INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO DIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONAL DIRECCIÓN TÉCNICA DOCENTE DEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM Manual del Protagonista Mantenimiento a equipos electrodomésticos de línea marrón. Especialidad Modo de Formación Electrónica Técnico General Febrero 2017 INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO Cra. Loyda Barreda Rodríguez Directora Ejecutiva Cro. Walter Sáenz Rojas Sub Director Ejecutivo Cra. Daysi Rivas Mercado Directora General de Formación Profesional COORDINACIÓN TÉCNICA Cra. Mirna Ileana Cuesta Loáisiga Responsable Departamento de Currículum Febrero 2017 ÍNDICE Pág. BIENVENIDA AL PROTAGONISTA .................................................................................................. 2 RECOMENDACIONES ....................................................................................................................... 3 Objetivo general: ............................................................................................................................... 4 Objetivos específicos: ...................................................................................................................... 4 UNIDAD I: Mantenimiento a equipos radio receptores. ................................................................ 5 1 Filtros pasivos. ............................................................................................................................ 5 1.1 Filtros pasa bajos. ...................................................................................................................... 5 1.2 Filtros pasa altos. ....................................................................................................................... 6 1.3 Filtros pasa bandas. ................................................................................................................... 6 2 Circuitos analógicos con Transistores (BJT y FET). .............................................................. 7 2.1 Interruptor electrónico. ............................................................................................................ 11 2.2 Amplificadores en AC y DC. .................................................................................................... 13 2.2.1 Amplificadores de pequeña señal con BJT........................................................................ 13 2.2.2 Amplificadores de pequeña señal con FET........................................................................ 22 2.3 Multivibradores. ........................................................................................................................ 23 Para saber más ................................................................................................................................ 25 3 Circuitos analógicos básicos con Op-Amp’s. ....................................................................... 27 3.1 Amplificadores. ......................................................................................................................... 27 3.1.1 Amplificador No-Inversor ..................................................................................................... 27 3.1.2 Amplificador Inversor ........................................................................................................... 28 3.2 Comparadores. .......................................................................................................................... 29 3.3 Convertidores de onda. ............................................................................................................ 30 3.4 Osciladores. .............................................................................................................................. 34 3.5 Filtros activos. ........................................................................................................................... 41 3.5.1 Filtros activos pasa bajos. ................................................................................................... 42 3.5.2 Filtros activos pasa altos. .................................................................................................... 42 3.5.3 Filtros activos pasa banda. .................................................................................................. 43 4 Osciladores con IC555. ............................................................................................................ 43 4.1 Multivibrador Astable. .............................................................................................................. 43 4.2 Multivibrador Monoestable. ..................................................................................................... 44 5 Modulación y demodulación de señales eléctricas (AM y FM). ........................................... 45 5.1 Introducción a Audio ................................................................................................................ 45 5.2 Modulación ................................................................................................................................ 47 5.2.1 Onda continúa modulada ..................................................................................................... 47 5.2.2 Modulación de Amplitud ...................................................................................................... 47 5.2.3 Tipos de Modulación de Amplitud ...................................................................................... 48 5.2.4 Sobre Modulación ................................................................................................................. 48 5.3 Bandas Laterales de AM .......................................................................................................... 48 5.3.1 Ancho de Banda de AM ........................................................................................................ 49 5.3.2 Potencia de Banda Lateral .................................................................................................. 50 5.4 Demodulación o detección de AM .......................................................................................... 51 5.5 Modulación de Frecuencia ....................................................................................................... 51 5.5.1 Cómo se genera la Frecuencia ............................................................................................ 52 5.5.2 Ancho de banda de FM ......................................................................................................... 53 5.5.3 Ruido y FM ............................................................................................................................. 53 5.5.4 Demodulación o detección de FM ....................................................................................... 53 5.5.5 Bandas de Frecuencia .......................................................................................................... 54 5.5.6 Diferencia de AM con FM ..................................................................................................... 55 6 Mantenimiento preventivo y correctivo a radio receptores AM y FM y grabadoras de audio........................................................................................................................................... 55 6.1 Herramientas y equipos para el mantenimiento .................................................................... 55 6.2 Receptor AM .............................................................................................................................. 56 6.3 Receptor FM. ............................................................................................................................. 57 6.4 Sistema Receptor. ..................................................................................................................... 58 6.5 Receptor Superheterodino AM ................................................................................................ 59 6.6 Análisis de las etapas que conforman el sistema de recepción de audio AM y FM. ......... 59 6.7 Bobinas de Colores .................................................................................................................. 61 6.8 Análisis de Radio AM/FM comunes (EMERSON y SANKEY) ............................................... 61 6.9 Grabadoras de Audio ............................................................................................................... 67 6.9.1 Las Cintas y las Cabezas de Cintas .................................................................................... 68 6.9.2 Reproducción de Cintas Magnéticas .................................................................................. 70 6.9.3 Cintas magnéticas ................................................................................................................ 70 6.9.4 Borrado en la Cinta magnética ............................................................................................ 70 6.9.5 Grabadora de Audio a Bloque ............................................................................................. 71 6.9.6 Cabeza magnética ................................................................................................................. 71 6.9.7 Reproductor de Audio a Bloque .......................................................................................... 72 EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION .......................................................................................... 72 UNIDAD II: Mantenimiento a equipos reproductores de audio/video y amplificación. ............ 73 1 Sistemas numéricos digitales y dispositivos de representación visual. ............................ 73 1.1 Sistemas numéricos. ................................................................................................................ 73 1.2 Código BCD (Decimal codificado en binario) y conversiones. ............................................ 73 1.3 Conversiones entre sistemas numéricos............................................................................... 74 1.4 Presentaciones visuales de estado sólido y líquido desplegado LED de 7 segmentos de un solo digito, dígitos múltiples, multiplexados y Matriz de puntos. ................................. 75 2 Compuertas lógicas y algebra de Boole. ............................................................................... 77 2.1 Compuertas lógicas (OR, AND, NOT, NAND, NOR). .............................................................. 77 2.2 Lógica de circuitos combinacionales. .................................................................................... 79 2.3 Compuertas exclusivas EXOR y EXNOR................................................................................ 80 2.4 Combinación de compuertas lógicas ..................................................................................... 81 3 Multiplexado y demultiplexado. .............................................................................................. 82 3.1 Multiplexores (Selectores de datos). ...................................................................................... 82 3.1.1 Multiplexor básico de 2 entradas. ....................................................................................... 83 3.1.2 Multiplexor de 4 y 8 entradas ............................................................................................... 83 3.2 Demultiplexores ........................................................................................................................ 84 3.2.1 Demultiplexor de 1 a 8 líneas. .............................................................................................. 85 4 Circuitos Convertidores Analógico-Digital y Digital-Analógico. ......................................... 86 4.1 ADC ............................................................................................................................................ 86 4.2 DAC ............................................................................................................................................ 88 5 Memorias. .................................................................................................................................. 90 5.1 ROM ............................................................................................................................................ 90 5.2 RAM ............................................................................................................................................ 93 6 Materiales y herramientas para el mantenimiento. ............................................................... 94 7 Mantenimiento preventivo y correctivo a equipos de sonido (mini componentes). ......... 94 7.1 Partes y Etapas del Reproductor de CD. ................................................................................ 95 7.1.1 Sistema de pastillas y Motores de impulsión .................................................................... 97 7.1.2 Pasos en el Servicio a un Reproductor de CD´s. .............................................................. 98 7.2 Etapa de amplificación de poder y sub woofer. .................................................................. 105 7.3 Etapa de transformadores. .................................................................................................... 109 7.4 Mantenimiento a demás etapas y consideraciones. ........................................................... 111 8 Mantenimiento preventivo y correctivo a equipos Teatro en casa. .................................. 112 9 Mantenimiento preventivo y correctivo a equipos Amplificadores (poderes). ................ 119 EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION ........................................................................................ 124 UNIDAD III: Mantenimiento de equipos de televisión. ............................................................... 125 1 Mantenimiento preventivo y correctivo a TV de TRC. ........................................................ 125 1.1 Herramientas y equipos para el mantenimiento .................................................................. 125 1.2 Diagrama de Bloques del TV Color ....................................................................................... 126 1.3 Sintonizadores ........................................................................................................................ 126 1.4 Canal de FI ............................................................................................................................... 128 1.5 AGC .......................................................................................................................................... 129 1.8 Etapa de Croma ....................................................................................................................... 130 1.9 Tubo de imagen y Amplificadores de Color RGB. .............................................................. 131 1.10 Separador de Sincronismo y Oscilador Horizontal ......................................................... 134 1.11 Etapa Vertical ...................................................................................................................... 135 1.12 Etapa Horizontal .................................................................................................................. 137 1.13 Barrido Horizontal ............................................................................................................... 139 1.14 Deflexión. ............................................................................................................................. 139 1.15 Etapa Restauradora. ........................................................................................................... 140 1.16 Etapa Fuente de Baja Tensión ........................................................................................... 142 1.17 Etapa de Fuente de Alta Tensión ...................................................................................... 144 1.18 Flyback ................................................................................................................................. 146 1.19 Microprocesador, EEPROM, procesador. ......................................................................... 148 2 Mantenimiento preventivo y correctivo a TV LCD, Plasma y LED. .................................... 151 2.1 TV Plasma ................................................................................................................................ 151 2.2 TV LCD ..................................................................................................................................... 156 2.3 TV LED ..................................................................................................................................... 159 Para saber más .............................................................................................................................. 160 EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION ........................................................................................ 161 Glosario .......................................................................................................................................... 162 Bibliografía ..................................................................................................................................... 163 BIENVENIDA AL PROTAGONISTA El manual “Mantenimiento a equipos electrodomésticos de línea marrón.” está dirigido a los Protagonistas de esta formación con la finalidad de facilitar el proceso enseñanza aprendizaje durante su formación técnica. El propósito de este Manual es dotar al Protagonista de los conocimientos técnicos fundamentales para profundizar y fortalecer las capacidades que va adquiriendo en el Centro de Formación. Cada unidad didáctica tiene los siguientes apartados: Contenidos. Actividades. Autoevaluación. Glosario. Para saber más. Las actividades para el aprendizaje y los ejercicios de autoevaluación te ayudarán a consolidar los contenidos estudiados. Confiando en que logres con éxito culminar esta formación, que te convertirá en un profesional en la Electrónica general y así contribuir al desarrollo de nuestro país. Te deseamos suerte, voluntad y ¡adelante! 2 RECOMENDACIONES Para iniciar el trabajo con el manual, debes estar claro que siempre tu dedicación y esfuerzo te permitirán adquirir las capacidades del Módulo Formativo. Al comenzar el estudio de las unidades didácticas debes leer detenidamente las capacidades/objetivos planteados, para que identifiques cuáles son los logros que se proponen. Analiza la información del manual y consulta siempre a tu instructor cuando necesites aclaraciones. Amplía tus conocimientos con los links y la bibliografía indicada u otros textos que estén a su alcance. Resuelve responsablemente los ejercicios de auto evaluación y verifica tus respuestas con los compañeros e instructor. Prepara el puesto de trabajo según la operación que vayas a realizar, cumpliendo siempre con las normas de higiene y seguridad laboral. Durante las prácticas en el taller, se amigable con el Medio Ambiente y no tires residuos fuera de los lugares establecidos. Recuerda siempre que el cuido y conservación de los equipos y herramientas, garantizan el buen desarrollo de las clases y que en el futuro los nuevos Protagonistas harán uso de ellas. 3 Objetivo general: Reparar diferentes equipos electrodomésticos de audio y video según falla específica. Objetivos específicos: Realizar mantenimiento preventivo y correctivo a Electrodomésticos del línea marrón (a de audio y video) según fallan específica de manera eficiente. 4 UNIDAD I: Mantenimiento a equipos radio receptores. Antes de entrar en materia con el mantenimiento a los equipos electrónicos que se verán en este módulo formativo es necesario que estudiemos los principios electrónicos básicos que serán de mucha utilidad para comprender la terminología y los fundamentos técnicos de funcionamiento. Todo esto será visto desde lo menos complejo hasta lo más complejo y con ayuda de tu docente lograras aprovechar al máximo lo que en este manual encontraras. 1 Filtros pasivos. Los filtros son redes que permiten el paso o detienen el paso de un determinado grupo de frecuencias llamado banda de frecuencias. 