de poder, consulte el diagrama esquemático que aparece en la figura 11.
STK-4211 II = STK-4421 II
Se trata de dos circuitos equivalentes, que
trabajan como amplificadores de poder de
Figura 12
Diagrama
interno de un
dispositivo
STK-4211 o
STK-4421
ELECTRONICA y servicio No. 79
69
dos canales que entregan un mínimo de
70Wrms por canal; es decir, de cada circuito se obtienen al menos 140Wrms.
En ambos componentes, la distorsión a
plena potencia es de apenas un 0.4%. Tienen 18 terminales, y se alimentan por medio de una fuente de voltaje simétrico. En la
Tabla 5 se brinda información sobre su funcionamiento. La disposición de sus terminales, los hace compatibles con los circuitos
STK4201 V y STK4141.
En la figura 12, se aprecia que su diseño
tiene muchas semejanzas. Contienen un
circuito de muting, especialmente diseñado
para evitar que ocurran disparos erráticos
por ruido en su encendido y apagado.
Si tiene que hacer pruebas para diagnosticar el estado de la etapa del amplificador
de poder, consulte el diagrama esquemático que aparece en la figura 13.
Comentarios finales
La información proporcionada en el presente artículo, es una guía que puede servirle de referencia para cuando tenga que reparar la sección final de poder incluida en
alguno de los circuitos integrados que hemos descrito.
Recuerde que los modernos equipos de
audio, normalmente traen circuitos de protección en su etapa final de potencia; y que
cada aparato tiende a protegerse, cuando
aparece un problema en esta sección.
Lo invitamos a que consulte en números
anteriores de esta revista, los artículos sobre
fallas ocurridas en sistemas de audio modernos. Y por supuesto, que esté pendiente
de los nuevos materiales que publicaremos
sobre el tema.
Figura 13
Ejemplo de aplicación del circuito ( Amplificador de poder
AF 70W mínimo 2-Canales)
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una PC, utilerías y programas de diagnóstico.
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S e r v i c i o
t é c n i c o
Sistemas informáticos
CONSEJOS PARA EL SERVICIO
A COMPUTADORAS
PORTÁTILES
Leopoldo ParrraReynada
El monitor no lo hace todo
El presente artículo, es un extracto
de la lección 19 del CURSO BÁSICO
DE REPARACIÓN Y ENSAMBLADO
DE COMPUTADORAS PC. En esta
obra los temas se explican con gran
sencillez y abundantes ejemplos
gráficos para facilitar la comprensión.
Y, para apoyar directamente el
trabajo de campo, en el CD-ROM
que se entrega con la lección 1,
se incluyen diversas utilerías, así
como la interfaz y la introducción
de un minicurso multimedia en
10 lecciones, el cual se descarga
gratuitamente de Internet (www.
computacion-aplicada.com), en
el que se incluyen explicaciones
interactivas, videoclips, animaciones
e información en documentos PDF.
72
Aparentemente, la estructura interna de un
monitor de computadora es sencilla; sobre
todo si la comparamos con la de otros aparatos electrónicos modernos (por ejemplo, una
grabadora de video o un televisor común).
Esto se debe a que los monitores modernos
casi no manipulan en su interior las señales; todos los voltajes que se necesitan para
la expedición de imágenes, son enviados directamente por la tarjeta de video (un poco
más adelante, hablaremos sobre ella).
En realidad, la parte más importante de
un monitor de computadora es el tubo de
rayos catódicos o TRC. Este dispositivo convierte las señales y los voltajes que vienen
desde la unidad central de procesamiento
(CPU), en una imagen coherente (figura 1).
Pero para que un TRC pueda funcionar,
es preciso alimentarlo con las señales y los
voltajes especificados en la figura anterior;
entonces, debe estar rodeado por circuitos
auxiliares que suministren todo lo necesario
para que el monitor trabaje adecuadamen-
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 1
El principio de operación de un monitor tradicional gira alrededor de un elemento denominado “Tubo de Rayos Catódicos”
(TRC), el cual convierte una serie de señales eléctricas en información luminosa que el espectador interpreta como imágenes.
En el extremo izquierdo del tubo, tenemos tres “cañones electrónicos”, uno para cada color primario (rojo, verde y azul);
los cuales producen un flujo de electrones de mayor o menor intensidad dependiendo de la señal eléctrica que se les aplique.
Estos electrones se envían a gran velocidad hacia la pantalla, pero antes de llegar a ella, encuentran una placa metálica
perforada denominada “máscara de sombras”, la cual garantiza que el rayo de cada color caerá sobre los puntos de fósforo del
color correspondiente.
Cuando el flujo electrónico choca con el fósforo grabado en la parte interna del cristal del tubo, produce un punto luminoso
del color correspondiente. La mezcla óptica de los puntos de colores rojos, verdes y azules produce en la pantalla del monitor
imágenes de alta calidad.
te. En la figura 2 se muestra el diagrama a
bloques típico de un monitor de PC; analicemos cada una de sus secciones.
que se obtengan imágenes de calidad en el
monitor de la computadora.
¿Qué hace una tarjeta de video?
Tarjeta de video
Aunque parece ilógico, lo primero que estudiaremos del monitor es precisamente
esta placa (figura 3). Se trata de un elemento externo, que la mayoría de las veces no
es fabricado por la compañía que construye el monitor.
Enseguida veremos que la correcta operación de esta tarjeta es indispensable para
Esta placa, hace la diferencia entre el “sencillo” mundo analógico de los monitores convencionales y el complejo mundo digital de
la unidad central de procesamiento (CPU)
de la PC. Seguramente, recordará que varias veces mencionamos que las computadoras modernas manejan toda su información en forma de “unos” y “ceros” (lógica
binaria); aunque este tipo de codificación es
ideal para el procesamiento de datos, no lo
Figura 2
Diagrama a bloques de un monitor convencional basado en TRC.
�
�
Manejo
de
color
�
Amplificadores
de
color
VY HY
V-Sync
Oscilador
V
Excitador
V
Salida
V
H-Sync Oscilador
H
Excitador
H
Salida
H
Sc
re
en
HV
Focus
Diagrama a bloques
general de monitor VGA típico
FBT
Control de sistema
Fuente de poder
es tanto para el despliegue de los mismos
en el monitor.
Cuando los monitores eran monocromáticos y sólo podían expedir información alfanumérica, resultaba adecuado usar –por
ejemplo– un “uno” para representar un punto brillante en la pantalla; y un “cero”, para
representar una zona oscura. Pero conforme
fueron aumentando la resolución y profundidad de colores de los monitores en la pla-
Figura 3
Puesto que en la tarjeta de video se genera la señal
que finalmente llega al monitor para ser desplegada,
conviene estudiar la operación y características de
ambos elementos.
taforma PC, ya no fue posible presentar imágenes adecuadas únicamente con estos dos
niveles de voltaje; las tarjetas de video tuvieron que evolucionar, para poder manejar el
nuevo tipo de información requerida.
Y entonces, estas placas fueron en un
principio poco más que unos simples convertidores de digital a analógico –que tomaban los datos binarios provenientes del
microprocesador, y los convertían en las señales análogas necesarias para la correcta
excitación del monitor (figura 4). Sin embargo, este arreglo tenía un pequeño “defecto”:
el microprocesador principal, tenía que hacer casi todos los cálculos requeridos para
el despliegue en pantalla; de tal suerte, por
estar ocupado en esto, dicho circuito no podía efectuar labores más importantes.
Las tarjetas aceleradoras
El problema recién expuesto, motivó la creación de las llamadas “tarjetas aceleradoras
de video”. En estas placas, se colocó un circuito integrado capaz de realizar una bue-
74
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 4
Originalmente, la
tarjeta de video sólo
convertía las señales
digitales en señales
analógicas. De esta
forma, eran obtenidos
los voltajes necesarios
para excitar al monitor.
Microprocesador
Señal R
Convertidor
digital/analógico
Señal G
Señal B
Tarjeta de video
na parte de los cálculos que antes hacía el
microprocesador principal; y así, éste fue liberado de tal obligación y por fin pudo utilizarse para tareas más complejas.
La incorporación de este pequeño procesador auxiliar en la tarjeta de video, obligó
a incluir también otros elementos indispensables para el procesamiento de los datos;
y esos elementos, son los bloques de memoria, la señal de reloj interna, los buses
de comunicación, etc. A partir de ese momento, se hizo indispensable que la tarjeta de video contara con tales componentes,
para obtener imágenes de calidad en el monitor de la PC.
Y actualmente, debido a que los usuarios exigen que las imágenes tengan cada
vez mayor calidad, en las tarjetas de video
se colocan sofisticados procesadores de señal –chips de video– formados por millones
o decenas de millones de transistores (figura 5). Esto significa, al menos en teoría, que
Figura 5
Los chips de video modernos, sofisticados procesadores
de señal, se construyen con decenas de millones de
transistores dedicados exclusivamente al manejo de la
señal de imagen.