1.1 Filtros pasa bajos. Filtro Pasa Bajo RC: Permiten el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia particular llamada frecuencia de corte FC y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. En un filtro pasa bajo, la XC cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XC es baja logrando que las señales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio a bajas frecuencias (por debajo de FC) la XC es grande, La frecuencia de corte es aquella donde la amplitud de la señal entrante cae hasta un 70.7% de su valor máximo. Filtro pasa bajo RL: Formado por un resistor y un inductor en serie de manera que permite solamente el paso de frecuencias por debajo de FC y elimina las frecuencias por encima de esta. La reactancia XL cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XL es alta logrando que las señales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio la XL a bajas frecuencias (por debajo de FC) es pequeña. 5 1.2 Filtros pasa altos. Filtro pasa alto RC: Es un circuito formado por una resistencia y un capacitor en serie. Estos filtros permiten solamente el paso de las frecuencias por encima de una frecuencia de corte FC y atenúa las frecuencias por debajo de estas frecuencias Filtro RL Pasa alto: Está formado por resistor e inductor en serie y permite solamente el paso de frecuencias por encima de la frecuencia de corte FC y elimina el resto de frecuencias. La reactancia XL cambia con la frecuencia, para altas frecuencias XL es alta logrando que la salida Vo sea evidente para estas frecuencias, en cambio para bajas frecuencias debajo de FC, la XL es pequeña. 1.3 Filtros pasa bandas. Una forma de construir un filtro pasa banda puede ser usando un filtro pasa bajo FPB, en serie con un filtro pasa alto FPA, entre los que hay un rango de frecuencias que ambos dejan pasar. Para ello es importante tener en cuenta que la frecuencia de corte del paso bajo sea mayor que la del paso alto, a fin de que la respuesta global sea pasa banda (esto es que haya solapamiento entre ambas respuesta en frecuencia). Ejemplo: en el circuito de la figura encuentre la frecuencia de corte inferior fCi y superior fCS, además determine el ancho de banda BW, si: R1 = 2 KΩ R2 = 1 KΩ C1 = 100 µf C2 = 1 µf 6 2 Circuitos analógicos con Transistores (BJT y FET). Circuito característico de la polarización del transistor BJT: El circuito más utilizado de polarización de los transistores es el normalmente conocido como polarización por divisor de voltaje Fig. 2.1), éste circuito es práctico para determinar el punto de operación del transistor. Fig. 2.1 Cálculo de parámetros eléctricos en circuitos con BJT Para encontrar el punto Q (de operación) primero se calcula la resistencia de base en el transistor RBB, para esto se considera que el voltaje de alimentación Vcc de la Figura 2.1 es cero es decir tierra de esta forma R1 y R2 se encuentran en paralelo por estar conectadas a la base del transistor y a tierra. A esta resistencia también se le conoce con el nombre de resistencia de Thevening. De esta manera 7 El circuito de la base del transistor se sustituye por el circuito equivalente de Thevening que consiste de una resistencia en serie a una fuente de voltaje. El voltaje de Thevening o voltaje de la fuente se obtiene considerando que la corriente en la base es cero, Figura 2.2, así la resistencias 1 y 2 se encuentran en serie y el voltaje de base es igual al voltaje en la R2 y se obtiene por un divisor de voltaje. Fig. 2.2. El circuito de Thevening en la base es el que se muestra en la Figura 2.3. Fig. 2.3. Siguiendo el sentido de la flecha para realizar el LVK nos encontramos que: -VB+ RBBIB+VBE+IERE = 0 la corriente que fluye por RBB es IB, y la corriente que fluye por RE es IE. Entre la base y el emisor nos encontramos un diodo por lo que VBE = 0.7. Despejando la fórmula. RBBIB +IERE = VB - VBE Una de las características de los transistores es que la corriente en el colector es beta (ß) veces la corriente de base donde beta (ß) es el factor de ganancia del transistor, la corriente en el colector es siempre igual a la corriente en el emisor, IC= ßIB IC = IE entonces sustituyendo IE tenemos. RBBIB + ßIB RE = VB - VBE obteniendo ßIB como factor común encontramos. 8 IB(RBB+ß RE) = VB - VBE entonces Haciendo un LVK en la parte externa del transistor de la Figura 2.4 tenemos. Fig. 2.4. -VCC+ICRC+VCE+IERE = 0 donde VCE es el voltaje entre el colector y el emisor. Despejando. VCE = VCC-ICRC-IERE pero IC=IE entonces. VCE = VCC-ICRC-ICRE VCE = VCC-IC (RC+RE) Ejemplo 2.1 En el de la Figura 2.5 encuentre el punto Q. Solución: Fig. 2.5. De la figura 2.6 obtenemos. Fig.2.6 IB= 29.16 μA IC = 100* 29.16 μA IC = 2.916 mA El voltaje colector emisor se obtiene con un LVK. VCE = VCC-IC (RC+RE) 9 VCE = 24V-2.916 mA (5 kΩ+1 KΩ) VCE = 6.504 V Circuitos característicos de polarización con FET Fig. 2.6 a) Fig. 2.6 b) En un circuito de polarización (figura 2.6) con transistores FET se cumple siempre que la corriente de Drenador ID es igual a la corriente de la fuente IS, considerando que la corriente de compuerta es cero, la corriente de Drenador se calcula mediante la siguiente fórmula. Donde Vp es el voltaje pinchoff (voltaje de estrechamiento) es un dato propio del transistor y se especifica en las hojas de datos del dispositivo, IDSS es la corriente máxima de drenaje en el FET y se define mediante las condiciones V GS = 0 Y VDSS > l VP l El circuito más práctico de polarización de transistores FET al igual que los transistores BJT es el de polarización por divisor de voltaje. Para los amplificadores FET IG= 0, VGS proporciona la relación entre los circuitos de entrada y el de salida. Cálculo de los parámetros eléctricos de los FET Al considerar que IG= 0 entonces la corriente enviada por la fuente VDD circula por las resistencias R1 y R2 que se encuentran en serie, entonces, se puede calcular el voltaje de la fuente aplicando un divisor de voltaje. Si se aplica ley de Kirchhoff en el sentido de las manecillas del reloj en el lazo se puede encontrar que. 10 VG-VGS – VRS = 0 entonces VGS = VG – VRS si se sustituye VRS = ISRS = IDRS se obtiene VGS = VG – IDRS, cuando ID = = 0, entonces VGS=VG Si VGS = 0 0 = VG – IDRS resulta ID = VG/RS una vez que se han calculado los valores de V GS, ID el análisis restante de la red puede desarrollarse de la manera usual. Esto es. VDS = VDD – ID (RD+RS) VD= VDD-IDRD VS= IDRS IR1 = IR2= VDD / (R1+R2) Ejemplo 2.2 Si en el circuito de la figura 3.27 a) los valores de los dispositivos son los siguientes R1 = 2.1M, R2= 270K, RD = 2.4K, Rs = 1.5k , si IDSS 8mA, Vp = 4V, VDD= 16V, VGS = 2V calcule: . a) ID b) VD c) VS d) VDS e) VDG Solución. a) ID= 8mA (1-2V/-4V)2 ID= 2mA. b) VD = VDD - IDRD = 16V – 2mA (2.4K) = 11.2V c) VS = IDRS = 2mA*1.5k = 3V d) VDS = VDD – ID (RD+RS) VDS= 16V – 2mA (2.4K+1.5k) VDS= 8.2V 2.1 Interruptor electrónico. Para que un transistor haga la función de un interruptor electrónico debemos únicamente hacerlo entrar a la región de corte o saturación realizando los cálculos adecuados para no sobre pasar los valores de las magnitudes electicas de los transistores. 11 Ha como ya vimos en el apartado anterior, los circuitos comunes para la polarización de los transistores se encuentran dado y únicamente nos compete hacer los cálculos de magnitudes, valores de elementos periféricos y la búsqueda en el libro de reemplazo del transistor más idóneo para nuestra aplicación. Una de las principales utilidades de este método es la de controlar la alimentación de distintos elementos del circuito (ya sean LED’s, motores de DC…) cuya alimentación tengas que regular. Interruptor crepuscular: Este se utiliza para controlar el encendido de luces haciendo uso de un LDR como detector, la magia está en regular el valor de RB1 para que se ajuste a la intensidad de luz que deseamos. Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotoresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas LDR, se originan de su nombre en inglés Light-Dependent Resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 Ohmios) y muy alto cuando está a oscuras (varios mega-ohmios). Variando la posición del LDR en interruptor se activara cuando detecte luz o en el caso contrario. Sabiendo cómo funciona este arreglo podemos también controlar voltajes negativos y haciendo unas pequeñas modificaciones podemos detectar lo que nosotros necesitemos. El LDR es solo un tipo de detector y hasta podemos cambiarlo por un micro switch, termostatos, fototransistor, etc. 12 Fig. 2.7, Interruptor crepuscular. 2.2 Amplificadores en AC y DC. 2.2.1 Amplificadores de pequeña señal con BJT. Existen tres configuraciones básicas de amplificadores de pequeña señal con transistores BJT, estas son polarizadas con corriente directa pero amplifican en corriente alterna. Las configuraciones son: Emisor común Colector común Base común Cada una de ellas poseen características diferentes y para el análisis de ellas se realizan por separado un análisis de corriente directa y posteriormente el análisis de corriente alterna, al análisis de corriente directa comúnmente se le conoce como polarización del transistor. Amplificador en Configuración Emisor común. Como se muestra en la figura 2.8 tiene la señal alterna de entrada conectada a la base y la salida es tomada del colector, el emisor es común tanto a la entrada como a la salida. Es un buen amp0lificador de voltaje. 13 Fig. 2.8. Para realizar el análisis del circuito siempre se inicia con el análisis DC para determinar el punto de operación (IC, VCE), en este análisis recuerde que los capacitores se comportan como un circuito abierto y el circuito se reduce al circuito sencillo de polarización antes abordado. La señal de corriente alterna y la resistencia de carga no tienen ningún efecto en el circuito ya que los capacitores de acoplamiento se encuentran abiertos o desconectados. Análisis AC Previo a este análisis es necesario realizar primero un análisis dc para verificar el estado de conducción del transistor. En este análisis los capacitores se comportan como un corto circuito o alambre como se muestra en la figura 2.9 por esta razón la señal alterna de entrada y la resistencia de carga se encuentran conectadas al circuito, en este análisis se considera que la alimentación de corriente directa VCC se encuentra como tierra o simplemente se hace cero. Fig. 2.9 Si el VCC se convirtió en un alambre las resistencias R1 y R2 se encuentran en paralelo, igual que en el análisis DC. De la misma forma Rc y RL se encuentran en paralelo y se conoce con el nombre de rc, fig. 2.10. 14 En el emisor se produce un efecto propio de AC y no es más que una resistencia conectada del emisor a tierra producto del voltaje térmico y de la corriente de colector. VT.= Voltaje térmico = 25mv Fig. 2.10. La resistencia de emisor se encuentra en paralelo a un capacitor cortocircuitado por lo tanto también se hace cero. La resistencia tierra. se conecta entre el emisor y Fig. 2.11 Vista desde la base la ré se multiplica por ß, de esta forma podemos definir que la ganancia de voltaje en el circuito no es más que el voltaje de salida entre el voltaje de entrada. La impedancia de entrada en la base del transistor es: La impedancia de entrada total vista desde la fuente es la impedancia de entrada RBB paralelo a la impedancia de entrada en la base Ejemplo 2.3 En el circuito de la figura 2.12 calcule la ganancia de voltaje, la impedancia de entrada en la base y la impedancia de entrada total. 15 Fig. 2.12 Para resolver el circuito se realiza por separado el análisis DC como en la y luego el análisis AC. Durante el análisis DC los capacitores se abren y el circuito es: De este circuito analizado anteriormente en la figura 2.5 encontramos que IC = 2.916mA y VCE = 6.504V Análisis AC. Durante la corriente alterna los capacitores de acoplamiento se comportan como un alambre y la fuente DC se hace cero. Fig. 2.14 Del análisis DC determinamos que El circuito AC equivalente se muestra en la figura 3.17. 16 Fig. 2.15. Así obtenemos que: Amplificador en Configuración Colector común. Cuando la resistencia de carga es pequeña un emisor común comparado con la resistencia de colector, la ganancia se hace pequeña porque está sobre cargada. Una forma de prevenir esta sobre carga es utilizar una configuración colector común. Esta configuración de la figura 2.16 tiene una alta impedancia de entrada y puede excitar resistencias pequeñas de cargas, la señal de entrada se acopla a la base y la salida se toma del emisor. No es un buen amplificador de voltaje y su ganancia es menor o igual que uno. La configuración emisor común se utiliza como acoplamiento de señal de alta impedancia a una configuración emisor común. fig. 2.16. Igual que en la configuración emisor común la solución inicia con el análisis DC en el que los capacitores se comportan como un circuito abierto y se calcula el punto de operación (corriente de emisor y el voltaje colector emisor), similar a la fig. 2.17 17 Fig. 2.17 Análisis AC En la figura 2.18 se observa que los capacitores se comportan como un corto circuito y la señal DC se hace cero. fig. 2.18 En la figura 2.18 se puede ver que R1 se encuentra en paralelo a R2, RC se encuentra en paralelo a un alambre, por lo tanto hace también cero, |el colector se encuentra entonces conectado a tierra RE se encuentra en paralelo a RL. En el emisor se encuentra ahora re en serie a fig. 2.19 De la figura 2.19 podemos determinar que la ganancia de voltaje Av es Ejemplo 2.4 Calcule la ganancia de voltaje, impedancia de entrada en la base y la impedancia de entrada del circuito de la figura 2.20 18 Fig. 2.20 Para resolver el circuito iniciamos con el análisis de DC en el que los capacitores se abren y nos queda únicamente el circuito de polarización de DC. De este circuito podemos observar que el voltaje de polarización se distribuye en dos resistencias iguales por lo tanto el voltaje en la base es 30/2= 15v. Las resistencias en la base del transistor se encuentran en paralelo al hacer el Vcc igual a cero así 30KΩ paralelo a 30KΩ es igual a la mitad de ellas es decir 15kΩ. Entonces IC = 120* 11.76μA IC = 1.41mA VCE = VCC-IC (RE) VCE = 30V-1.41mA (10KΩ) VCE = 15.9V Análisis de AC Durante este análisis los capacitores se comportan como un circuito y la fuente de DC se considera cero voltios entonces el circuito equivalente es: 19 Pero podemos determinar que en el circuito tanto RE como RL son iguales a 10KΩ por lo tanto el paralelo de ellas es de 5kΩ re = 5kΩ ZIB = 120(17.73Ω+5kΩ) = 602,127.6Ω Amplificadores en configuración base común El circuito de la figura 2.23 es un amplificador base común, este amplificador por lo general recibe la señal de entrada en el emisor y la salida se toma del colector, la base se conecta directamente a tierra. Fig. 2.23 Igual que en las otras configuraciones se inicia con el análisis DC. RBB y VB son igual a cero porque la base del transistor se encuentra directamente conectada a tierra. Si se hace un LVK recorriendo desde el emisor a tierra encontramos: -VEE + IERE VEB = 0 20 IERE = VEE-VEB Análisis AC La figura 2.24 muestra el equivalente AC del circuito, durante este análisis los capacitores se abren y las fuentes de DC se hacen cero, y la ré se conecta del emisor a tierra, es decir paralela a RE Fig. 2.24 De esta manera se calcula la ganancia de voltaje y la impedancia de entrada total debido que la impedancia en la base es igual a cero. Ejemplo 3.4 En el circuito de la figura 2.25 calcule la ganancia de voltaje y la impedancia de entrada total. Fig. 2.25 Análisis DC Durante este análisis los capacitores se consideran circuito abierto y la corriente en el emisor se puede calcular de la siguiente manera. 21 Análisis AC 2.2.2 Amplificadores de pequeña señal con FET. Amplificadores fuente común. Cuando se le aplica una tensión de compuerta, esta compuerta produce variaciones de tensión entre la compuerta y la fuente que a su vez proporcionan un aumento en la corriente en el Drenador, obteniendo un aumento de la tensión en la resistencia del Drenador como la tensión de salida la obtenemos de esta resistencia. Lo que se obtiene es una salida que su voltaje en corriente alterna está amplificado, pero desfasado 1800 porque en un exceso de tensión entre la compuerta y la fuente produce una disminución en la tensión de Drenador pero desfasada. Fig. 2.28 Amplificador Drenador común. El proceso es igual que el amplificador fuente común. La señal de entrada es introducida por la compuerta, esto produce una corriente por la resistencia del Drenador que no tiene el condensador de salida esto produce una corriente en la resistencia de la fuente que es de donde se va a obtener la tensión de salida, esta tensión es igual o aproximadamente a la tensión de entrada. A este circuito se le conoce como seguidor de tensión al igual que en los amplificadores con transistores BJT. 22 Fig. 2.29 Amplificador compuerta común. La tensión de entrada se le introduce por la fuente y la tensión de salida se obtiene del Drenador, este circuito a causa de la baja impedancia tiene muy pocas aplicaciones. Fig. 2.30 2.3 Multivibradores. Multivibrador monoestable. El multivibrador monoestable es uno de tres circuitos básicos generadores de pulsos clasificados como multivibradores, este circuito utiliza un circuito de sincronía RC y retroalimentación para asegurarse que vuelve automáticamente a su condición inicial independientemente del pulso de entrada. En consecuencia como lo implica su nombre “monoestable” sólo tienen una condición estado estable que es la inicial. También se le conoce con el nombre multivibrador de un solo disparo. 23 Este tipo de multivibradores sólo tiene un estado estable que es el de restauración. Se dispara al estado activo sólo cuando se dispara la entrada y luego se restaura automáticamente. Inicialmente el transistor Q1 de la figura 2.31 está en corte o apagado y Q2 está en saturación o encendido. La razón de ello es que la base de Q1 está aislada del voltaje de polarización CD mientras que Q2 recibe del Vcc a través de R2 y proporciona la corriente que opera a Q2 en conducción, esto hace que disminuya el voltaje de colector 2 y se acopla a la base de Q1 a través de RF y disminuya aún más el voltaje en la base de Q1| enviándolo por completo a corte. Cuando Q1 se apaga el capacitor CT se carga positivo en el colector de Q1 y negativo a la base de Q2. Fig. 2.31 Multivibrador monoestable Cuando se aplica un pulso a la base de Q1, lo dispara a conducción, disminuye el voltaje VC1, el voltaje en CT disminuye y el voltaje a través de R2 produce un voltaje negativo en la base de Q2 y lo obliga al estado de corte. Cuando Q2 se apaga el voltaje en su colector aumenta y es llevado a través de RF a la base de Q1 y Q1 conduce aún más, cuando el capacitor CT se descarga por completo Q2 aumenta por el VCC a través de R2 entonces Q2 conduce, el voltaje en el colector 2 disminuye y el transistor Q1 se apaga completamente volviendo así a su condición inicial. Los multivibradores monoestables se usan en aplicaciones de pulsos digitales, proporciona una fuente de señales de amplitud y anchos constantes que son independientes del ancho del pulso de entrada, se usan como dilatador o extensor de pulso, como circuitos de retrasos de pulsos, como circuitos de formación de pulsos cuadrados, en circuitos de división y cuenta de frecuencias y en circuitos de sincronización. Multivibrador Biestable. Consiste en dos interruptores de transistores conectados en forma cruzada para mantener una salida de restauración y una de fijación como se observa en la figura 2.32. Un transistor se mantendrá siempre en conducción y el otro estará en estado abierto o en corte. Los dos estados estables de este multivibrador se conocen como estado de fijación y de restauración. 24 Fig. 2.32 multivibrador biestable Siempre hay una salida en estado alto y una salida en estado bajo, a los dos estados estables de este multivibrador se les conoce como estado de fijación y estado de restauración. Por lo general en el estado de fijación la salida correspondiente es alta y la de restauración es baja. En el estado de restauración ocurre lo contrario. En la figura 2.32 se muestra un multivibrador biestable. Cuando se aplica primeramente Vcc al circuito, tanto Q1 como Q2 tienden a conducir. Sin embargo, debido a que los dos lados del circuito no están balanceados igualmente, un transistor conduce más que el otro y el circuito toma uno de sus dos estados estables. Si Q1 conduce más que Q2, al hacerlo el voltaje de colector de Q1 disminuye más rápido que Q2. El voltaje que va al negativo en el colector de Q1 se acopla a través de la resistencia Rf1 de retroalimentación a la base de Q2. Para saber más Los multivibradores pueden arreglarse de varias maneras para que cumplan con nuestros requerimientos, en los siguientes enlaces encontraras información más detallada: http://electronicayciencia.blogspot.com/2010/04/multivibradorastable-transistores.html Multivibrador Astable. Un multivibrador astable consiste en dos amplificadores acoplados por red RC y conectados en forma cruzada apropiadamente para operarse alternativa y mutuamente entre la saturación y el corte, oscila libremente sin excitación externa. En él los circuitos RC determinan primordialmente la frecuencia de oscilación, 25 dependiendo de los valores RC la onda de salida puede ser una onda cuadrada simétrica (uniforme) o puede ser una onda rectangular no simétrica. Entre los dos amplificadores se produce oscilación auto sostenida lo que elimina la necesidad de externa como lo requieren el monoestable y el biestable. Debido a esta característica de autoexcitación, al astable también se le conoce como multivibrador de carrera libre. Al comparar los multivibradores astables contra los monoestables y biestables se reconocen algunas similitudes que ayudan a comprender la operación de aquellos. Los circuitos de acoplamientos RC en el astable son comparables funcionalmente con el circuito de sincronía en el monoestable. Análogamente la retroalimentación bidireccional entre los dos amplificadores es comparable en el astable y el biestable. La principal excepción a los métodos de retroalimentación es que el biestable utiliza acoplamiento resistivo por cd mientras el astable utiliza acoplamiento capacitivo de ca. Fig. 2.33 multivibrador astable En la figura 2.33 inicialmente cuando recién se aplica el voltaje ambos transistores Q1 y Q2 tienden a conducir. Sin embargo debido a que los dos lados del circuito no están balanceados, un transistor conduce más que el otro, lo que hace que el circuito vaya a uno de sus estados temporales debido a la retroalimentación regenerativa. Suponga que Q1 conduce más, lo que produce una mayor caída de voltaje en el colector de Q1 que Q2. El capacitor C1 de acoplamiento que se carga cierta cantidad durante la condición transitoria inicial, comienza a descargarse a través de la resistencia de base R2. La caída de voltaje a través de R2, negativa en la base de Q2, provoca una caída en la corriente de emisor a base de Q2, lo que lo lleva a corte. Cuando se corta Q su voltaje de colector se eleva se eleva hacia Vcc, lo que permite al capacitor C2 de acoplamiento al colector de Q2 cargarse hasta Vcc a través de la resistencia R4; el otro lado se amarra a tierra a través de la base emisor de Q1. Cuando C1 se ha descargado suficientemente hacia el Vcc la caída de voltaje a través de R2 disminuye, lo que permite que la base de Q2 se eleve por sobre el corte. Entonces el transistor Q2 entra en conducción, haciendo que caiga su 26 voltaje de colector. El capacitor C2 sigue la transición negativa, lo que produce una caída de voltaje negativo a través de R3, que reduce la corriente de baseemisor de Q1, que a su vez lleva a Q1 al estado de corte. Cuando Q1 corta, su voltaje de colector se eleva hacia el Vcc, lo que permite que C1 se cargue hasta Vcc a través de la base emisor de Q2 y de la resistencia R1 de carga. Después que C2 se descarga suficientemente hacia Vcc para permitir que Q1 se eleve por sobre el corte, Q1 va nuevamente a conducción. C1 comienza a descargarse y el ciclo se reinicia. La frecuencia de oscilación se determina primordialmente por las constantes de tiempo de descarga RC de C1R2 y C2R. Si estas dos constantes de tiempo son iguales, la salida es una onda cuadrada simétrica; si son desiguales la onda de salida es una onda rectangular no simétrica. Los multivibradores astables se utilizan en equipos de prueba, radares, sonares y circuitos de pulsos y digitales como generadores de ondas cuadradas y de pulsos. 3 Circuitos analógicos básicos con Op-Amp’s. 3.1 Amplificadores. 3.1.1 Amplificador No-Inversor En este circuito, la tensión Vin se aplica a la entrada V+, y una fracción de la señal de salida, Vout, se aplica a la entrada V- a través del divisor de tensión R1 - R2. Puesto que, no fluye corriente de entrada en ningúna terminal de entrada, y ya que Vd = 0, la tensión en R1 será igual a Vin. Fig. 3.1 Amplificador no inversor. Vin = Iin x R1 Y como Vout = Iin x (R1 + R2) Tenemos que Vout = (Vin / R1) x (R1 + R2) Condición que expresada en términos de ganancia nos queda: (Vout / Vin) = (R1 + R2) / R1 Vout / Vin se conoce como ganancia de voltaje Av Av = (R1 + R2) / R1 O simplemente Av = 1+R2/R1 27 Av es la ecuación característica de ganancia para el amplificador no inversor ideal. También se pueden deducir propiedades adicionales para esta configuración. El límite inferior de ganancia se produce cuando R2 = 0, lo que da lugar a una ganancia igual a 1. En el amplificador inversor, la corriente a través de R1 siempre determina la corriente a través de R2, independientemente del valor de R2, esto también es cierto en el amplificador no inversor. Luego R2 puede utilizarse como un control de ganancia lineal, capaz de incrementar la ganancia desde el mínimo unidad hasta un máximo de infinito. La impedancia de entrada es infinita, puesto que se trata de un amplificador ideal. 3.1.2 Amplificador Inversor Fig. 3.2 Amplificador inversor. En este circuito, la entrada (+) está a masa, y la señal se aplica a la entrada (-) a través de Rin, con realimentación desde la salida a través de Rf. Aplicando las propiedades anteriormente establecidas del Amplificador ideal, podemos hacer un análisis de las características distintivas de este circuito. Puesto que el amplificador tiene ganancia infinita, desarrollará su tensión de salida, Vout, con tensión de entrada nula. Ya que la entrada diferencial Vd es: Vd = V+ - VTenemos que Vd = 0, si Vd = 0, entonces toda la tensión de entrada Vin, deberá aparecer en Rin, obteniéndose una corriente Iin igual a: Iin = Vin / Rin V- está a un potencial cero, es un punto de tierra virtual. Toda la corriente Iin que circula por Rin pasará por Rf, puesto que no se derivará ninguna corriente hacia la entrada del operacional (suponemos una impedancia infinita), así pues el producto de Iin por Rf será igual a - Vout: Iin = - (Vout / Rf) (Vin / Rin) = - (Vout / Rf) Por lo que: Vout = - (Rf / Rin ) x Vin luego la ganancia del amplificador inversor será: (Vout / Vin ) = - (Rf / Rin) Deben observarse otras propiedades adicionales del amplificador inversor ideal. La ganancia se puede variar ajustando bien Rin, o bien Rf. Si Rf varía desde cero hasta infinito, la ganancia variará también desde cero hasta infinito, puesto que es 28 directamente proporcional a Rf. La impedancia de entrada es igual a Rin. Vin y Rin únicamente determinan la corriente Iin, por lo que la corriente que circula por Rf es siempre Iin, para cualquier valor de dicha Rf. 3.2 Comparadores. Fig. 3.3 Un Amplificador Operacional puede ser utilizado para determinar cuál de dos señales en sus entradas es mayor como se muestra en la figura 3.3 (Se utiliza como comparador). Basta con que una de estas señales sea ligeramente mayor para que cause que la salida del amplificador operacional sea máxima, ya sea positiva (+Vsat) o negativa (-Vsat). Esto se debe a que el operacional se utiliza en lazo abierto (tiene ganancia máxima). La ganancia real de un amplificador operacional es de 200,000 o más y la fórmula de la señal de salida es: Vout = AOL (V1 – V2). Dónde: - Vout = tensión de salida - AOL = ganancia de amplificador operacional en lazo abierto (200,000 o más) - V1 y V2 = tensiones de entrada (las que se comparan). Vout no puede exceder la tensión de saturación del amplificador operacional, sea esta saturación negativa o positiva. (Normalmente este valor es unos 2 voltios menos que el valor de la fuente ( V+ ó V- ). De la figura 3.3 se ve que el valor de la entrada en V 2 es mayor que la de V1 (que se utiliza como referencia y tiene un valor fijo), hasta que en un momento t 1, V2 cambia y ahora es menor que V1. Como V2 está conectado a la entrada no inversora del operacional, la salida (Vout) está en saturación positiva, hasta que llega a t 1, en donde la salida ahora está en saturación negativa. Comparador No inversor En este comparador la tensión de referencia se aplica a la entrada inversora, y la señal a detectar será aplicada a la entrada no inversora. La tensión de referencia puede ser positiva o negativa. 29 - Si la señal a detectar tenga una tensión superior a la tensión de referencia, la salida será una tensión igual a +Vsat (tensión de saturación positiva). - Si la señal de entrada tiene una tensión inferior a la señal de referencia, la salida será igual a -Vsat (tensión de saturación negativa). Comparador Inversor En este comparador la tensión de referencia se aplica a la entrada no inversora, y la señal a detectar será aplicada a la entrada inversora. La tensión de referencia puede ser positiva o negativa. - Si la señal a detectar tenga una tensión superior a la tensión de referencia, la salida será una tensión igual a -Vsat (tensión de saturación negativa). - Si la señal de entrada tiene una tensión inferior a la señal de referencia, la salida será igual a +Vsat (tensión de saturación positiva). 3.3 Convertidores de onda. Con amplificadores operacionales podemos convertir ondas sinusoidales en ondas rectangulares en ondas triangulares y así sucesivamente. Sinusoidal a rectangular. Fig. 3.4 La fig.3.4 a) muestra una báscula de Schmitt y la figura 3.4 b) es la gráfica de la tensión de salida en función de la entrada. Cuando la señal de entrada es periódica (ciclos repetidos) la báscula de Schmitt produce como se puede observar una salida rectangular. Este hecho supone que la señal de entrada es lo suficientemente grande como para superar los dos puntos de conmutación de la figura c) Cuando la tensión de entrada excede al PCS en la variación ascendente del semiciclo positivo, la tensión de salida conmuta a –Vsat. Un semiciclo 30 después, la tensión de entrada tiene u valor negativo menor que PCI y la salida conmuta a +Vsat. Una báscula de Schmitt siempre produce una salida rectangular, independientemente de la forma de la señal de entrada. En otras palabras, la tensión de entrada no tiene que ser sinusoidal, como se muestra en la figura 3.4 a). Mientras la forma de onda sea periódica y tenga una amplitud suficientemente grande como para superar los puntos de conmutación, tendremos una salida rectangular que tiene la misma frecuencia de la señal de entrada (lo que es evidente en la fig. 3.4 c). Como ejemplo en la fig. 3.4 d) se observa una báscula de Schmitt con puntos de conmutación de aproximadamente PCS= 0.1V y PCI=-0.1V. Si la tensión de entrada es periódica y tiene una tensión de de pico a pico mayor que 0.2 la tensión mayor que 0.2V la tensión de salida es una onda rectangular con un valor de pico a pico de aproximadamente 20V. Rectangular a Triangular. Fig. 3.4 En la figura 3.5 a) la onda de entrada de un integrador. Puesto que la tensión de entrada tiene una componente continua nula, el nivel de continua de la salida también es cero. Como se muestra en la fig 3.6 b) la rampa tiene pendiente negativa durante el semiciclo positivo de la tensión de entrada, y pendiente positiva durante el semiciclo negativo. En consecuencia la salida es onda triangular con la misma frecuencia de la señal de entrada. Analizando el cambio de tensión de la rampa, podemos probar que la tensión de salida está dada por. Vsal = Vent/4fRC Donde Vent y Vsal están expresados en valores de pico a pico. Triángulo a pulso 31 Fig. 3.6 En la fig. 3.6 a) se muestra un circuito que convierte una entrada triangular en una salida rectangular. Lo que equivale a variar el ciclo de trabajo. En la fig.3.6 b) presenta el ancho del pulso y T es el período. El ciclo de trabajo D se define como el ancho del pulso dividido entre el período. D= W/T *100 Por ejemplo, si la salida tiene W = 1ms y T= 4ms el ciclo de trabajo es: D= 1ms/4ms*100 = 25% En aquellas aplicaciones donde queramos producir un pulso con un ciclo de trabajo ajustable. Básicamente es un detector de límite que conmuta los estados de salida cuando la tensión de entrada cruza cierto nivel. El comparador tiene una tensión de referencia ajustable en la entrada inversora. Este hecho nos permite mover el punto de conmutación desde cero hasta un nivel positivo. Cuando la tensión de entrada triangular excede la tensión de referencia, la salida está a nivel alto, como se ve en la figura 3.6 c). Como Vref es ajustable, podemos variar la anchura de pulso de salida, lo cual equivale a cambiar el ciclo de trabajo. En un circuito como éste, podemos variar el ciclo de trabajo desde 0 hasta un 50por 100 aproximadamente. Ejemplo 3.1 1- Una entrada rectangular excita al integrador de la figura 3.7 si la frecuencia es de 1khz y el valor de pico a pico es de 10V ¿cuál es la tensión de salida? 32 Fig. 3.7 Solución: Vsal = 10V/(4*1khz*1kΩ*10μF) Vsal= 0.25V Ejemplo 3.2 Una onda triangular excita el circuito de la figura 3.8, si la frecuencia es de 1khz, ¿Cuál es la frecuencia de la señal de salida? ¿Cuál es el ciclo de trabajo cuando el cursor está a la mitad de su rango? Fig. 3.8 Solución. Cada pulso de la salida durante cuando el semiciclo positivo de la señal de entrada. Por tanto, la frecuencia de salida debe ser 1khz, la misma que la frecuencia de entrada. En un diagrama eléctrico el valor indicado junto al potenciómetro esa generalmente la resistencia máxima. Por consiguiente cunado el cursor está a la mitad de su valor total la resistencia es de 5kΩ este dato significa que la tensión de referencia es: Vref = 15V/15kΩ *5kΩ Vref= 5V 33 El período de las señales de entrada y salida es: T= 1/1khz = 1ms = 1000 μs La 3.8 indica este valor, se requieren 500μs para que la tensión de entrada se incremente de -7,5 a +7,5V, ya que éste es la mitad de un ciclo. El punto de conmutación del comparador está a +5V. Este hecho significa que el pulso de salida tiene un ancho W como se ve en la fig. 3.8, así se puede establecer una proporción entre la tensión y el tiempo de la siguiente manera. Despejando W tenemos que W = 167 μs El ciclo de trabajo es 3.4 Osciladores. Características de los circuitos osciladores. El uso de retroalimentación positiva da por resultado un amplificador, un amplificador retroalimentado que tiene una ganancia de lazo cerrado mayor que uno que satisface las condiciones de fase, producirá una operación de un circuito oscilador. Un circuito oscilador proporciona una señal de salida que varía constantemente. Para que un oscilador tenga funcionamiento ideal debe poseer un amplificador de señal una red de retroalimentación y una ganancia de lazo cerrado mayor que uno. Operación de un oscilador Cuando el interruptor de la entrada está abierto (fig. 3.9) no existe oscilación de voltaje de entrada, Vi producirá un voltaje de salida Vo= Vi ó Vi*A después de la etapa del amplificador y se producirá Un Vf= AβVi de la etapa de retroalimentación. Al producto Aβ se le conoce como ganancia de lazo cerrado. Cuando el interruptor está cerrado y el voltaje Vi se suprime el circuito continuará funcionando ya que el voltaje de retroalimentación es suficiente para excitar el amplificador. No se requiere una señal de entrada para activar el oscilador, basta que se cumpla Aβ=1 para que se produzcan oscilaciones. Las formas de ondas producidas nunca son exactamente sinusoidales sin embargo mientras más se acerque Aβ a 1 más se aproxima a una señal sinusoidal. 34 Fig. 3.9 Vf = AβVi Vi = AβVi Vi/Vi = Aβ 1 = Aβ Fig. 3.10 Oscilador de corrimiento de fase. No debemos olvidar que los requerimientos para que haya oscilación son que la ganancia de lazo Aβ sea mayor que la unidad y que el corrimiento de fase alrededor de la red de retroalimentación sea 180o (proporcionando así retroalimentación positiva). La figura 3.11 muestra un circuito de corrimiento de fase básico. Si la red de retroalimentación es manejada por una fuente perfecta (con cero impedancia de fuente) y la salida de red de retroalimentación esté conectada a una carga perfecta (impedancia de carga infinita). El caso idealizado permitirá el desarrollo de la teoría que se encuentra tras la operación del oscilador de corrimiento de fase. 35 Fig. 3.11 De esta forma podemos definir que f= 1/2πRC√6, el corrimiento de fase es de 180o. Cuando se considera la operación de la red de retroalimentación se puede ingeniosamente seleccionar los valores de R Y C para proporcionar (a una frecuencia específica) un corrimiento de fase de 600 por sección, para las tres secciones, lo cual origina como resultado un corrimiento de fase de 180 0 como se desea. Sin embargo, este no es el caso, debido a que cada sección del RC en la red de retroalimentación carga a la anterior. El resultado neto del corrimiento de fase es de 1800, es lo único que es realmente importante, si se mide el corrimiento de fase por sección, puede ser que cada sección no proporcione el mismo corrimiento de fase aunque el corrimiento de fase general sea de 1800, si se deseara obtener exactamente un corrimiento de fase de 60 0 para cada una de las tres etapas, se necesitarían etapas de emisor seguidoras para cada sección RC para prevenir a cada una del efecto de carga del circuito siguiente. Fig. 3.12 A medida que los circuitos integrados han llegado a ser más populares, se han adaptado para operar en circuitos osciladores. Sólo se necesita un Opamp como la figura 3.12 para obtener un circuito de amplificador con ajuste de ganancia estabilizado, e incorporar algún medio de retroalimentación de señal para producir un circuito oscilador. En el circuito oscilador de corrimiento de fase de CI la salida del opamp se alimenta a una red RC de tres etapas que proporciona el corrimiento de fase necesario de 1800 (con un factor de atenuación de 1/29). Si el OPamp proporciona una ganancia (que fijan las resistencias Ri y R) mayor que 29, resulta 36 una ganancia de lazo mayor de la unidad y el circuito actúa como un oscilador y la frecuencia es: f= 1/2πRC√6 Oscilador de puente de Wien. Un circuito de oscilador práctico como el de la figura 3.13 usa un Op-Amp y un circuito puente RC, con la frecuencia del oscilador fijada por los componentes R y C. puede observarse en la figura que una configuración básica de puente de Wien, la resistencia R1, R2 y los capacitores C1 y C2 forman los elementos para fijar la frecuencia, mientras que las resistencias R3 y R4 son parte de la trayectoria de retroalimentación. La salida del Op-Amp se conecta como entrada al puente en los puntos a y c. La salida del circuito puente en los puntos b y d es la entrada del OpAmp. Fig. 3.13 oscilador puente de Wien Despreciando los efectos de carga de las impedancias de entrada y salida del opamp el análisis de circuito puente da como resultado. √ Si en particular, los valores son R1=R2=R y C1=C2=C la frecuencia de oscilación resultante es: fo= 1/2πRC R3/R4 = 2 Por tanto, una relación de R3 a R4 mayor que 2 proporcionará suficiente ganancia de lazo para que el circuito oscile a la frecuencia calculada. Osciladores sintonizados. Entre los circuitos osciladores de sintonía se encuentran los Colpitts y Hartley y se determinan por los elementos de la red de retroalimentación. 37 Fig. 3.14 Osciladores sintonizados Osciladores Colpitts. Fig. 3.15 Oscilador Colpitts Si los elementos de la red de retroalimentación X1 y X2 son capacitares y X3 es inductor el circuito es Colpitts. En el circuito se puede ver la etapa de amplificación a través un transistor FET, así la frecuencia es: De la misma forma se puede obtener un oscilador Colpitts con circuito integrado, como se muestra en la figura 3.16 38 Fig. 3.16 Oscilador Hartley Fig. 3.17 Oscilador Hartley Si los elementos del circuito resonante básico son X1 y X2 son inductancias y X3 es capacitancia, como se muestra en la figura 3.17 el circuito es Oscilador Hartley. Si se construye con un transistor FET como se muestra en la figura, las inductancias L1 y L2 tienen un acoplamiento mutuo, M, que debe tomarse en cuenta para determinar la inductancia equivalente de circuito tanque resonante. Así la frecuencia es: Oscilador a cristal. 39 Fig. 3.18 Un oscilador a cristal (figura 3.18) es básicamente un oscilador de circuito sintonizado que usa un oscilador a cristal piezoeléctrico como circuito tanque resonante. El cristal (por lo general de cuarzo) tiene una mayor estabilidad para mantenerse constante a cualquier frecuencia de operación para la cual se haya cortado el cristal original. Los osciladores a cristal se usan cada vez que se requiere gran estabilidad, por ejemplo, en los transmisores y receptores de comunicación. Un cristal de cuarzo exhibe la propiedad que cuando se le aplica esfuerzo mecánico a través de las caras del cristal, se desarrolla una diferencia de potencial entre caras opuestas del cristal. A esta propiedad del cristal se llama efecto piezoeléctrico. En forma similar, un voltaje aplicado a través de las caras del cristal causa una distorsión mecánica en la forma del cristal. Cuando se aplica un voltaje alterno al cristal se producen vibraciones mecánicas teniendo estas vibraciones una frecuencia resonante natural que desprende del cristal. Aunque el cristal tiene una resonancia electromecánica, podemos representar la acción del cristal por un circuito eléctrico resonante equivalente, la inductancia L la capacitancia C representan los equivalentes eléctricos de la masa y el comportamiento del cristal, mientras que la resistencia R es un equivalente eléctrico de la fricción interna de la estructura del cristal. La capacitancia en paralelo CM representa la capacitancia debida al montaje mecánico del cristal. Debido a que las pérdidas del cristal, representadas por R son pequeñas, el factor de calidad Q equivalente del cristal es alto, por lo general de 20,000, se puede lograr valores de Q de casi 106 usando cristales. Se puede usar un cristal en un oscilador con Op-Amp como el de la figura 3.19, el cristal está conectado en la trayectoria resonante serie y opera a la frecuencia resonante serie del cristal. El circuito tiene una alta ganancia, por lo que da como resultado una señal cuadrada de salida, el par de diodos zener en la salida ajustan la amplitud de la salida exactamente al voltaje zener. 