ELECTRONICA y servicio No. 79
en las placas existe un microprocesador casi
tan poderoso como el que realiza el principal procesamiento de datos en la máquina;
pero no es así, ya que el chip de video es
un circuito que se ha optimizado para que
realice una sola función: expedir imágenes;
en cambio, el microprocesador central del
equipo tiene una enorme flexibilidad y es de
aplicación general.
La cuestión de la memoria
La presencia de los procesadores de señal
descritos en el apartado anterior, ha obligado a los fabricantes a colocar cada vez mayor cantidad de memoria en las tarjetas de
video. A principios de la década de 1990,
la tarjeta de video más común tenía apenas 256 a 512KB de RAM; en la actualidad,
Figura 6
Los modernos juegos para computadora, demandan una
enorme potencia de los circuitos de manejo de video. Sólo
así, se pueden reproducir imágenes de alta resolución en
movimiento.
75
las placas más sencillas poseen aproximadamente 16MB; y las más avanzadas, hasta 256MB. Estas últimas permiten desplegar
imágenes con resolución fotográfica, aun y
cuando se muevan a gran velocidad (como
en el caso de los juegos de computadora).
Tomando en cuenta que ninguna aplicación “normal” (procesador de texto, base de
datos, hoja de cálculo, presentación de proyectos para negocios, etc.) requiere del rápido despliegue de imágenes en alta resolución, podemos afirmar que los juegos para
PC son el verdadero detonante del desarrollo de chips de video cada vez más veloces
y poderosos (figura 6).
En las tarjetas de video, pueden utilizarse
diversas tecnologías de memoria: RAM común, RAM de video (VRAM), memoria tipo
DDR y DDR2, etc. En revistas y páginas web
especializadas, se publican constantemente los resultados de pruebas de desempeño
aplicadas a diferentes módulos de memoria; consulte estos medios, para estar seguro de lo que realmente necesita la tarjeta de
video en cuestión.
madre de tipo “todo en uno”, que reciben
este nombre porque alojan a las tarjetas de
video, módem, audio y red (figura 7). Aunque
esta concentración de componentes en una
sola placa es muy conveniente para ciertos
casos, existe un detalle que pocos fabricantes mencionan: la porción de memoria utilizada por la tarjeta de video, se extrae de los
módulos de RAM que el usuario instala en
su sistema; si por ejemplo una máquina tiene un módulo de 128MB de RAM, y se asignan 32MB a la tarjeta de video, sólo quedarán 96MB libres para que trabaje el sistema
operativo y los demás programas instalados
en el equipo; naturalmente, esto se traduce en una disminución del desempeño general del aparato.
Por tal motivo, asegúrese que en este tipo
de tarjetas madre haya un mínimo de 256MB
de RAM; así podrá asignar una buena cantidad al video, y habrá espacio suficiente para
que corran sin problemas el sistema operativo y todas sus aplicaciones.
¡Cuidado con las tarjetas madre
de tipo “todo en uno”!
Las tarjetas de video modernas se insertan
en una ranura AGP, especialmente diseñada para el manejo de información de video.
Fíjese en la velocidad de operación que permite esta ranura; tenga en cuenta que existen ranuras AGP de tipo normal, 2X, 4X y 8X;
mientras mayor sea el número, más rápido
será el flujo de datos entre el microprocesador y la tarjeta de video (figura 8).
Con respecto al asunto de la memoria de video, cabe hacer la siguiente aclaración: últimamente se han popularizado las tarjetas
Figura 7
Para hacer su trabajo de procesamiento de imágenes, las
tarjetas de video incluidas en las motherboard de tipo “todo
en uno” utilizan parte de la RAM básica del equipo.
Los conectores de la tarjeta de video
Figura 8
Para aprovechar
mejor la tarjeta
de video,
asegúrese
que la tarjeta
madre tenga
una ranura AGP
tipo 8x.
76
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 9
Figura 10
Algunas tarjetas de video incluyen una salida para
conectarse al televisor.
El conector tipo “D” de 15
terminales, es el más
empleado en el mundo
de los monitores
modernos.
Conectores tipo “D”, con 15 terminales
Por otra parte, cabe señalar que las tarjetas
de video cuentan, por lo general, con conectores de salida tipo “D” de 15 terminales (figura 9). Estas salidas sirven para cualquier monitor perteneciente al estándar VGA
o superior.
En la tabla 1 se muestra la disposición de
terminales de este tipo de conectores, y la
señal que sale de cada una de ellas.
ciones ante un público más o menos numeroso; permiten que desde la PC se envíen
las imágenes hasta el monitor de un televisor de grandes dimensiones o hasta un
proyector de TV; de esta manera, se evita
la necesidad de usar el monitor de la propia computadora (cuya pantalla llega a medir cuando mucho 17”) o la difícil tarea de
conseguir un proyector que maneje la señal
de esta máquina.
Conector DVI
Conectores de salida para
señal de televisión
Algunas tarjetas de video también incluyen conectores de salida directa para señal de TV.
Estos conectores, que pueden ser de tipo
convencional (RCA) o tipo S-Video (figura
10), son muy útiles para realizar presenta-
Tabla 1
Salida de video VGA
Pin
Señal
Pin
Señal
1
Señal de reloj
9
[KEY]
2
Señal de verde
10
Nivel tierra-Sync
3
Señal de azul
11
Monitor ID - Bit 1
4
Identificación del monitor
12
Monitor ID - Bit 0
5
Nivel de tierra
13
Sincronía horizontal
6
Nivel tierra-rojo
14
Sincronía vertical
7
Nivel tierra-verde
15
Sin conexión (reservada)
8
Nivel tierra-azul
ELECTRONICA y servicio No. 79
La gran aceptación de los monitores planos
tipo LCD, motivó el surgimiento de un conector especial que permite expedir directamente las señales de tipo digital.
Fue necesario crear este conector extra,
porque los monitores LCD no manejan señales análogas para excitar sus pixeles; más
bien, requieren de señales binarias. Por lo
tanto, si finalmente en el monitor las señales análogas son convertidas en binarias (figura 11A), ¿para qué hacer una conversión
inversa en la tarjeta de video? (tomando en
cuenta que esta placa es una etapa previa
al despliegue).
En vez de que en la tarjeta de video las señales binarias fueran transformadas en análogas, se optó por adaptar una salida digital
directa que enviara los datos en un formato con el que fuese posible manejarlos en el
monitor LCD (figura 11B).
77
�
Tarjeta de video
CPU
Datos digitales
���
Datos analógicos
�
���
Tarjeta de video
CPU
Datos digitales
������
�������
Salida DVI
Figura 11
�
Si usted o su cliente desean adquirir un
monitor de este tipo, asegúrese que la tarjeta de video cuente con este nuevo conector
digital; se conoce como DVI (figura 11C).
Señales que salen de
la tarjeta de video
Para explicar esto, nos basaremos en el uso
del tradicional conector de 15 terminales
descrito en la tabla 1.
por lo menos uno de los tres colores primarios de un tubo de imagen.
En la figura 13 se representa esta señal
de barras; y debajo de ella, aparece la señal de video correspondiente a los colores
rojo, verde y azul (RGB); todavía más abajo, se localizan estas señales pero visuali-
Figura 12
El patrón de barras de color permite visualizar fácilmente
las señales individuales de rojo, verde y azul.
Patrón de barras de color estándar
Si el monitor expide por ejemplo un patrón
de barras de color estándar como el que
aparece en la figura 12, notará usted que comienza con una barra de color blanco, seguida por una amarilla, una cian, una verde,
una violeta, una azul y una roja.
Se eligieron estos colores, porque cada
uno implica la presencia o ausencia total de
78
ELECTRONICA y servicio No. 79
Figura 13
Señales de rojo, verde y azul, obtenidas directamente en la salida del conector tradicional de 15 terminales.
Blanco
Amarillo
Cian
Verde
Morado
Azul
Rojo
Señal R
Señal G
Señal B
Señal R
Señal G
zadas por medio de un osciloscopio (se han
tomado directamente de las salidas R-G-B
del conector de la tarjeta de video, teniendo de referencia las líneas GND-R, GND-G
y GND-B).
Señal B
Figura 14
Para que sea correcta la forma de las imágenes
desplegadas, se envían pulsos de sincronía horizontal (A)
y vertical (B).
Señales para sincronía de imagen
En forma de un tren de pulsos de alta frecuencia que sirve para realizar la sincronía
horizontal (figura 14A), la tarjeta de video
proporciona al monitor las señales que se
necesitan para sincronizar la imagen. También le proporciona un segundo tren de pulsos de frecuencia mucho menor, que sirve de
señal de sincronía vertical (figura 14B).
Con su correspondiente referencia de
“tierra”, tanto el patrón estándar de barras
de color como la señal de video RGB y los
dos tipos de trenes de pulsos que acabamos de mencionar, son todo lo que requiere el monitor para expedir imágenes en su
pantalla.
A
B
FORMA DE PEDIDO
Nombre
Apellido Paterno
Profesión
Apellido Materno
Empresa
Cargo
Teléfono (con clave Lada)
Fax (con clave Lada)
Correo electrónico
Domicilio
Colonia
C.P.