40 Fig. 3.19 oscilador a cristal. 3.5 Filtros activos. Características de los filtros activos. Como ya se sabe, entre las características que determinan a una señal eléctrica se encuentra la frecuencia. En muchos casos, en la práctica, a través de un circuito, puede pasar más de una señal eléctrica, es decir, pueden pasar señales eléctricas con distinta frecuencia; sin embargo, se puede dar el caso de que en determinadas circunstancias solo interesa única y exclusivamente una de las señales que pueden circular por el circuito. Esta "selección" de una señal eléctrica según la frecuencia que tenga es lo que hacen los filtros. Una aplicación muy utilizada de los amplificadores operacionales es la construcción de circuitos de filtros activos y así proporcionar amplificación de voltaje y acoplamiento de señal. En un filtro activo la salida puede ser de igual o de mayor magnitud que la entrada. Un filtro que proporciona una salida constante desde dc hasta una frecuencia de corte fOH y luego no pasa señales por arriba de esa frecuencia de corte se le conoce como filtro ideal pasa bajos. La figura 3.20 muestra la forma de onda para distintos filtros. Un filtro que proporciona o pasa señales por arriba de una frecuencia de corte fOL se conoce como filtro pasa alto. Cuando el circuito pasa señales por arriba de una frecuencia de corte y por debajo de otra frecuencia de corte se le conoce con el nombre de filtro pasa banda. Fig. 3.20 41 3.5.1 Filtros activos pasa bajos. Un filtro pasa bajos de primer orden como el de la figura 3.21 usa una sola resistencia y condensador, tiene una pendiente práctica de -20 dB por década, la ganancia de voltaje es la misma de un amplificador no inversor y la frecuencia de corte. fOH= 1/2πR1C1 Av= 1 + Rf/R1 Fig. 3.21 3.5.2 Filtros activos pasa altos. Se puede construir filtros activos pasa alto como el de la figura 3.22 únicamente invirtiendo la posición del capacitor y de la resistencia del filtro pasa bajos. la ecuación para calcular la ganancia de voltaje y la frecuencia de corte es la misma del filtro pasa bajos. fOL= 1/2πR1C1 Av= 1 + Rf/R1 42 Fig. 3.22 3.5.3 Filtros activos pasa banda. Un filtro pasa banda como el de la figura 3.23 usa dos etapas, la primera es un filtro pasa banda y la segunda un filtro pasa bajos, por tanto la operación combinada se convierte en la respuesta pasa banda deseada. En este circuito existen dos frecuencias de corte. fOL= 1/2πR1C1, fOH= 1/2πR2C2. Fig. 3.23 4 Osciladores con IC555. El circuito integrado 555 es un temporizador versátil analógico digital, está compuesto de una combinación de comparadores lineales y flip-flop. El circuito completo se encuentra por lo general, en un encapsulado de ocho terminales, Es posible construir circuitos multivibradores usando el timer 555, entre ellos tenemos: 4.1 Multivibrador Astable. Una aplicación popular del CI temporizador 555 es como multivibrador astable o circuito de reloj como el de la figura 4.1. Este circuito incluye detalles sobre las diferentes partes de la unidad y como se utilizan las diversas entradas y salidas. Este circuito astable posee una resistencia y un capacitor externos al integrado para fijar el intervalo de temporización de la señal de salida. 43 Fig. 4.1 El capacitor C se carga hacia Vcc por medio de resistencias externas RA y RB. El voltaje del capacitor se eleva hasta que llega a ser superior a 2Vcc/3. Este voltaje es el umbral en la Terminal 6 que maneja al comparador 1 para disparar al flip-flop en forma tal que la salida en la terminal 3 pasa a bajo. Además, el transistor de descarga se desactiva, lo que ocasiona que la salida en la terminal 7 descargue al capacitor por medio de la resistencia RB. Luego el voltaje del capacitor disminuye hasta que cae por debajo del nivel de disparo (Vcc/3). Entonces el flip-flop se dispara para que la salida regrese a alto, y el transistor de descarga se desactiva para que el capacitor pueda de nuevo cargarse a través de las resistencias RA y RB hasta llegar al Vcc. Se pueden hacer cálculos de los intervalos del tiempo durante los cuales la salida está en alto y en bajo usando las relaciones. Talto=0.7(RA+RB)C Tbajo=0.7RBC El período total es T= Talto+Tbajo La frecuencia del circuio astable es entonces F= 1/T F= 1.44/(RA+2RB)C 4.2 Multivibrador Monoestable. El temporizador 555 como usarse como un circuito multivibrador de disparo o monoestable como el de la figura 4.2, cuando la señal de entrada de disparo pasa a negativo, activa al multivibrador de un disparo, con la salida en la terminal 3 yendo a alto por un período de tiempo. 44 Fig. 4.2 Talto= 1.1RAC El flanco negativo de la entrada de disparo hace que el comparador 2 dispare al flip-flop con la salida de la terminal 3 yendo a alto. El capacitor se carga hacia Vcc a través de la resistencia RA. Durante el intervalo de carga la salida permanece en alto. Cuando el voltaje a través del capacitor alcance el nivel de umbral de 2Vcc/3, el comparador 1 dispara al flip-flop haciendo que la salida pase a bajo. El transistor de descarga también pasa a bajo, haciendo que el condensador permanezca a casi cero hasta que se vuelve a disparar. Los períodos de tiempo para este circuito pueden ir desde microsegundos hasta muchos segundos, haciendo este CI útil para un rango de aplicaciones. 5 Modulación y demodulación de señales eléctricas (AM y FM). 5.1 Introducción a Audio Las ondas de Radio son un tipo de ondas electromagnéticas, lo cual confiere tres ventajas importantes: No es necesario un medio físico para su propagación, las ondas electromagnéticas pueden propagarse incluso por el vacío. La velocidad es la misma que la de la luz, es decir 300.000 Km/seg. Objetos que a nuestra vista resultan opacos son transparentes a las ondas electromagnéticas. No obstante las ondas electromagnéticas se atenúan con la distancia, de igual forma y en la misma proporción que las ondas sonoras. Pero esta desventaja es posible minimizarla empleando una potencia elevada en la generación de la onda, además que tenemos la ventaja de la elevada sensibilidad de los receptores. 45 Generación y propagación de las ondas Las ondas de radio. Son generadas aplicando una corriente alterna de radiofrecuencia a una antena. La antena es un conductor eléctrico de características especiales que debido a la acción de la señal aplicada genera campos magnéticos y eléctricos variables a su alrededor, produciendo la señal de radio en forma de ondas electromagnéticas. Fig. 5.1 Estas ondas se transmiten desde un punto central (la antena emisora) de forma radial y en todas direcciones, pero podemos diferenciar tres formas de transmisión: Onda de tierra: en principio las ondas de radio se desplazan en línea recta, atravesando la mayoría de los objetos que estén en su camino con mayor o menor atenuación. Las pérdidas por dicha atenuación dependen de la frecuencia de la transmisión y de las características eléctricas de la tierra o el material atravesado. En términos generales a menor frecuencia mayor es el alcance de la onda y cuanta menor sea la densidad del material más fácil será atravesarlo. Parte de esta onda es reflejada por la superficie terrestre. Onda visual o directa: es refractada en la baja atmósfera (refractación troposférica) debido a los cambios en la conductividad relativa en sus capas. Onda espacial: la atenuación en el aire es muy pequeña, lo que hace que la onda pueda alcanzar las capas altas de la atmósfera (Ionosfera) y ser reflejada en su mayor parte de vuelta a tierra. Transmisión a larga distancia. Fig. 5.2 (a, b) 46 Métodos de transmisión Hasta el momento se ha visto como se generan y propagan las ondas de radio, pero de nada sirve enviar una onda electromagnética si no lleva consigo el transporte de alguna información. 5.2 Modulación Este sistema, que actualmente aún se emplea, parte de dos ondas: Onda portadora: es la encargada de fijar la frecuencia de transmisión y es la que se alterara para que transporte la información que se requiere. Onda moduladora: es la onda que se requiere transmitir (voz, música, datos, etc...). El proceso de modulación se basa en alterar de una forma determinada la onda portadora en función de la onda moduladora, obteniéndose como resultado final la onda modulada que será radiada. Para ello nos basaremos en los dos parámetros más importantes de una onda: La amplitud. La frecuencia. 5.2.1 Onda continúa modulada A una onda continua de AC se le puede agregar información interrumpiendo de tal manera que la onda se divida en una serie de pulsos que correspondan a una clave convenida. Aunque este tipo de señal se usa mucho, tiene ciertas desventajas; la principal radica en el hecho de que tales señales difícilmente podrían llevar información en forma de sonidos, por ejemplo los de la voz humana o de la música. Cuando se requiere señal para transmitir sonido se emplean otros métodos para agregarle información. Estos métodos consisten en usar el sonido para controlar o modificar alguna característica de la onda continua de AC a fin de que tenga las mismas variaciones que la onda sonora. De esta manera se obtiene una onda continua de AC modulada por el sonido. 5.2.2 Modulación de Amplitud La modulación en amplitud (AM). Fue el primer método de transmisión por radio. Se basa en variar la amplitud de la onda portadora en función de la amplitud de la onda moduladora, obteniendo como resultado una onda modulada que contiene a la moduladora. Si se unen los extremos de la onda modulada se obtendrá la señal moduladora y su simétrica (trazado encima de la portadora según el gráfico): Fig. 5.3. 47 5.2.3 Tipos de Modulación de Amplitud En función del parámetro empleado se va a tener dos posibles tipos modulación: Modulación en amplitud (AM). Modulación en frecuencia (FM). Por supuesto existen más tipos de modulación, pero solamente tienen interés para transmisión radioeléctrica estas dos. 5.2.4 Sobre Modulación En la mayor parte de los casos, la transmisión de una señal modulada en amplitud es más eficaz, mientras mayor sea el porcentaje de modulación. Sin embargo, por lo general, debe evitarse la sobre modulación, ya que esta produce distorsión considerable en la envolvente de modulación de la portadora. El modo en que la sobre modulación distorsiona una señal ilustración. Fig. 5.4. 5.3 Bandas Laterales de AM 48 se aprecia en la Se ha dicho que la portadora modulada es una onda de frecuencia constante cuya amplitud cambia según la señal moduladora. Estas frecuencias se generan en el proceso de modulación y reciben el nombre de frecuencias de bandas laterales. El proceso de modulación produce dos frecuencias como resultado de un proceso llamado heterodinación. Una de las de las nuevas frecuencias es igual a la suma de la frecuencia de la portadora y de la señal moduladora; esta se llama frecuencia de banda lateral superior, pues su frecuencia es superior a la de la portadora. La otra frecuencia es igual a la diferencia entre la portadora y la señal moduladora; a esta se le llama frecuencia de banda lateral inferior. Fig. 5.5. 5.3.1 Ancho de Banda de AM El ancho de banda es una señal modulada en amplitud; abarca las frecuencias que están entre las frecuencias más baja de la banda lateral inferior y la frecuencia más alta de la banda lateral superior. 49 Se puede demostrar matemáticamente que la onda modulada final se puede descomponer en tres señales: una de frecuencia igual a la portadora y otros resultados de sumar y restar la frecuencia de la moduladora a la de la portadora. Es decir, si tuviéramos una portadora de 500 KHz y la onda moduladora posee una frecuencia máxima de 20 KHz (como las señales musicales) obtendremos tres ondas: una de 500 KHz y dos bandas laterales de 480 KHz y 520 KHz. Esto es importante para saber el ancho de banda que ocupa la transmisión (en este caso 20+20=40 KHz). Otro ejemplo más real es que el ancho de banda para AM es de 10 KHz, la cantidad de transmisión es baja y está en el rango de 20 Hz a 20 KHz el cual es el rango de la frecuencia audible. La AM se encuentra en un rango de 530 KHz a 1710 KHz. Realizando la demostración siguiente: __________10 KHz____________ 5 KHz 5 KHz /_________/ 600 KHz /___________/ 595 KHz 605 KHz 5.3.2 Potencia de Banda Lateral Toda señal electrónica posee cierta cantidad de energía eléctrica. Según sea el tipo de la señal; dicha energía se puede medir en función de voltaje, corriente o potencia. La energía de las señales modulas en amplitud se expresa en general como potencia y determina en gran parte a que distancia se puede enviar la señal después de la transmisión y que ganancia o amplificación se necesitara para aumentar la señal a un nivel útil. Solo una parte de la señal recibida representa la señal de información. Por lo tanto, precisa que la potencia suministrada a las bandas laterales constituya un porcentaje de la potencia total, tan alto como sea posible. Esto se logra con una modulación de porcentaje elevado. Fig. 5.6. 50 5.4 Demodulación o detección de AM La demodulación de AM es el proceso usado para recuperar la señal de información llevada en una onda portadora modulada en amplitud, este proceso también se llama detección. Esto se efectúa eliminando la mayor parte de la señal modulada y dejando solo la mitad de la envolvente que representa la información. Es importante entender que durante la demodulación la envolvente de la señal no es una magnitud física; esta solo marca las variaciones de amplitud de la portadora. Sin embargo, una vez terminada la demodulación, la envolvente es efectivamente un voltaje variable o una corriente que representa la información original. Fig. 5.7. 5.5 Modulación de Frecuencia La modulación en Frecuencia es la técnica de transmisión por radio más popular actualmente. La FM es tan popular porque es capaz de transmitir más información del sonido que queremos transmitir, ya que en AM si se transmiten sonidos que están a frecuencias muy altas y se consume un gran ancho de banda. La modulación en frecuencia se basa en variar la frecuencia de la portadora con arreglo a la amplitud de la moduladora. En este sistema de modulación también tenemos un problema práctico, y es que rara vez el ancho de banda de la transmisión es inferior a diez veces el de la señal moduladora. En modulación de frecuencia (FM), así como en la de rf varía según una señal moduladora. Sin embargo, en AM cambia la amplitud de la portadora, en tanto que en FM varia la frecuencia de la portadora (Figura #8). Cuando la portadora esta modulada en frecuencia su amplitud no cambia, pero su frecuencia aumenta y disminuye de acuerdo con las variaciones de amplitud de la señal moduladora. La frecuencia que tenía la portadora antes de la modulación se llama frecuencia central o de reposo; la portadora modulada fluctúa arriba y debajo de la frecuencia central. 51 La frecuencia de una portadora de frecuencia modulada es igual a la frecuencia central, cuando la señal moduladora tiene amplitud cero. Al aumentar la amplitud de la señal moduladora en la dirección positiva, la frecuencia de la portadora también aumenta; llega a un máximo cuando la amplitud de la señal de modulación alcanza su valor máximo positivo. Luego, cuando la señal moduladora disminuye en amplitud, la frecuencia de la portadora disminuye también y regresa a su frecuencia central, cuando la citada señal nuevamente llega a la amplitud cero. De la misma manera, las variaciones de frecuencia de la portadora siguen las variaciones de amplitud negativa de la señal moduladora, excepto que la frecuencia de la portadora disminuye al hacerse más negativa la señal de modulación; luego aumenta, para alcanzar de nuevo su frecuencia central cuando la señal moduladora termina su medio ciclo negativo y regresa a cero. Fig. 5.8. 5.5.1 Cómo se genera la Frecuencia Ya se ha visto que la frecuencia de una onda de FM varía o se desvía, arriba y debajo de su frecuencia central, siguiendo las variaciones de amplitud de la señal moduladora. el rango o variación total de la frecuencia central más baja, que corresponde a la amplitud máxima negativa de la señal moduladora, o bien, de la frecuencia central a la frecuencia más alta que corresponde a la amplitud máxima positiva de la señal moduladora, se denomina desviación máxima de frecuencia de la portadora. 52 5.5.2 Ancho de banda de FM En AM se ha visto que el término ancho de banda se refiere a todo el rengo de frecuencia que tenga una onda modulada. En cambio, en FM debido a las muchas frecuencias de banda lateral que tienen una onda de FM, el término se aplica en formas más restringidas y comprende sola las frecuencias significativas. El ancho de banda de una onda de FM es el rango de frecuencias que haya entres la frecuencias de bandas lateral, extrema superior y extrema inferior, y cuyas amplitudes sean mayores en 1% o más que la amplitud de la portadora no modulada. El ancho de banda de una onda de FM puede ser muchas veces mayor que la de una onda AM. Por ejemplo tenemos que el ancho de banda para FM es de 150 KHz, 10 veces más que el ancho de banda de AM. __________0.150 MHz____________ 0.075 KHz 0.075 KHz /_________/ 95.1 MHz /___________/ ¿? KHz ¿? KHz Cuando una onda de FM tiene un ancho de banda más amplio se denomina FM de banda ancha y requiere que se usen frecuencia portadora mucho más altas que las usadas para AM, con información similar. Las frecuencias de la portadora deben ser altas, porque solo así se puede transmitir por radio el mayor número posible de ondas de FM sin que interfieran entre sí. 5.5.3 Ruido y FM Se recordara que una de las principales desventajas de AM era que el ruido puede introducirse en una señal de AM, modulándola en amplitud en efecto, de este modo se incorporara a la información misma. El ruido también puede modular en amplitud la señal de FM, pero en el caso de estas señales al contrario de lo que sucede con las de AM los circuitos electrónicos del equipo receptor separan fácilmente el ruido de la información. En una señal de FM la información está representada por variaciones de frecuencias mientras que el ruido tiene la forma de amplitud. 5.5.4 Demodulación o detección de FM La demodulación o detección, como también se le llama es el proceso en que se recupera la información general, a partir de una onda modulada. En la demodulación de AM, esto se efectúa con detectores que elimina la portadora y solo dejan pasar las variaciones de audio de la envolvente. En cambio, la demodulación de FM emplea la portadora y reproduce a partir de ella la señal de audio. Los circuitos usados en la demodulación de FM son sensibles a las variaciones de frecuencias de la onda modulada y genera un voltaje que corresponde a estas variaciones. De este modo, el voltaje generado reproduce la señal moduladora original y, en consecuencia la señal de información. 53 Fig. 5.9. 5.5.5 Bandas de Frecuencia Internacionalmente se han dividido todo el espectro de frecuencia en las denominadas bandas de frecuencia. Esto se hace así para poder delimitar el acceso de los usuarios a estas bandas. Hay que mencionar que esta clasificación no es global y que algunos países difieren en su delimitación, pero en general podemos aceptarlas como generales. Denominación Siglas Margen de frecuencias Frecuencias muy bajas VLF 3 - 30 KHz Frecuencias bajas LF 30 - 300 KHz Frecuencias medias MF 300 - 3000 KHz Frecuencias altas HF 3 - 30 MHz Frecuencias muy altas VHF 30 - 300 MHz Frecuencias ultra altas UHF 300 - 3000 MHz Frecuencias super altas SHF 3 - 30 GHz 54 Frecuencias extra altas EHF 30 - 300 GHz Las bandas de frecuencia más baja se reservan para las emisoras que transmiten en AM, mientras que las de FM transmiten sobre los 100 MHz. La única banda que está libre para cualquier uso (como radio control) y para cualquier persona es la banda de los 27 MHz, pero debido a esto, está bastante saturada y sólo es conveniente utilizarla para practicar con montajes caseros y sistemas de poco alcance (no más de 100m). 