Población, delegación o municipio
FORMAS DE PAGO
Estado
FORMA DE ENVIAR SU PAGO
Giro Telegráfico
Notificar por teléfono o correo electrónico todos sus datos y el número de giro telegráfico.
Giro postal
Enviar por correo la forma de suscripción y el giro postal.
Depósito Bancario en
BBVA Bancomer
Cuenta 0451368397
Enviar forma de suscripción y ficha de depósito por fax o correo electrónico. Anote la fecha
de pago:
población de pago:
Solicite a la cajera del banco que marque en la
operación su número de referencia
MUY IMPORTANTE PARA QUE PODAMOS
IDENTIFICAR SU DEPOSITO:
INSTRUCCIONES PARA LLENAR EL DEPOSITO BANCARIO (SI ES QUE UTILIZA ESTA FORMA DE PAGO)
Banco
DEPOSITO / PAGO
Cruce sólo una opción y un tipo.
Opciones:
Tipos:
Número de Cheque
Efectivo y/o Cheques Bancomer
1 Cuenta de Cheques
Referencia
6 3 5 7 4 1 7
2 Inv. Inmdta./Nómina/Jr.
Cheques de otros Bancos:
En firme
Al Cobro
1 El País
5 Plancomer Mismo Día
6 Plancomer Día Siguiente
3 Canadá
2 E.U.A.
Resto del
4 Mundo
Clase de Moneda:
3.
días
Día
Mes
Año
7.
Tipo de Cambio
$
Convenio CIE
$640.00
Importe Cheques
$
Especificaciones: Los Documentos son
recibidos salvo buen cobro. Los
Docuementos que no sean pagados, se
cargarán sin previo aviso. Verifique que
los
Documentos
todos
estén
debidamente endosados. Este depósito
está sujeto a revisión posterior.
$
8.
Importe Efectivo
$
$
$
$
9.
Al Cobro
Fecha:
Importe Moneda Extranjera
$
5.
6.
Suma
En firme
0 4 5 1 3 6 8 3 9 7
Importe
$
$
7 Planauto
8 Hipotecario
Moneda Nacional
No. de cuenta
$
1.
2.
4.
Cheques Moneda Extranjera sobre:
3 Tarjeta de Crédito
4 Depósito CIE
Dólares
Plaza
Centro Nacional de Refacciones, S.A. de C.V.
$
TotalDepósito/Pago
$
100
635741
7
Clave
Precio
Centro Nacional
de Refacciones, S.A. de C.V.
Sur 6 No. 10, Col. Hogares
Mexicanos, Ecatepec de Morelos,
Estado de México, C.P. 55040
Teléfono (55) 57-87-35-01
Fax (55) 57-70-86-99
clientes@electronicayservicio.com
www.electronicayservicio.com
Las áreas sombreadas serán requisitadas por el Banco.
SELLO DEL CAJERO AL REVERSO
Subtotal
Ventas directas en el Distrito Federal:
Referencia CIE
BBVA BANCOMER, S.A.,
INSTITUCION DE BANCA MULTIPLE GRUPO FINANCIERO
Av. Universidad 1200 Col. Xoco03339 México, D.F.
Cantidad
$640.00
Guía CIE
Concepto CIE
9 Servicio a pagar:
Indique el producto que desea
Para envíos por correo diríjase a:
(anótelos, son datos muy importantes, para llenar la forma observe el ejemplo).
BBVA
T
TIENDAS
Tu solución en electrónica
y el número de referencia de su depósito:
Nombre del Cliente:
En los productos indicados diríjase a:
Gastos de envío
República de El Salvador No. 26,
México, D.F. Tel. 55-10-86-02
México, D.F.
$100.00
Total
BANCO
Anotar el número de referencia de su depósito (éste es un ejemplo)
PRÓXIMO NÚMERO (80)
Perfil tecnológico
• ¿Qué hay en un reproductor de CD?
Noviembre 2004
Temas para el estudiante
• Fundamentos de electrónica digital. Tercera de cuatro partes
Búsque
la con
su dist
ribuido
r
habitua
l
Nuevas tecnologías
• Descripción general de los circuitos de un televisor de alta
definición (HDTV)
Servicio técnico
• Fallas relacionadas con el microcontrolador en televisores y
retroproyectores
• Descripción de funciones y fallas en el circuito jungla Chip T4
• Cámaras de video de 8mm. Análisis y solución de fallas en la
sección de video
• Procedimiento práctico para determinar fallas en el fly-back
• Guía rápida para diagnosticar equipos de audio Panasonic
Sistemas informáticos
• La tarjeta de video en el estándar PC
Diagrama
Nota importante:
Puede haber algunos
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de los artículos, si los
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necesario.
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