5.5.6 Diferencia de AM con FM * La transmisión de la señal AM es radial mientras que la transmisión de la señal FM es lineal. * Una señal de FM de banda ancha tiene un ancho de banda mucho mayor que una señal de AM que lleva la misma información. * El ruido afecta a AM ya que se presenta en amplitud, pero no afecta a la FM. * AM presenta menos potencia para transmitir, FM posee 3 etapas básicas: Transmite en estereofonía. Superior en la salida o transmisión de audio. Cuando hay interferencia la señal no se afecta. 6 Mantenimiento preventivo y correctivo a radio receptores AM y FM y grabadoras de audio. 6.1 Herramientas y equipos para el mantenimiento Las herramientas que utilizaremos para esta actividad en su parte práctica, serán los siguientes: 1. Destornilladores de ranura o planos; 2. Destornilladores de estrella o Phillips; 3. Multímetro; 4. Osciloscopio; 5. Brochas; 6. Lanillas o limpiones de materiales que no produzcan pelusa; 7. Sopladora o aspiradora; 8. Soldador de estaño; 9. Extractor de estaño; 10. Y si se pudiera un analizador de espectros electromagnéticos para analizar las frecuencias de radio. En complementación también necesitaremos los siguientes materiales: 1. Limpiador de contactos (Contact cleaner), que también es desengrasante; 2. Grasas grafitadas o para áreas de roce metálico y/o plástico; 3. Alcohol isopropílico; 4. Estaño; 5. Baterías de 9V (Para probar los parlantes; 6. Hisopos o aplicadores de algodón. 55 6.2 Receptor AM Fig. 6.1, Receptor AM El receptor AM de la figura 6.1 procesa las señales moduladas en amplitud interceptada por su antena y proporciona como salida, la señal original que se utilizó para modular la portadora de r-f. Entonces la señal puede aplicarse a un dispositivo reproductor. Los receptores de AM varían mucho en cuanto a su complejidad, pues algunos son muy simples y sólo tienen algunos circuitos, otros son dispositivos muy complejos provistos de muchos circuitos. El tipo más elemental de receptor de AM, consiste de un solo circuito; es un detector de AM que procesa la señal de AM, captada por una antena receptora. A fin de recuperar la información llevada en la portadora de r-f modulada, el detector debe efectuar dos pasos. 1. Rectificar la señal de r-f. 2. Filtra la señal rectificada para eliminar los componentes de r-f. Por lo tanto sólo queda la mitad de la envolvente de modulación original y, ésta tiene las variaciones que la señal moduladora original usada en el transmisor. Fig. 6.2 56 Este receptor elemental de AM tiene dos importantes limitaciones, por lo que resulta poco práctico. Una de ellas es la falta de amplificación, La señal captada por la antena receptora es sumamente pequeña, y después de su rectificación y filtrado resulta aún más pequeña. Una señal tan débil no puede activar adecuadamente los dispositivos reproductores, tales como un altavoz, ya que éstos requieren señales de entrada bastante fuerte. Por lo tanto, después de la detección, deben uno o más amplificadores de audio para elevar la señal al nivel requerido. Algunos detectores amplifican la señal a la vez que la remodulan; pero su capacidad de amplificación no es suficiente, de amanera que aún en este caso se necesitan amplificadores de audio. La otra desventaja del receptor elemental, es que no tiene selectividad de frecuencia, todas las señales de r-f recibidas simultáneamente por la antena se procesarían juntas en el receptor y la salida del detecto, en realidad, serían una combinación de todas estas señales. Una señal detectada así, sería inútil, ya que no representaría ninguna de las señales de entrada, por lo tanto debe haber algún medio de seleccionar la señal deseada de r-f, de entre todas las recibidas por la antena; esta función la efectúan los circuitos de selección de frecuencia. Estos circuitos están sintonizados a la frecuencia de la señal deseada, de modo que sólo dejan pasar esta frecuencia al detector y bloquean todas las otras frecuencias de la señal de r-f. 6.3 Receptor FM. Los receptores FM como el de la figura 6.3 se usan para la recepción y reproducción de señales moduladas en frecuencia. Un amplificador de r-f selecciona a la vez que amplifica, la señal de FM que se quiere recibir. A continuación esto pasa al receptor, donde un mezclador con la ayuda de un oscilador local, la convierte en una señal de frecuencia intermedia, in alterar la información que lleva. La señal de f-i tiene una amplitud constante y una frecuencia que varía hacia arriba y hacia debajo de la frecuencia intermedia de acuerdo con su modulación original, la frecuencia central de la señal de FM se convierte en la frecuencia intermedia del receptor. 57 Fig. 6.3 La señal de f-i se amplifica por medio de una serie de amplificadores de f-i y después se aplica al detector de FM que convierte las variaciones de frecuencia de la señal de f-i en una señal correspondiente de audio. A continuación, esta señal pasa a una red de desacentuación o de énfasis. Dicho proceso es, esencialmente, el inverso del proceso de preénfasis efectuado en el transmisor de FM, después de la desacentuación la señal de audio se amplifica y se envía a un altavoz. La mayor parte de los receptores usados en comunicación de FM se diseñan para la banda de muy alta frecuencia (VHF). En este rango de frecuencias, a veces no se puede obtener recepción óptima con un circuito superheterodino ordinario. Esto se debe a las características que tiene la frecuencia intermedia. 6.4 Sistema Receptor. La señal de la estación deseada es recibida por la antena y seleccionada por el sintonizador de Radio Frecuencia (RF). Luego es detectada. La señal resultante de audiofrecuencia es amplificada y aplicada al altavoz. Como se muestra a continuación en el diagrama de bloques. Fig. 6.4. 58 6.5 Receptor Superheterodino AM El receptor anterior fue superado por el receptor superheterodino. Este es más práctico porque proporciona más selectividad, sensibilidad y estabilidad. Los bloques que componen un receptor de este tipo son: Fig. 6.5. 6.6 Análisis de las etapas que conforman el sistema de recepción de audio AM y FM. Fig. 6.6. Antena AM: Núcleo de ferrita capta ondas electromagnéticas y se convierten en señales eléctricas, permite concentración de ondas electromagnéticas en el embobinado. Etapa de RF: Formada por la misma antena de ferrita y capacitor variable, su función es amplificar señales sumamente pequeñas y convertirlas a señales eléctricas. Osc. Local AM: En algunos casos es un cristal de cuarzo lo cual permite generar una señal portadora, en otros casos la señal portadora la puede generar un integrado por uno de sus pines. 59 Conversor o Mezclador: Produce heterodinación por diferencia, su función es restar la señal del oscilador local con la señal de Rf. Etapa de F.I: Evita que pasen otras frecuencias, la FI está formada por varios transformadores lo cual selecciona los 455 KHZ. Etapa Detectora: Debido a que recepciona muy altas frecuencias su función es el tratamiento de demodulación para eliminar la portadora. Volumen: Selecciona la señal de Rf y audio y la envía al amplificador de audio. Fig. 6.7. Antena FM: Del tipo telescópica el cual recepciona señales y las envía a la etapa de Rf. Etapa de RF: Debido a pérdidas se utiliza un transistor JFET amplificador Formada, su función es amplificar señales sumamente pequeñas en escala de µv a mv y convertirlas a señales eléctricas. Osc. Local FM: En algunos casos es un cristal de cuarzo o a base de bobinas lo cual permite generar una señal portadora. Conversor o Mezclador: Recibe Rf y del oscilador local de FM diferencia o heterodinación. Etapa de F.I: Permite la señal enviada del conversor de 10.7 MHZ. Limitador: Su función es hacer recorte de limitación en su amplitud para evitar que pase frecuencia de interferencia. 60 Demodulador: Es un discriminador que se encarga de transmitir la señal de FM en audio. 6.7 Bobinas de Colores Son transformadores de relación reductora para lograr la adaptación impedancia. de Bobina roja: controla el dial de entrada de AM. Bobina verde: parte de la FM. Bobina naranja: es parte de la FM. Bobina amarilla: es parte de la FI. Bobina rosada: salida de detección de FM. Bobina negra o blanco: detección de AM Y SW. Bobina de antena negro: es parte del primario. Bobina roja o verde: es parte del secundario. 6.8 Análisis de Radio AM/FM comunes (EMERSON y SANKEY) Circuito de Radio AM Los circuitos de radio de AM y de FM que se analizaran se construyen alrededor del circuito integrado TDA 1083 o KA224270, cuyo reemplazo es el NTE 1624. Este C.I. incorpora Amplificadores de RF para AM, Oscilador Local AM, Mezclador AM, Amplificadores de FI AM/FM, Detector AM/FM, Circuito AGC, Circuito AFC para FM y Amplificador Salida de Potencia para Audio clase B. El Circuito Integrado C.I. se muestra en la siguiente. Fig. 6.8. Para analizar las etapas que forman parte de un Radio AM/FM, analizaremos dos marcas comunes que se encuentran en el mercado, las cuales son EMERSON (Fig. 6.9) y SANKEY (Fig. 6.10) cuyos circuitos se presentan a continuación: Circuitos de Radio AM/FM EMERSON 61 Fig. 6.9. Circuitos de Radio AM/FM SANKEY Fig. 6.10. Circuito de entrada de AM La entrada se realiza por el pin 6 del C.I.. (Fig. 6.11 a, b, c) La señal de RF es captada por la bobina de AM (Bobina de antena negro: es parte del primario y Bobina roja o verde: es parte del secundario), y no necesita antena exterior. Mediante un condensador variable, se selecciona la frecuencia a sintonizar, y por lo tanto, la emisora de radio a recibir. El condensador en paralelo, es ajustable y se les denomina trimmer cuya misión es la de ajustar el barrido del condensador a la banda de AM. 62 a) Bobina negra, Antena AM b) Trimmer o dial c) Bobina roja Dial de entrada de AM Fig. 6.11 a, b, c. Oscilador local de AM El condensador variable forma tándem (paralelo al mismo tiempo) con el condensador del oscilador local junto con una bobina L, (Fig. 6.12) éste también dispone de su trimmer. Los condensadores ajustables (trimers) actúan como sintonía fina y se ajustan durante la alineación del receptor con el fin de mantener constante la diferencia de frecuencia entre fo y fs (Radio Frecuencia recibida Oscilador Local), el oscilador local es parte fundamental del circuito para AM y se obtiene a través del pin 5 del IC KA 224270. Fig. 6.12. Mezclador de AM La señal generada por el oscilador local es mezclada en el interior del C.I. la cual entra por el pin 5 y la señal de RF que entra por el pin 6. El resultado de la mezcla de las dos señales es Frecuencia Intermedia (FI) la que es igual a 455 KHz. Amplificador de F.I AM: Las señales procedentes del mezclador de AM salen por la pin 4, hacia el primer ‘bote’ de FI (Bobina amarilla: es parte de la FI) (Fig. 6.13) y posteriormente, atraviesa un filtro cerámico. La frecuencia resonante de cada "bote" se modifica girando los núcleos de ferrita que incorporan. Actualmente estos van siendo sustituidos por los modernos filtros cerámicos, que ofrecen más robustez y precisión como filtros sintonizados. 63 Bobina amarilla Es parte del FI Fig. 6.13. La señal de FI de 455 KHz es de nuevo introducida al primer amplificador de FI por el pin 2. La señal pasa por último al detector de AM que se encuentra en el interior del C.I. La señal de salida FI para AM/FM se obtiene por el pin 15. La señal, al igual que sucede en FM, es reintroducida al integrado por el pin 14 que es la entrada para el circuito detector. Detección Aunque en nuestro circuito (Fig. 6.14, a) la detección se hace en el interior del C.I. y cuya salida se obtiene del pin 8, se expondrá brevemente en qué consiste: a) Detección. Bobinas de detección. b) AM (Negra) c) SW (Blanca) Fig. 6.14. Una vez amplificada la señal de FI lo suficiente, la señal se envía a la etapa de detección por medio de un transformador (Bobina negra o blanco: detección de AM Y SW) y pasa a hacer el proceso inverso del emisor, es decir, de modularla o detectarla. Como la señal es modulada en sus dos semiciclos, lo primero que hay que hacer es eliminar uno de ellos para lo cual disponemos de un diodo en serie que nos la eliminación, en este caso el semiciclo negativo. No debe conectarse cualquier tipo de diodo, sino que debe ser uno diodo rápido o diodo de señal, Conectando al cátodo del diodo tenemos el condensador C1, cuya misión consiste en eliminar la 64 señal de RF y dejar pasar la banda de frecuencia. A continuación se puede conectar algún componente más con el objetivo de eliminar algún residuo de RF que pudiera quedar. Dentro del C.I. también se está procesando el C.A.V. o A.G.C. que significa control automático de ganancia el cual se analizara a continuación. Control Automático de Ganancia (C.A.G): En los receptores, la señal puede variar de unas emisoras a otras, o por el efecto "fading" (desvanecimiento intermitente de la señal), lo cual se intenta corregir, dentro de ciertos límites con el circuito de CAG. La tensión del CAG se obtiene de la tensión continua obtenida al detectar la señal. En el caso del circuito anterior, se realiza en el interior del C.I., regulando la ganancia del primer amplificador de RF de AM con la tensión obtenida en el detector y que es filtrada a través del pin 16 mediante un condensador exterior. Esta tensión convenientemente aplicada a las etapa amplificadora, debe contrarrestar las subidas y bajadas de la amplitud de la señal de RF. En el pin 16 podemos medir la tensión continua de CAG. Etapa de Salida de Audio El punto banda de frecuencia (BF) es la salida hacia el amplificador de audiofrecuencia que 'atacará' a un altavoz. La señal de salida del detector en el pin 8, es enviada e introducida al amplificador BF por medio del pin 9. Dentro del C.I. es amplificada y enviada a las Bocinas (Parlantes) por medio del pin 12 y un filtro para eliminar señales no deseadas. La señal que escuchan las personas es convertida por las bocinas en señales audibles. Fig. 6.15, Parlante o Bocina La etapa de salida de audio es la misma tanto para la recepción AM como para FM. Lo que es diferentes son los circuitos de recepción y detección como lo veremos en la siguiente sección. Circuito de Radio de FM 65 En FM se utiliza el circuito típico de AM con algunas diferencias. El circuito es también un superheterodino. El esquema en bloques se representa en la Figura 6.16. Las frecuencias que comprende son de 88 MHz a 108 MHz que pertenecen a una segunda banda. Fig. 6.16. Amplificador de RF FM. La señal aérea de RF es captada a través de la antena telescópica y recogida por los circuitos resonantes de entrada, que están sintonizados en el centro el espectro de frecuencias a recibir, sobre los 100 MHz. Está formado por el circuito sintonizado paralelo inductivo - capacitivo (L – C). Los diodos actúan de limitadores de entrada que proveen la debida protección al circuito de entrada. La señal de RF es introducida al I.C como en el caso de AM. Ésta, vuelve a salir una vez amplificada y es aplicada al circuito de sintonía formado por el condensador variable y una bobina (Bobina verde: parte de FM) que pertenece al circuito del Oscilador Local de FM. La señal de este oscilador es introducida y mezclada en el interior del C.I. con la RF de FM. Al igual que en AM, la frecuencia del oscilador local varía en función de la emisora captada, para conseguir la FI de FM que es de 10,7 MHz. Oscilador Local de FM El transistor oscilador local es parte fundamental del circuito oscilador de FM. Bobinas del Oscilador Local de FM Transistor Oscilador Local de FM Fig. 6.17. Amplificador de FI en FM 66 Las señales resultantes a la salida del mezclador están presentes en la pin 2 del C.I. y el primer transformador (‘bote’) de FI (Bobina naranja o azul: es parte de la FM) y forma un circuito sintonizado a 10.7 MHZ junto con el condensador en paralelo. Seguidamente, la señal es aplicada a un filtro cerámico de 10,7 MHz, y reintroducida al I.C por el pin 14. Se han sustituido los tradicionales transformadores sintonizados de FI por modernos filtros cerámicos, que permiten exclusivamente el paso de la FI, 10,7 MHz con un ancho de banda de 150 KHz (-75 KHz...o...+75 KHz). Estos ahorran ajustes y son más compactos. Mediante el transformador (circuito sintonizado) (Bobina rosada: salida de detección de FM) es detectada la señal de FM presente en la patilla 8 y posteriormente amplificada. Esta señal de BF, al igual que sucedía en AM es introducida de nuevo por el pin 9 para ser amplificada finalmente y pasarla a las bocinas. Control Automático de Frecuencia (C.A.F) en FM Este circuito tiene la misión de mantener fija la frecuencia de entrada y por lo tanto la FI, actuando sobre la frecuencia generada por el oscilador local. Esto es necesario puesto que puede variar la frecuencia de la emisora o la del oscilador local. Para ello se utiliza un diodo varicap, en nuestro caso AFC, en paralelo con el circuito oscilante. Según la tensión aplicada al diodo y que proviene de la salida de BF pin 12, y filtrada por un condensador, variara su capacidad y por lo tanto la frecuencia del oscilador. Detector de FM La finalidad del detector de FM, al igual que en AM, es la de separar la información útil de la señal portadora. En FM, el demodulador consiste en un convertidor frecuencia-tensión, y el clásico discriminador o detector de relación de los principios de la FM, cede cada vez más su sitio a circuitos más sofisticados, gracias a la implantación de los C.I. Nuestro detector funciona gracias al circuito resonante conectado al pin 8. Fuente de Alimentación AM/FM Los radios tienen integrada dos tipos de fuentes de alimentación, una es por medio de baterías y la otra está compuesta por un transformador con TAP central, dos diodos de rectificación y un filtro electrolíticos, el voltaje de alimentación es aplicado a todo el radio, al C.I. en el Pin 13 el positivo y el negativo a los pines 3 y 11. 6.9 Grabadoras de Audio La grabadora de cinta tiene cuatro pasos de funcionamiento: (Fig. 6.18) grabar, reproducir, borrar, y transportar la cinta. La grabación es el registro de las señales de audio en la cinta en forma de patrones magnéticos. La reproducción es la captación de patrones magnéticos que se convierten en sonidos, los patrones 67 magnéticos pueden ser captados sin sufrir ningún cambio y por eso la cinta se puede reproducir indefinidamente. El proceso que consiste en la eliminación de todo el material grabado en la cinta se conoce como borrado, Así que una cinta borrada se puede volver grabar o registrar cientos de veces sin que se desgaste. El mecanismo transportador hace que la cinta pase por las cabezas durante la grabación, reproducción y el proceso de borrado. Fig. 6.18. Después que se haya colocado en su lugar los carretes de alimentación y recogida pase por la cabeza el extremo de la cinta que viene del carrete de alimentación. El recorrido de la cinta es de izquierda a derecha, así que la cinta pasa por la cabeza de borrado antes de pasar por la cabeza de grabación/reproducción. Al estar oprimido el interruptor de la grabación, la señal de oscilador de polarización es alimentada a la cabeza de borrado haciendo que esta elimine cualquier material grabado en la cinta. Una vez que la cinta está “limpia” pasa a la cabeza grabadora/reproductora donde se registra una nueva señal originada en el micrófono. Si la cinta es rebobinada en el carrete de alimentación se oprime el interruptor de reproducción, y el sonido grabado se puede volver a reproducir. Durante la reproducción la cinta se mueve del carrete de alimentación al de recogida, pasando por la cabeza de borrado y luego por la cabeza grabadora/reproductora, cuando entra en funcionamiento la reproducción, se desactiva, la cabeza de borrado y la cinta no se borra. Luego la señal grabada es captada por la cabeza grabadora/reproductora amplificada y reproducida por medio de altavoz. Durante las operaciones de grabación y reproducción el mecanismo transportador pasa la cinta por la cabeza a una velocidad constante. 6.9.1 Las Cintas y las Cabezas de Cintas 68 Observe cómo funcionan los componentes magnéticos en un sistema de grabación de cintas. Grabación: en la Fig. 6.19 se ilustra un diagrama sencillo de una cabeza de cinta en contacto con la superficie de la cinta de grabación magnética. Fig. 6.19. Cabezas de cinta en contacto con la superficie de la cinta magnética. La cinta ha quedado registrada con la señal de amplificador. El grueso de la cinta se ha exagerado intencionalmente para que se pueda notar la capa magnética (que generalmente es de óxido de hierro). Como se podrá observar en el diagrama la cabeza de cinta no es otra cosa que un electroimán en forma de anillo con espacio reducido de aire (entrehierro) entre sus polos. La anchura de este espacio es comúnmente de 500 millonésimas de pulgadas. El entre hierro descansa sobre el ancho de la cinta y queda en contacto con la capa de óxido. Cuando la corriente fluye a través de la bobina se producen líneas de flujo magnético (ilustrada con líneas punteadas). Aunque el trayecto del flujo a través del óxido no es la ruta más directa en el entrehierro es el paso de menor reluctancia (la reluctancia en un circuito, magnético equivale a la resistencia en un circuito eléctrico). La capa de óxido se magnetiza por las líneas de flujo de la cabeza. La intensidad y la polaridad de magnetización dependen de la amplitud y dirección de la corriente que pasa por la bobina de la cabeza. Si es excitada con una corriente que cambia en la misma proporción que el audio tal como en la salida de un amplificador de audio, la cinta que se está moviendo por la cabeza quedara impresa con aparatos (patrones magnéticos). La fuerza y la polaridad de estos patrones corresponden a la corriente del amplificador para que las señales de audio se almacenen magnéticamente en la cinta. 69 6.9.2 Reproducción de Cintas Magnéticas Como ya se sabe, un voltaje es inducido en un interruptor cuando el conductor corta las líneas magnéticas de flujo. Nos basamos en este principio para reproducir una cinta magnética ya grabada. La bobina de alambre que se encuentra alrededor de la cabeza de cinta es el conductor que corta las líneas de flujo de las áreas que originan los aparatos. Fig. 6.20. Ilustra una cabeza de cinta en contacto con la superficie de una cinta magnética. La cinta se ha registrado con una señal de audio. A medida que la cinta pasa por el entrehierro de la cabeza, las líneas de flujo de las áreas magnéticas en la cinta siguen el camino de reluctancia mínima a través de la cabeza y cortan los devanados de la bobina. El voltaje incluido en la bobina corresponde a los patrones magnéticos en la cinta y el voltaje de audio que las produce. El voltaje de audio puede ser amplificado y utilizado para excitar un altavoz que le reproduce como sonido. Debido a que los patrones magnéticos en la cinta no son afectados por el proceso como sonido de reproducción, la grabación de la cinta puede reproducirse una y otra vez. 6.9.3 Cintas magnéticas Está formada por una delgada película plástica de poliéster, un material que posee grandes características de estabilidad y flexibilidad. Sobre una de sus caras se encuentra una capa de óxido de hierro en la cual en esta capa se realiza la grabación. 6.9.4 Borrado en la Cinta magnética La cabeza de borrado en una grabadora de cinta es similar a la cabeza utilizada para grabar o reproducir. El entrehierro en la cabeza de borrado es mas amplio (10 o más veces al anchura del entrehierro de la cabeza grabadora/reproductora) y tiene enrollada muchas más vueltas de alambre que la cabeza grabadora/reproductora. 70 Cuando esta es excitada por el oscilador de polarización, el entrehierro más ancho y el mayor número de vueltas generan un intenso campo magnético que penetra él oxido. Este campo satura el óxido, primero en una dirección y luego en la otra. El campo alternante combinado con el movimiento de la cinta ocasiona la densidad de flujo en cualquier punto de la cinta que se haya a modificar. Cuando la cinta está bien colocada en el entrehierro de la cabeza de borrado, todos los patrones registrados desaparecen a medida que se excita la cinta entre los niveles de saturación por la corriente alterna. Conforme pasa la cinta por la cabeza de borrado, lejos de su influencia, el nivel de flujo producido en la cinta se hace progresivamente más bajo hasta que finalmente llegue a cero. En este punto de cero flujos, todas las partículas magnéticas en la cinta quedan orientadas en todas direcciones. El largo de la cinta sobre la cual tiene lugar este borrado es de solo una pequeña fracción de pulgada, pero debido a la alta frecuencia del oscilador de polarización se producen muchos ciclos en esta pequeña distancia y la cinta se borra totalmente. 6.9.5 Grabadora de Audio a Bloque El proceso inicia de la fuente de audio de las cual es enviada a un pre-amplificador y posteriormente a un amplificador de potencia, el mismo que debe ser controlado por el CAG Fig. 6.21. Al amplificador de potencia le llega otra señal que proviene del oscilador y actúa como unas vías en el proceso de la grabación en la cabeza magnética evitando así distorsión en la grabación. 6.9.6 Cabeza magnética Está formada por una bobina enrollada en el núcleo que tiene una apertura también conocida como GAT de hierro. Cuando la corriente eléctrica que contiene el mensaje de audio fluye a través de las bobina es cuando se genera el tiempo magnético. 71 6.9.7 Reproductor de Audio a Bloque La cinta pasa por la cabeza a la misma velocidad que la grabación generándose un campo magnético lo que induce a la bobina una pequeña corriente que va a ser amplificada y convertida en sonido. Fig. 6.22. EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION Responda a las siguientes preguntas: 1 ¿Cuál es la diferencia esencial entre el AM y el FM? 2 ¿Cuáles son los rangos de frecuencia que se comprenden para AM? 3 ¿Cuáles son los rangos de frecuencia que se comprenden para FM? Escriba F o V para las siguientes afirmaciones: 1 2 3 4 Los filtros pasivos están compuestos por Op-Amps ____. Para borrar el contenido de una cinta magnética se utiliza alcohol ____. El sintonizador en los radios cuenta con capacitores variables ____. La Bobina negra es la antena de AM ____. Complete la siguiente frase: Las etapas del receptor FM son: a. Amplificador RF. b. Mezclador. c. _____________________. d. _____________________. e. Red de desacentuación. f. _____________________. 72 UNIDAD II: Mantenimiento a equipos reproductores de audio/video y amplificación. 1 Sistemas numéricos digitales y dispositivos de representación visual. 1.1 Sistemas numéricos. En los sistemas digitales se utilizan varios sistemas numéricos de modo que el entendimiento de una operación del sistema requiere la facultad de convertir de un sistema numérico a otro. Sistema numérico decimal. Este sistema ha evolucionado en forma natural debido a que el ser humano tiene 10 dedos. De hecho la palabra digito se deriva del Latín para “dedo” Se compone de 10 numerales o símbolos que son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 Llamados dígitos y con ellos se puede expresar cualquier cantidad. Este sistema es un sistema de valor posicional en la cual el valor de un digito depende de la posición que ocupa. Ejemplo 8.1: 2 7 4 5 (2 x 103) + (7 x 102) + (4 x 101) + (5 x 100) (2 x 1000) + (7 x 100) + (4 x 10) + (5 x 1) (2000) + (700) + (40) + (5) 2 7 4 5 10 Sistema Numérico Binario. Emplea dos símbolos, 0 y 1, que reciben el nombre de bit (binary Digit) por tanto se trata de un sistema de base dos, cualquier cantidad se puede expresar en este sistema mediante una combinación de ceros y unos. Ejemplo 8.2: 1 0 1 1 0 1 0 4 (1 x 2 ) + (0 x 23) (1 x 16) + (0 x 8) 16 + 0 1.2 + + + 1 (1 x 22) (1 x 4) 4 222 + + + 1 (1 x 21) (1 x 2) 2 + + + 0 (0 x 20) (0 x 1) 0 Código BCD (Decimal codificado en binario) y conversiones. Cuando se presentan números, letras o palabras mediante un grupo especial de símbolos se dice que están codificados y el grupo de símbolos se llama código. Si cada digito de un número se representa por su equivalente binario el resultado es el código BCD. Debido a que un digito puede ser tan grande como 9 se requieren 4 bits para codificar cada digito (el código binario para 9 es 1001). 73 Ejemplo 8.3: Ilustre el código BCD correspondiente del número decimal 874 1.3 8 ↓ 7 ↓ 1000 0111 4 ↓ (Decimal) 0100 (BCD) Conversiones entre sistemas numéricos. Conversión de binario a decimal. Cualquier número binario se puede convertir a su equivalente decimal con solo sumar los pesos de las diferentes posiciones en el número binario que contiene un uno. Ejemplo: convertir 10001112 en su equivalente decimal. Solución; Lista de valores asociados con cada posición 1 __ 0 __ 0 __ 0 __ 1 __ 1 __ 1 __ 26 25 24 23 22 21 20 64 32 16 8 4 2 1 Total de valores que están representados por unos (1) 64 + 4 + 2 + 1 = 71 Por lo tanto: 10001112 = 7110 Conversión de decimal a Binario. Existen dos métodos el primer método es el proceso inverso del descrito anteriormente o sea: el numero decimal simplemente se expresa como una suma de potencias de dos y luego se escriben los unos y los ceros en las posiciones adecuadas del BIT. Ejemplo: Convertir 23 en su equivalente binario Solución: Se marcan las posiciones binarias hasta llegar al sitio en que se tiene un valor mayor que el número decimal cuya conversión se desea. 32 16 8 4 2 1 El 23 no contiene ningún 32, pero si un 16 un 4 un 2 un 1 32 16 1 8 0 4 1 2 1 1 1 74 Por lo tanto 2310 = 1 0 1 1 1 2 Segundo método Divisiones sucesivas por dos; requiere la división repetida del numero decimal entre 2 y escribir el residuo después de cada división hasta obtener un cociente de 0. El resultado binario se logra escribiendo el primer residuo como el LSB y el último residuo como el MSB. Ejemplo: 1.4 Presentaciones visuales de estado sólido y líquido desplegado LED de 7 segmentos de un solo digito, dígitos múltiples, multiplexados y Matriz de puntos. Está formado por 8 LED (siete segmentos y un punto decimal) y con él se pueden mostrar cualquier numero desde 0 hasta 9. Éstos se pueden encontrar como display de uno o de varios caracteres integrados dentro de un mismo encapsulado Fig. 8.1, Display 7 segmentos. Existen dos configuraciones de 7segmento: configuración Ánodo Común y Cátodo Común. Configuración Ánodo común: Tiene conectados entre sí todos los ánodos como lo muestra la figura 7. 75 Fig. 8.2. Configuración Cátodo Común: Tiene conectados entre sí todos los cátodos comunes como se muestra en la figura 8.3. Figura 8.3. Diodo de cristal líquido LCD. El dinámico y el de efecto de campo. Ninguno de ellos emite luz y para poderlos ver es necesario contar con una fuente de luz externa. En el LCD dinámico el material de cristal líquido se encuentra entre 2 placas de vidrio transparentes. El patrón de siete segmentos se está grabado en la placa de vidrio frontal y está hecho de un material conductor de electricidad transparente, tal como el óxido de indio. El vidrio posterior está recubierto con este conductor transparente el cual corresponde a los siete segmentos De esta manera, sólo se verán los segmentos de los dígitos cuando se aplique corriente al LCD. El LCD de efecto de campo o nemático con giro es el de uso más común. En las calculadoras, relojes y computadoras que funcionan con baterías. El LCD más común de este tipo produce un segmento oscuro sobre un fondo reflejante. Dígitos múltiples multiplexados. Cuando están integrados varios display, dentro también se incluye, normalmente un sistema electrónico de control. Al tener el sistema de control, los pines no dan el acceso a un LED, a estos hay que introducir la información completa según el manual del fabricante. A cada segmento del display, se le asigna un nombre, de tal manera que cuando se va a encender un determinado segmento. Por ejemplo, el segmento “a”, habrá que saber cuál es, y con qué entrada corresponde para poder iluminar dicho segmento. Figura 8.4, Dígitos múltiples 76 Esto no se aplica a los display de matriz de puntos, los cuales están divididos en columnas y filas, siendo necesario aplicar una tensión a la fila y a la columna a la cual pertenece el LED para poder encenderlo. La matriz de 5x7 permite representar letras mayúsculas y minúsculas, signos de puntuación y caracteres especiales con un grado de legibilidad excelente. 2 Compuertas lógicas y algebra de Boole. 2.1 Compuertas lógicas (OR, AND, NOT, NAND, NOR). Las compuertas Son circuitos que se emplean para combinar niveles lógicos digitales (unos y ceros) en formas específicas. Para expresar la salida en términos de las entradas, se emplea un sistema denominado algebra Booleana. Las compuertas básicas son AND, NAND, OR, NOR, y el INVERSOR. Compuerta OR. Es un circuito lógico que tiene dos o más entradas y cuya salida es igual a la combinación OR de las entradas Fig. 9.1 o sea que su salida es 1 (alta), cuando cualquiera de las entradas es 1. Su símbolo es: Tabla de verdad (OR) ENTRADAS SALIDA A B X=A+B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 Fig. 9.1. 1 1 1 Compuerta AND. Es un circuito lógico que tiene dos o más entradas y cuya salida es igual a la combinación AND de las entradas o sea que su salida es 1 (alta), solo cuando todas sus entradas son 1. Su símbolo es: Tabla de verdad (AND) ENTRADAS A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Fig. 9.2, compuerta AND de 2 entradas SALIDA X=A*B 0 0 0 1 Inversores (Compuerta NOT). Es un circuito lógico que tiene solo una entrada y cuya salida es el complemento de la entrada. La función de este dispositivo es invertir la señal de entrada, (Si A es 0, entonces X es 1). ENTRADA 77 SALIDA Su símbolo es: A de verdad (NOT) 0 1 X=A negado 1 0 Tabla Fig. 9.3. La presencia de un pequeño círculo siempre denota inversión o negación. Compuerta NAND (Negación de AND) Una compuerta NAND Fig 9.4 es un circuito lógico que tiene dos o más entradas y cuya salida es 0 solo cuando todas sus entradas son 1 (altas). NAND es la concentración de las palabras inglesas “not” y “and”. El símbolo correspondiente es el de una compuerta AND con la salida invertida (con un circulo de inversión). Su símbolo es: Tabla de verdad (NAND) ENTRADAS A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Fig. 9.4 Compuerta NAND. SALIDA X 1 1 1 0 Compuerta NOR (Negación de OR). Una compuerta NOR es un circuito lógico que tiene dos o más entradas y cuya salida es un 0 cuando una o más entradas es 1 (alto). NOR es la concentración de las palabras inglesas “not” y “or”. El símbolo correspondiente es un símbolo OR con una salida invertida, o con un círculo de inversión como se muestra en la figura 16. Su símbolo es: ENTRADAS SALIDA A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Fig. 9.5, Compuerta OR. Simbología IEEE / ANSI. 78 Fig. 9.6, Símbolos IEEE/ANSI Comprobación de circuitos integrados IC. Circuitos integrados “IC” Son dispositivos en donde se reúnen una cantidad no determinada de componentes discretos tales como resistencias, diodos, transistores etc., todos estos en un arreglo compacto y encapsulado ahorrándose de este espacio, tamaño, peso y precio en un equipo electrónico. Todos los IC tienen en su exterior un numero o código el cual representa una función ya estandarizada para este número por ejemplo los IC que empiezan con el número 74-xxx son circuitos que trabajan con señales digitales y ondas cuadradas con amplitud máxima de 5V en el pin llamado Vcc, además estos IC tienen otro pin de conexión a tierra llamado GND o GROUND (TIERRA). Comprobación. A un circuito integrado se le realizan varias pruebas para determinar si se encuentra en buen o mal estado, estas varían de acuerdo a la función que realizan; pero hay unas pruebas que se les practican a todos: 1-. La presencia o ausencia de calor. 2-. Si el voltaje entre GND y Vcc es el estipulado por la función de este. 3-. La presencia o ausencia de reventaduras, soldaduras frías, quebraduras externas o en los pines de conexión. 4-. Cortocircuitos entre sus pines de conexión en la tarjeta. 2.2 Lógica de circuitos combinacionales. La combinación de compuertas para producir una salida deseada o requerida recibe el nombre de lógica combinacional o combinatoria. Ejemplo 9.1: Escriba la expresión booleana para la salida del circuito de figura siguiente. Fig. 9.7. Ejemplo 9.2: Escriba la expresión booleana para la salida del circuito de figura siguiente. 79 Figura 9.8. 2.3 Compuertas exclusivas EXOR y EXNOR. Dos circuitos lógicos especiales que se presentan con frecuencia en los sistemas digitales son los circuitos OR-exclusivo y NOR-exclusivo. OR-Exclusivo. Este circuito produce una salida ALTA siempre que las dos entradas están en niveles opuestos. Esta combinación específica de compuertas lógicas ocurre con mucha frecuencia y es de mucha utilidad en ciertas aplicaciones. Una compuerta EX-OR sólo tiene dos entradas; no hay compuertas EX-OR de tres o cuatro entradas. Las dos entradas se combinan de la siguiente manera (ver figura 9.9). Fig. 9.9, Circuito EXOR El símbolo tradicional de compuerta EXOR y su tabla correspondiente Figura 9.10, EXOR y su correspondiente tabla de verdad NOR-exclusivo El circuito NOR-exclusivo (abreviado EX-NOR) opera completamente al contrario que el EX-OR. Este circuito produce una salida ALTA siempre que las dos entradas están al mismo nivel. La figura 9.11 muestra el circuito EX-NOR, y la expresión de salida. 80 Fig. 9.11, Circuito EXNOR El símbolo tradicional de compuerta EXNOR Fig. 9.12 y su tabla correspondiente Fig. 9.12, EXNOR y tabla de verdad correspondiente. 2.4 Combinación de compuertas lógicas Los métodos de combinación de compuertas lógicas requieren que la expresión lógica esté en forma de suma de productos. Algunos ejemplos de esta forma son: Cada una de estas expresiones de suma de productos consta de dos o más términos AND (productos) que se operan con OR. Cada término AND consta de una o más variables que aparecen en forma complementada o no complementada. Note que en una expresión de suma de productos, un signo de inversión no puede aparecer en más de una variable en un término (por ejemplo, no podemos tener Producto de Sumas Existe otra forma general de expresiones lógicas que a veces se usa, Se conoce como la forma de productos de suma y consiste en dos o más términos OR (sumas) que se operan con AND en conjunto. Cada término OR contiene una o 81 más variables en forma complementada o no complementada. He aquí algunas expresiones de productos de sumas 3 Multiplexado y demultiplexado. 3.1 Multiplexores (Selectores de datos). Un equipo estéreo moderno para el hogar puede tener un interruptor que selecciona la música de una de cuatro fuentes: una cinta de casete, un disco compacto (CD), o un radio. El interruptor selecciona una de las señales electrónicas de una de estas cuatro fuentes y la envía al amplificador de potencia y a las bocinas (altavoces). En términos sencillos, eso es lo que hace un multiplexor: selecciona una de las diversas señales de entrada y la pasa a una salida. Un multiplexor o selector de datos es un circuito lógico que acepta varias entradas de datos y permite sólo a una de ellas alcanzar la salida. La dirección deseada de los datos de entrada hacia la salida es controlada por entradas de SELECCIÓN (que algunas veces se conocen como entradas de DIRECCION). La figura 59 muestra el diagrama funcional de un multiplexor general (MUX). En este diagrama las entradas y salidas se trazan como flechas anchas en lugar de líneas; esto indica que éstas pueden ser una o más líneas de señales. Fig. 10.1, Multiplexor general. El multiplexor actúa como un interruptor de posiciones múltiples controlado digitalmente, donde el código digital que se aplica a las entradas de SELECCION controla qué entradas de datos serán trasladadas hacia la salida. Por ejemplo, la salida Z será igual a la entrada de datos de algún código de entrada de SELECCION determinado; Z será igual a 1 para otro código de entrada de SELECCION específico, y así sucesivamente. Dicho de otra manera, un 82 multiplexor selecciona una de N fuentes de datos de entrada y transmite los datos seleccionados a un solo canal de salida. A esto se le llama multiplexaje 3.1.1 Multiplexor básico de 2 entradas. La figura 10.2 muestra la circuitería lógica de un multiplexor de dos entradas, y una entrada de selección. Fig. 10.2, Circuitería lógica de un multiplexor de dos entradas. 3.1.2 Multiplexor de 4 y 8 entradas Multiplexor de 4 entradas. Aquí hay 4 entradas que se transmiten en forma selectiva a la salida con base “n” las 4 combinaciones posibles de las entradas de selección S1 S0. Cada entrada de datos se accesa con una combinación diferente de niveles de entrada de selección. Fig. 10.3, Circuitería de multiplexor de 4 y 8 entradas. 83 Multiplexor de 8 entradas. Fig. 10.4, Multiplexor de 8 entradas. Multiplexor cuádruple 74LS157. Multiplexor cuádruple de dos entradas (74157/LS157/HC157) Este es un CI muy útil que contiene cuatro multiplexores de dos entradas como el de la figura 10.5. Fig. 10.5, Cuatro multiplexores de dos entradas Aplicaciones de los multiplexores Los circuitos multiplexores encuentran numerosas y variadas aplicaciones en sistemas digitales de todos los tipos. Estas aplicaciones incluyen selección y dirección de datos, secuencia de operaciones, conversión de paralelo a serial, generación de ondas y generación de funciones lógicas. Analizaremos algunas de éstas aquí y varias más en los problemas al final del capítulo. 3.2 Demultiplexores Un multiplexor toma varias entradas y transmite una de ellas a la salida. Un demultiplexor efectúa la operación contraria; toma una sola entrada y la distribuye en varias salidas. La figura 10.6 muestra el diagrama general de un demultiplexor (DEMUX). Las flechas grandes que corresponden a entradas y salidas pueden representar una o más líneas. El código de entrada de selección determina hacia qué salida se transmitirá la entrada de DATOS. En otras palabras, el demultiplexor toma una fuente de datos de entrada y la distribuye selectivamente a uno de N canales de salida, igual que un interruptor de posiciones múltiples. 84 Fig. 10.6, Diagrama general de un demultiplexor. 3.2.1 Demultiplexor de 1 a 8 líneas. Un multiplexor de 1 a 8 líneas es el que distribuye una línea de entrada a ocho líneas de salida. La única línea de entrada de datos I se conecta a las ocho compuertas AND, pero sólo una de estas compuertas será habilitada por las líneas de entrada de SELECCION’’ Por ejemplo, con S2 S1 S0 = 000, solamente la compuerta AND 0 será habilitada, y la entrada de datos I aparecerá en la salida O0. Otros códigos de SELECCION ocasionan que la entrada I llegue a las otras salidas. La tabla de verdad resume la operación. Simbología IEEE / ANSI Fig. 10.7, Simbología IEEE/ANSI. Detección de fallas Para la detección de fallas es siempre recomendable el proceso de observación y razonamiento, paso inicial de gran importancia cuando se emprende la tarea de detectar una falla. Para cada caso, trate de determinar la falla del circuito antes de comenzar a buscar soluciones. Se deben verificar las entradas (niveles) y salidas del MUX también las conexiones de los dispositivos de representación visual, (si los hay) también se debe comprobar si existe alguna falla entre la salida de la selección. 85 4 Circuitos Convertidores Analógico-Digital y Digital-Analógico. 4.1 ADC En el mundo real, las señales analógicas (comunes por todos lados) varían constantemente. Estas señales pueden variar lentamente como la temperatura o muy rápidamente como una señal de audio. Lo que sucede con las señales analógicas es que son muy difíciles de manipular, guardar y después recuperar con exactitud. Si esta información analógica se convierte a información digital, se podría manipular sin problema y se puede guardar con gran facilidad. La información manipulada puede después volver a tomar su valor analógico original, con un DAC (convertidor Digital a Analógico) Exactitud y Resolución de un Convertidor ADC Hay que definir con que exactitud será la conversión entre la señal analógica y la digital, para lo cual se define la resolución que ésta tendrá. Primero se define el número máximo de bits de salida (la salida digital). Este dato permite determinar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por: 2n donde n es el número de bits. También la resolución se entiende como el voltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bit menos significativo (LSB). LSB significa: Least Significant Bit. Para hallar la resolución se utiliza la fórmula: Resolución = ViFS / [2n – 1] , donde: n = es el número de bits que tiene el Convertidor Analógico Digital ViFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor ADC, para obtener una conversión máxima (todas las salidas serán iguales a “1”). Ejemplo # 1 de ADC convertidor Analógico Digital Si se tiene un convertidor analógico – digital (CAD) de 4 bits y el rango de voltaje de entrada es de 0 a 15 voltios. Con n = 4 y ViFS = 15 Voltios. 86 La resolución será = ViFS / [2n -1] = 15 / [24 -1] = 15/15 = 1 voltio / variación en el bit menos significativo. Esto significa que un cambio de 1 voltio en la entrada, causará un cambio del bit menos significativo (LSB) a la salida. En este caso este bit es D0. Ver la siguiente tabla. De esta manera se construye una tabla de que muestra la conversión para este ADC Ejemplo # 2 de ADC convertidor Analógico Digital Un ADC de 8 genera sólo “1” (las 8 salidas en 1), cuando en la entrada hay un voltaje de 2.55 voltios (entrada analógica máxima). La resolución es = ViFS / [2n 1] = 2.55 / [28 – 1] = 10 miliVoltios / variación en el bit menos significativo. Se puede ver que mientras más bits tenga el convertidor más exacta será la conversión. Si se tiene una señal de valor máximo de 15 voltios y aplicamos esta señal analógica a la entrada de diferentes convertidores analógico-digital, se puede tener una idea de la variación de la resolución con el aumento del número de bits del convertidor. 87 Esto significa que a mayor número de bits del ADC, un cambio más pequeño en la magnitud analógica causará un cambio en el bit menos significativo (LSB) de la salida, aumentando así la resolución. 4.2 DAC En el mundo real las señales analógicas varían constantemente, pueden variar lentamente como la temperatura o muy rápidamente como una señal de audio. Lo que sucede con las señales analógicas es que son muy difíciles de manipular, guardar y después recuperar con exactitud. Si esta información analógica se convierte a información digital, se podría manipular sin problema. La información manipulada puede volver a tomar su valor analógico si se desea con un DAC (convertidor Digital a Analógico). Un DAC contiene normalmente una red resistiva divisora de tensión, que tiene una tensión de referencia estable y fija como entrada. Hay que definir que tan exacta será la conversión entre la señal analógica y la digital, para lo cual se define la resolución que tendrá. En la figura se anterior se representa un convertidor Digital – Analógico de 4 bits. cada entrada digital puede ser sólo un “0” o un “1”. D0 es el bit menos significativo (LSB) y D3 es el más significativo (MSB). El voltaje de salida analógica tendrá uno de 16 posibles valores dados por una de las 16 combinaciones de la entrada digital. La resolución se define de dos maneras: Primero se define el número máximo de bits de salida (la salida digital). Este dato permite determinar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por: 2ndonde n es el número de bits. También la resolución se entiende como el voltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bit menos significativo.(LSB). Para 88 hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula: Resolución = VoFS / [2n – 1], Donde: n = número de bits del convertidor VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor para obtener una conversión máxima (todas las salidas son “1”) Ejemplo: Se tiene un convertidor digital – analógico de 8 bits y el rango de voltaje de salida de 0 a 5 voltios. Con n = 8, hay una resolución de 2n = 256 o lo que es lo mismo: El voltaje de salida puede tener 256 valores distintos (contando el “0”). También: resolución = VoFS / [2n – 1] = 5 / 28-1 = 5 / 255 = 19.6 mV / variación en el bit menos significativo. Con n = 4 bits, se consiguen 2n = 16 posibles combinaciones de entradas digitales La salida analógica correspondiente a cada una de las 16 combinaciones dependerá del voltaje de referencia que estemos usando, que a su vez dependerá del voltaje máximo que es posible tener a la salida analógica. Si el voltaje máximo es 10 Voltios, entonces el Vref. (Voltaje de referencia) será 10 / 16 = 0.625 Voltios. Si el voltaje máximo es 7 voltios, Vref = 7 / 16 = 0.4375 Voltios. Se puede ver estos voltajes de referencia serán diferentes (menores) si se utiliza un DAC de 8 o más bits. Con el de 8 bits se tienen 256 combinaciones en vez de 16. Esto significa que el voltaje máximo posible se divide en más partes, lográndose una mayor exactitud. Si el Vref = 0.5 Voltios: Se puede ver que mientras más bits tenga el convertidor más exacta será la conversión. Si se tiene diferentes tipos de DAC y todos ellos pueden tener una 89 salida máxima de 15 voltios, se puede ver que la resolución y exactitud de la salida analógica es mayor cuando más bits tenga. Ver siguiente cuadro: 5 Memorias. Una memoria de semiconductor es un circuito Integrado capaz de almacenar un número binario y recordarlo cuando éste sea direccionado o seleccionado ya sea por la computadora o cualquier otro dispositivo digital. Celda. Dispositivo o circuito electrónico que se utiliza para almacenar un solo bit (0 o 1). Algunos ejemplos de celdas de memoria son: un flip-flop, un capacitor con carga, y un solo canal en cinta o en disco magnéticos. Palabra. Grupo de bits (celdas) en una memoria que representa instrucciones o datos de algún tipo. Por ejemplo, un registro que consta de ocho FFs puede considerarse cómo una memoria que almacena una palabra de 8 bits. Byte. Término especial que se usa para una palabra de 8 bits, que es el tamaño de palabra más común en las microcomputadoras. 5.1 ROM La memoria de sólo lectura, conocida también como ROM (acrónimo en inglés de read-only memory), es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite sólo la lectura de la información y no su escritura, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía. Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar, o al menos no de manera rápida o fácil. Se utiliza principalmente en su sentido más estricto, se refiere solo a máscara ROM -en inglés, MROM- (el más antiguo tipo de estado sólido ROM), que se fabrica con los datos almacenados de forma permanente y, por lo tanto, su contenido no puede ser modificado de ninguna forma. Sin embargo, las ROM más modernas, como EPROM y Flash EEPROM, efectivamente se pueden borrar y volver a programar varias veces, aun siendo descritos como "memoria de sólo lectura" (ROM). La razón de que se las continúe llamando así es que el proceso de reprogramación en general es poco frecuente, relativamente lento y, a menudo, no se permite la escritura en lugares aleatorios de la memoria. A pesar de la simplicidad de la ROM, los dispositivos reprogramables son más flexibles y económicos, por lo Fig. 12.2, Memoria EEPROM 128 Kb. 90 cual las antiguas máscaras ROM no se suelen encontrar en hardware producido a partir de 2007 La memoria flash, inventada por Toshiba a mediados de los 80, y comercializada a principio de los 90s, es un tipo de EEPROM que hace un uso muy eficiente del chip y puede ser borrada y reprogramada muchas veces sin daño. Los diseñadores rompieron explícitamente con las prácticas del pasado, afirmando que enfocaba "ser un reemplazo de los Fig. 12.1, La primera EPROM, Intel 1702. discos duros", más que tener el tradicional uso de la ROM como una forma de almacenamiento primario no volátil. En 2007, NAND ha avanzado bastante en su meta, ofreciendo un rendimiento comparable al de los discos duros, una mejor tolerancia a los golpes, una miniaturización extrema (como por ejemplo memorias USB y tarjetas de memoria MicroSD), y un consumo de potencia mucho más bajo.Esta memoria es sólo de lectura, y sirve para almacenar el programa básico de iniciación, instalado desde fábrica. Este programa entra en función en cuanto es encendida la computadora y su primer función es la de reconocer los dispositivos (incluyendo memoria de trabajo). Uso para almacenamiento de software Los ordenadores domésticos a comienzos de los años 1980 venían con todo su sistema operativo en ROM y solían arrancar en el prompt de un intérprete BASIC. No había otra alternativa razonable ya que las unidades de disco eran por entonces demasiado costosas. Incluso el IBM PC traía un BASIC en ROM que se cargaba cuando no se introducía un disquete de arranque. En caso de hacerlo el IBM PC DOS tenía una versión ampliada de ese BASIC (llamado BASICA) ya con soporte de unidades de disco. Por ello los equipos solían montar el chip ROM sobre un zócalo para no tener que recurrir a desoldarlo. Los que consideraban la posibilidad de actualización (no necesariamente por el público) equipaban una EPROM para agilizar el proceso. Precisamente para evitar estas actualizaciones las videoconsolas tenían todos sus chips ROM directamente soldados en placa. De hecho, una razón de que se utilice la memoria ROM para almacenar programas y datos es la velocidad, ya que los discos siguen siendo más lentos incluso hoy. Y lo que es aún más importante, no se puede leer un programa que es necesario para operar con un disco desde el propio disco. Por eso se ha utilizado para almacenar pequeños programas de arranque desde disquete, una BIOS, o incluso la totalidad del sistema operativo como en los Atari ST, cargando extensiones desde disquete. Fig. 12.3, OM D23128C. 91 La evolución causada por el compatible IBM PC hizo que precisamente el primer componente en que se sustituye la ROM/EPROM por una memoria flash sea el chip de BIOS para permitir las actualizaciones de su Firmware. Y lo segundo fuer la pequeña memoria estática o baterizada donde se almacenaban los parámetros de arranque (como las preferencias establecidas en la BIOS). Actualmente los sistemas operativos en general ya no van en ROM. Las actuales PDAs, tabletas y smartphones se refieren a lo que es su sistema operativo como ROM, pero en realidad (exepto en los primeros equipos) es parte de la memoria flash que se deja reservada por dicho sistema para que el usuario no pueda acceder a ella excepto en procesos especiales de actualización (que si fallan pueden acabar con un pisapapeles caro). La otra gran aplicación de la ROM/EPROM para almacenar videojuegos tuvo su último episodio con dos videoconsolas de Nintendo: la Nintendo 64 y la Game Boy Advance fueron las últimas en montar el videojuego en todo o parte en un chip ROM dentro de un cartucho. Los usuario de la Nintendo DS siguen refiriéndose a sus juegos como cartuchos ROM pero son en realidad un tipo especial de tarjetas de memoria flash. Todas las consolas de sobremesa usan soportes ópticos o incluso descargas de Internet a sus discos duros. Uso para almacenamiento de datos Como la ROM no puede ser modificada (al menos en la antigua versión de máscara), solo resulta apropiada para almacenar datos que no necesiten ser modificados durante la vida de este dispositivo. Con este fin, la ROM se ha utilizado en muchos ordenadores para guardar tablas de consulta, utilizadas para la evaluación de funciones matemáticas y lógicas. Esto era especialmente eficiente cuando la CPU era lenta y la ROM era barata en comparación con la RAM. Contenido en un ROM. Dentro de la memoria ROM se encuentran tres pequeños programas: el BIOS, el SETUP y el POST. El BIOS (Basic Input Output System o Sistema Básico de Entradas y Salidas) es un programa de sólo lectura cuya función principal es actuar como intermediario entre los recursos del Hardware y Software. La función del POST es realizar una prueba inicial del Hardware crítico del sistema. Cuando se presiona el botón de encendido de un PC, el primer proceso que se lleva a cabo es el POST. Si todo funciona correctamente, el sistema sigue su proceso habitual que culmina con la carga del sistema operativo. Si por el contrario, algunos de los dispositivos críticos no pasa la prueba POST, el sistema se detiene en esa instancia e informa a través de un unos mensajes sonoros cuál es el error, el BIOS tiene un sistemas de pitidos (beeps) para avisar al usuario que tipo de problema hay. El SETUP es una porción de software que a diferencia de sus compañeros, podemos entrar en su configuración y realizar cambios en sus parámetros con la intención de optimizar el funcionamiento del hardware. El menú principal del SETUP está dividido en secciones, en las que se agrupan las opciones de acuerdo con los componentes que se pueden modificar. 92 5.2 RAM La RAM (Random Access Memory), que significa memoria de acceso aleatorio es una memoria de lectura y escritura. Lo anterior significa que el valor almacenado en sus celdas de memoria puede cambiarse por otro valor fácil y rápidamente. Existen 2 tipos de RAM. La RAM estática pueden realizarse operaciones de escritura y su contenido no cambia hasta que se corta la energía eléctrica. La RAM dinámica es necesario escribir o leer cada 2 ms, o de lo contrario se perderá el patrón de bits guardado en ella. La lectura de una memoria dinámica que sirve para evitar que pierda su contenido se conoce como refresco de la memoria. La memoria dinámica es la más densa de todos los tipos de memoria y se emplea en la actualidad como memoria principal en la mayoría de las computadoras. Tipos de RAM Las dos formas principales de RAM moderna son: 1. SRAM (Static Random Access Memory), RAM estática, memoria estática de acceso aleatorio. volátiles. no volátiles: o NVRAM (non-volatile random access memory), memoria de acceso aleatorio no volátil o MRAM (magnetoresistive random-access memory), memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva o magnética 2. DRAM (Dynamic Random Access Memory), RAM dinámica, memoria dinámica de acceso aleatorio. a) DRAM Asincrónica (Asynchronous Dynamic Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio dinámica asincrónica) FPM RAM (Fast Page Mode RAM) EDO RAM (Extended Data Output RAM) b) SDRAM (Synchronous Dynamic Random-Access Memory, memoria de acceso aleatorio dinámica sincrónica) Rambus: o RDRAM (Rambus Dynamic Random Access Memory) o XDR DRAM (eXtreme Data Rate Dynamic Random Access Memory) o XDR2 DRAM (eXtreme Data Rate two Dynamic Random Access Memory) SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory, SDRAM de tasa de datos simple) DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory, SDRAM de tasa de datos doble) DDR2 SDRAM (Double Data Rate type two SDRAM, SDRAM de tasa de datos doble de tipo dos) DDR3 SDRAM (Double Data Rate type three SDRAM, SDRAM de tasa de datos doble de tipo tres) 93 DDR4 SDRAM (Double Data Rate type four SDRAM, SDRAM de tasa de datos doble de tipo cuatro) 6 Materiales y herramientas para el mantenimiento. Para esta unidad las herramientas y materiales son exactamente los mismos que listamos en la Unidad I, apartado 6. 7 Mantenimiento preventivo y correctivo a equipos de sonido (mini componentes). Los minicomponentes o equipos de sonido presentan una estructura o distribución de la circuitería algo parecida entre los distintitos fabricantes aunque podemos rescatar las etapas o secciones más relevantes que encontraremos al abrir cualquier modelo de los equipos modernos. En este caso tomaremos como modelo el Minicomponente Sony HCD-GX750/RG551/RX550 (cada pleca, /, separa el modelo especifico al equipo que se refiere teniendo tres modelos con la misma presentación externa que en la imagen). Las secciones que encontraremos son: a) Main Section. b) CD Section. c) Tape Deck Section*. d) Panel Section. e) Jack Section. f) Sub Woofer Section. g) Power Amp Section. h) Transformer Section. *La etapa de reproducción de casetes (Tape Deck) lo hemos visto en la sección anterior (6.8 Grabador de audio, pg. 68) por ende no lo estudiaremos más en este equipo. 94 Fig. 7.1. a) Fig. 7.1. b) 7.1 Partes y Etapas del Reproductor de CD. 95 Fig. 7.2, Etapas del reproductor de discos compactos. OPU: (Optical Pick-UP Unite) que significa unidad de reparación óptica. Es el encargado de generar en su interior el rayo láser que sirve para llevar a cabo la lectura del disco compacto. Desde esta parte empieza el recorrido de la señal de audio desde el disco hasta la bobina. RF: se encarga de recibir la pequeña señal del OPU la señal en un nivel adecuado y lista para su mayor protección. Servomecanismo de enfoque: se encarga de mantener siempre el rayo láser fijado sobre la superficie de datos del CD así como en track de información. Bloque de proceso de señales digitales: en se lleva a cabo múltiples operaciones que permitirán al final de cuenta recuperar por un lado las señales correspondiente. Exclusivamente de audio y por otro lado aquellos otros datos adicionales que ayudan a impulsar el display y llevan a cabo algunas otras labores de control del equipo. Convertidor digital analógico: que como su nombre lo indica recibe a su entrada los datos digitales recuperados desde la superficie del disco compacto y por otro lado impide un par de señales de audio analógicas visto para su manejo convencional. Etapa de audio: se encarga de dar señales de audio el aspecto y las propiedades adecuadas para su expedición y para luego pasar la etapa amplificadora de 96 potencia que por lo general ya no forma parte del reproductor de CD, pero si amplifica lo suficiente para enviarlo a unos audífonos. Sistema de control: Todas estas están controladas por un sistema de control, el cual recibe todas las órdenes del usuario y se encarga de su puntual cumplimiento además de monitorear constantemente todos los movimientos del recuperador para garantizar una operación uniforme. Mecanismo: Los cuales se llevan a cabo los movimientos necesario para el buen funcionamiento del equipo. Fuente de poder: se encarga de proporcionar los voltajes adecuados para el correcto funcionamiento en los circuitos y motores dentro del aparato. Motor de movimiento del disco: todos los discos compactos de audio deben girar con una rapidez lineal constante (1.3 m/s). Esto significa, que en cada segundo el lector explora un tramo cuya longitud es de 1.3m. Como la espiral va aumentando su diámetro a medida que transcurre la reproducción, el giro de disco (rapidez angular) va disminuyendo para mantener constante la rapidez lineal. Microcontrolador: es el encargado de decepcionar toda la información (Fig. 7.3) ya sea del teclado del equipo o vía control remoto así como señales de reloj, reset y alimentación, su función se enmarca en controlar todo proceso hacia otro dispositivo de control, como solenoide, conmutadores digitales así como motores y otros. Fig. 7.3. 7.1.1 Sistema de pastillas y Motores de impulsión Un compact disk se reproduce desde la superficie inferior con un rayo de luz. En el inicio del CD está cerca del centro y el rayo de luz se mueve hacia fuera en dirección del borde a medida que se ejecuta el programa. A medida que se 97 reproduce el CD desde el inicio hasta el fin, el lente es impulsado a través del disco a través por una partilla operada por un servomotor. El rayo de luz refleja perforaciones microscópicas sobre la superficie inferior del disco, estas perforaciones están modificadas con música o con algún otro audio, así datos de sincronización y de identificación. Hay 2 tipos básico de pastillas. En una configuración, el sistema óptico (incluyendo el lente objetivo). Se monta en el extremo de un brazo rotativo. El brazo y el lente son brotados (por el servomotor de impulsión) de modo que se mueva desde el centro del disco hasta el borde. En la otra configuración, el sistema óptico es parte de un montaje de deslizamiento (que también se denomina trineo) el cual es impulsado por el motor a través de la superficie inferior de disco. El CD ejecuta señales de audio extrayendo información de señales de un disco usando una lectura óptica de láser sin contacto físico entre el disco mismo y el mecanismo de la partilla de señales. Las señales de audio almacenados sobre los CD son de un formato digital de alta densidad. La lectura óptica usa un rayo láser que se usa en las tornamesas de CD, es generado por un diodo semiconductor pequeño, de baja potencia, hecho de arseniuro galio de aluminio, el cual permite una luz infrarroja invisible. El láser se enfoca sobre el disco por el lente objetivo, el cual actúa igual que el lente de un microscopio y en foca el rayo láser dentro de un punto ligeramente inferior a un diámetro de un milímetro. Tal punto se ocupa para recuperar la información de un disco. 7.1.2 Pasos en el Servicio a un Reproductor de CD´s. Quienes se dedican al servicio técnico, se sabe que la pieza más importante (y la más costosa) de un reproductor de CD, es el lector óptico (Optical Pick-Up, figura 7.4); por eso es importante analizar todas las alternativas que tenemos antes de brindarle al cliente un costo estimado. La lente óptica debe funcionar correctamente para que el resto de los circuitos hagan su trabajo. No importa la marca del equipo normalmente todos realizan estas funciones al encender la unidad: El lector óptico se mueve hacia la parte central del disco, hasta que un switch “detector” queda presionado eso indica al microcontrolador que el lector llego a la posición inicial. El láser enciende durante unos segundos para detectar si hay un disco en la bandeja. Si el disco está presente regresara parte de la señal enviada por la lente. Si no regresa, el microcontrolador el microcontrolador asume que no hay disco presente. Si hay un CD automáticamente se envía un pulso a un motor del disco (Spindle motor), el cual comienza a rotar. En ese momento, el rayo láser lee la información que esta al principio del disco, en la parte más central (pues 98 la lectura de un CD va del centro a la periferia): la tabla de contenido abre (Table of contents o TOP), la cual contiene datos sobre el número de canciones grabadas y el tiempo total de duración; esto se muestra en el display del aparato. Luego de este proceso, generalmente el disco se detiene, esperando un comando del usuario. ¿Por qué se le explica este proceso? Porque de haber cualquier interrupción en el momento de identificar un disco el aparato no lo reconocerá; debido a esto es que la mayoría de técnicos, usualmente, lo primero que hacen es limpiar la lente óptica. Limpieza de la lente El enemigo número uno de la lente es el polvo. Una lente óptica sucia puede causar un sin número de fallas: desde “brincos” en las canciones, hasta la imposibilidad de efectuar la lectura. El polvo, la humedad, el humo del cigarrillo y otros, se adhiere a la superficie de la lente. Lo recomendable es limpiarla manualmente, de preferencia con producto de limpieza de lentes de cámara (o alcohol izo propílico) o palillo con algodón (hisopo), según las especificaciones de los fabricantes. Pueden seguir las recomendaciones que se dan en la figura 7.3, pero NO UTILIZE QUIMICOS COMO GASOLINA, ACETONA O THINNER. Muchas de las lentes actuales no están hechas de vidrio sino de plástico por lo que el uso de químicos fuertes las derrite o las mancha permanentemente. A veces, un palillo con algodón seco hace muy buen trabajo. Fig. 7.4. De hecho, conviene tener presente que en ocasiones los clientes utilizan un disco limpiador. Como la mayoría de estos discos solo traen una pequeña brocha que “borra” la superficie de la lente es común que no se limpie realmente la capa de suciedad. Así es preferible la limpieza manual. Señales Luego de llevar a cabo el proceso anterior hay que verificar las señales. La primera señal que vamos a observar con el osciloscopio es la de RF 99 (radiofrecuencia o eye pattern). La mayoría de los quipos tienen un punto de prueba marcados en la tarjeta del” servo” con las letras RF. Al conectar el osciloscopio, debemos tener una señal como la que se muestra en la figura 7.5 mientras se reproduce el disco. Fig. 7.5. Si tenemos un equipo que parece que está leyendo, pero no tiene audio, debemos de investigar esta señal. Si dicha señal está presente ya es un indicador de que el lector óptico y la sección de amplificación RF están trabajando correctamente el problema está en otra sección. La señal debe ser tan clara como la fotografía y debe distinguirse claramente la forma de diamante por toda la señal. Si ya limpio la lente óptica y no obtuvo un buen resultado, se sugiere hacer un ajuste para mejorar la calidad de la reproducción del disco. Generalmente existe un potenciómetro con las letras RF, aunque puede ser que en algunos modelos diga PD balance o Best-Eye Adjustment. Hay que ajustar la señal que se vea lo más grande posible y se minimice su fluctuación vertical; o sea, que “brinque” lo menos que se pueda. Si hubiera que remplazar la lente, habría que tomar en consideración el tipo de sistema de servo de la unidad. ¿Por qué? Les voy a explicar brevemente. En los equipos que tienen 10años o más en el mercado en sistema de servo es prácticamente análogo; habría que hacer 6 ajustes manuales para que el equipo funcione correctamente. 100 Fig. 7.6. Pero con el desarrollo de la tecnología dichos sistemas se han sustituido por circuitos digitales (Fig. 7.7). De hecho, en algunos modelos se ajusta solo un control, y las demás señales se auto ajustan por medio de una señal de muestreo (o retroalimentación) que toma el microcontrolador; otros modelos se ajustan completamente por si solos. Fig. 7.7. Rutinas de Revisión y Mantenimiento de Mecanismo de CD Al reparar equipos reproductores de CD, podemos encontrarnos fallas o síntomas, muy diversos. Los cuales pueden generar conjunción, a la hora de determinar su origen o causa. 101 Debido a la estrechada relación que existe entre la parte “mecánica” (motores, engranajes, etc.) y parte “electrónica”(microcontrolador, circuito de servo, drive de motores, etc.), algunas fallas, pueden hacer pensar que la causa se encuentra en los circuito electrónicos, cuando en realidad en un problema “mecanico2 y en otros casos pueden ocurrir a la inversa. Es recomendable, por lo tanto, al encarar la reparación de un equipo reproductor de CD, realizar una rutina de revisión y mantenimiento del chasis del “lector láser” [al cual se le suele llamar también: picUp láser, Recuperador óptico, OPU (Optic picUp) o simplemente unidad láser]. Con el fin de detectar posibles causas de falla y corregirlas. En la figura 7.8 se muestra un chasis típico de un lector láser, que si bien suelen presentar variantes de diseños, según la marca y modelo del equipo, básicamente en su aspecto general, es muy similar al usado en la gran mayoría de loa equipos. Fig. 7.9. 102 El chasis puede ser metálico o plástico. En él están montados, además del lector láser (A), el motor de desplazamiento (SLED) (D), el motor giro (SPIN) (C) que impulsa el CD, el conjunto de engranajes reductor de velocidad (G), que mueve el lector láser sobre el riel de desplazamiento (F). Procedimiento de revisión y mantenimiento. Para poder realizar una correcta revisión, es necesario desconectar y desmontar el chasis del Pick up láser separándolo con cuidado, del resto del mecanismo del equipo. Al desmontarlo es aconsejable revisar bien, el estado de los soportes amortiguadores del chasis (H). Los cuatro, sean de caucho, o de acero, deben estar en buen estado, y con igual elasticidad. Desmontar los engranajes, y verificar cuidadosamente su estado, preferiblemente con una lupa. Asegurándose de que no tengan dientes dañados y que no existan partículas extrañas entre ellos, que puedan obstruir o entorpecer su movimiento. Si es necesario limpiarlos, usar un cepillo para mover la grasa y suciedad acumulada en ellos. Nada mejor, para limpiar los “dientes” de los engranajes, que un cepillo dental;-) Luego, retirar la barra o riel de desplazamiento (F), y limpiarla bien. (en algunos chasis, se utiliza dos de estos rieles) Retirar con cuidado el Pick up láser (A), y proceder a limpiar la superficie del lente usando un pequeño hisopo humedecido ligeramente en líquido para limpieza de lentes de cámaras, alcohol izo propílico o liquido limpiador de lentes de contactos. Realice la limpieza con suavidad, en forma de espiral desde dentro hacia fuera. Para la limpieza interna es recomendable aplicar aire a presión, preferiblemente del tipo en spray, especialmente formulando para equipos electrónicos, el cual no contiene humedad. Revisión de los motores Hacer girar los motores manualmente, verificando que lo hacen con suavidad. Mover el eje en forma lateral, para verificar que no tengan desgaste excesivo en el castillo (E), en especial el motor de giro (SPIN) (C). Medir la resistencia eléctrica de ambos motores. La lectura debe estar entre 10 y 15 ohm, con el motor inmóvil (debido a que se trata de motores de bajo voltaje, la tensión aplicada por algunos Multímetro, puede hacerlos girar y la lectura no será correcta), si es necesario, sujetar el eje mientras se toma la medición. Revisar el estado del interruptor (marcado I en la Figura 7.9) verificando que al cerrar tenga 0 (cero) ohm, entre sus terminales. Si presenta resistencia (algunos ohmios), proceder a limpiarlo, aplicándole un buen limpiador de contactos en spray. 103 Procedimientos para la recuperación de motores Una de las fallas típica de los motores de giro y desplazamiento de reproductores de CD, es la acumulación de partículas de carbón sobre las delgadas del colector, lo cual dificulta el contacto de las escobillas. Esto se puede detectar con facilidad, midiendo la resistencia eléctrica entre las terminales del motor, estando este del resto del circuito. La lectura debe ser de 10 a 15 ohm, si al lectura es mayor, es muy probable que el colector este sucio. Esto origina diversos tipos de fallas que suelen general confusión. Para limpiar el colector y las escobillas de los motores, es necesario que estos, estén separados de la placa de circuito impreso donde están conectados, para poder acceder a sus terminales y a los orificios que están en la parte inferior de los mismos. Señalados como J en la Figura 7.9. A través de esos orificios se aplica un poco de limpiador de contactos en spray de buena calidad, NO INFLAMABLE, e inmediatamente se aplica, con una fuente externa, una tensión de 10 a 12VDC a los terminales del motor durante tres o cuatro segundo. Se repite la aplicación de un poco de limpiador de contactos en spray y se vuelve a aplicar la fuente durante otros tres o cuatro segundo, pero esta vez invirtiendo la polaridad para hacer girar el motor en sentido contrario. Medir nuevamente la resistencia eléctrica del motor, si presenta un valor entre 10 y 15 ohm, proceder la intervalo y probarlo. Si la lectura no corresponde, es posible que tenga que ser reemplazado. Esta técnica, se puede aplicar también, para solucionar problemas con otros motores del mecanismo, como los de carga, rotación de bandeja (charola), etc. Reensamblado Una vez realizado todos los pasos de revisión y limpieza indicados anteriormente, se debe proceder a reensamblar todo el conjunto, siguiendo estas recomendaciones. Al colocar el PicUp láser y el riel de desplazamiento, se debe verificar la altura entre el plato de transición (B) encargado de sujetar el disco, y el lector láser (A), ya que le plato de tracción se ha desplazado en el eje del motor de jiro puede presentar problemas diversos, debido a la dificultad que tendrá el lector para lograr correctamente el punto de enfoque la superficie del disco. Ese problema suele presentarse con frecuencia, el equipo portátil, del tipo en los que el CD se carga manualmente por una etapa en la parte superior del equipo. Debido a que puede recibir golpes o presión excesiva por parte del usuario, sobre la etapa del compartimiento, ocasionado el desplazamiento del plato (B) en el eje del motor. 104 La altura del plato con respecto al lector láser debe ser aproximadamente de 1,6 a 1,8 mm y la forma más práctica de verificarlos es utilizar una moneda cuyo grosor este dentro de estas medidas. Colocando la moneda sobre el lector láser (A), su cara superior debe estar al mismo nivel de la superficie plato (B) donde apoya el CD. Antes de colocar nuevamente los engranes, verificar que el PicUp láser se desliza sin ningún tipo de obstrucción a lo largo del riel de desplazamiento. La barra o riel de desplazamiento, no requiere lubricación, solo es necesario asegurarse de que este limpia. Al colocar nuevamente los engranes en su lugar, si es necesario, deben lubricarse con poco de grasa suave de buena calidad. Aplicar también una muy pequeña gota de aceite lubricante fino, de buena calidad, en el eje del motor de giro (C). Una vez armado todo el conjunto, y antes de instalarlo en el equipo, es conveniente probar el desplazamiento del lector láser, conectado una fuente de 3VDC al motor de desplazamiento (D) para verificar que el movimiento del lector a lo largo de todo el recorrido, es suave y constante, en una y otra dirección (cambiando la polaridad de la fuente). Para ello puede ser útil contar con una fuente de alimentación para reparación de mecanismos. Cuando el conexionado del chasis y/o el lector láser, utiliza cintas de conductores planos (flan), es conveniente revisarlos muy bien, principalmente el que conecta el lector láser, pues ser el que más se daña, por estar sometido a movimiento continuo. Las fallas intermitentes por “pistas” cortadas en los conductores planos suelen ser frecuentes y los síntomas muy variados. Al revisarlos pueden darse el caso de que parezca estar bien. Si hay dudas, es mejor reemplazarlo por otro nuevo. Realizando estos procedimientos, se suelen detectar y solucionar, en muchos casos, muchas fallas relacionadas con la reproducción y/o lectura del CD. Así como también, prevenir posibles futuras a corto plazo. 7.2 a) Etapa de amplificación de poder y sub woofer. b) Fig. 7.10, Integrados utilizados para la amplificación de audio surround (a) y el subwoofer (b). 105 El minicomponente que estamos usando como referencia utiliza los CI STK412240 para la amplificación del audio surround y el STK404-130s para el sub woofer. Los STK son amplificadores de potencia y en dependencia de su tipo y estructura interna puede poseer uno (monofónico) o dos amplificadores (Estereofónico). Fig. 7.11, STK412-240 en sección de amplificación de poder. En el diagrama de amplificación de potencia logramos distinguir claramente cómo funciona esta etapa de donde procederemos a analizar cuáles son las fallas más comunes y quienes son los dispositivos relacionados a los mensajes que se presentan en la pantalla principal que se ubica en el panel frontal denominada como “Panel section”. Fig. 7.12, Mensaje de protección desplegado en el panel frontal debido a falla detectada en la circuitería (PROTECT, PUSH POWER). 106 El mensaje más común y que se relaciona a una falla en la etapa de amplificación de poder ya sea en el surroun o el sub woofer es el que se presenta en la figura 7.12 y suele ser un dolor de cabeza para los técnicos. Al analizar el diagrama de conexión del amplificador (Fig. 7.11) logramos apreciar que existen varios circuitos que tienen la tarea de mandar pulsos en caso de fallo detectado pero los más importantes se encuentran encerrados en círculos rojos. Las protecciones no son más que circuitos que se encargan de monitorear valores de voltajes o corrientes eléctricas y en caso de variación ciertos transistores se activan o se desactiva enviando el mensaje al micro controlador que se ubica en la tarjeta lateral. Los transistores Q481 y Q482 son parte de la protección de sobre carga, de manera análoga los transistores Q483 y Q484 son la protección de recalentamiento junto con el termistor TH441. La secuencia de arranque del equipo sigue cierto orden para hacer efectivas las protecciones, el chip principal realiza un escaneo de todos los pulsos de protección antes de habilitar las etapas de potencia. De igual manera, la etapa de sub woofer posee protecciones de sobre carga o de corto circuito (Fig. 7.13). Fig. 7.13. STK 404-130S en sección de sub woofer. En ambas etapas encontramos relay’s que son los que se funcionan como puentes para realizar la conexión de las salidas de los STK hacia los parlantes. 107 La causa principal que se activen las protecciones es un corto circuito en las salidas de los STK provocando una alta corriente o una caída de tensión eléctrica y esto a su vez es interpretado por el chip principal quien mantiene apagados los relay’s y da la orden de presentar en pantalla el mensaje PROTECT, PUSH POWER. Esto se ocasiona cuando por defecto por uso o deficiencia de los materiales de los STK llegan al final de su vida útil. Otra causa de esta falla es la que también provoca el daño en los CI y es el corto circuito en las bobinas de los parlantes o la conexión de parlantes no adecuados (Bajo ohmiaje o de mayor potencia de consumo). Fig. 7.14, Estructura interna del STK404-130S y sus voltajes de entrada en reposo. Método de solución de problemas. 1. Revisión de parlantes. Lo primero que debemos hacer es identificar si la falla fue provocada por mal uso del equipo o deterioro de los parlantes, en muchas ocasiones en su proceder como técnicos verán casos en los que los propietarios cambian las bocinas de las cajas o conectan parlantes que pertenecen a equipos de mayor potencia y que por ende exigen mayores valores de corriente para su funcionamiento. Los parlantes tienen una impedancia y potencia específica para funcionar y esta está impresa en él. 108 Para comprobar el buen estado de los parlantes podemos hacerlo de dos maneras: a- La impedancia puede ser calculada midiendo la resistencia de las terminales de la bobina del parlante y multiplicando este valor por 1.25 para tener un valor aproximado de la impedancia, algunos valores comunes en los parlantes son 3.2, 4, 8, 10, 16 y 20Ω. b- Al conectar un multímetro analógico en las terminales o una batería se logra apreciar que el diafragma del parlante sube o baja y en ocasiones produce un pequeño sonido, un parlante en mal estado no presentara nada al realizar esta medida. 2. Medición de magnitudes eléctricas. Con ayuda del manual de servicio nos podemos guiar para medir los voltajes que deberían de estar en los pines o terminales de los STK (Fig. 7.14), al realizar este muestreo lograremos identificar si el problema es de la fuente de voltaje u ocasionado por alguna mala conexión de alimentación de la tarjeta o el mismo IC. 3. Medición de dispositivos periféricos. Debido a las altas temperaturas, horas de uso de los equipos o simplemente desperfecto en los dispositivos que se utilizan en la periferia de los STK, se ven alterados los valores en las magnitudes eléctricas y con ayuda cautín y extractor de estaño se debe extraer cada uno para realizar la inspección (recordá que cada dispositivo comprobado y encontrado bueno se debe resoldar en su ubicación para evitar confusiones o perdidas). En el caso de encontrar dispositivos en mal estado se debe buscar su reemplazo y ubicarlo hasta que estemos seguros de haber revisado bien todos los demás, de lo contrario la falla podría ocasionar el daño en el nuevo elemento. Para este paso lo ideal es tener a disposición otro STK para realizar una prueba por sustitución y bajar los costos de la reparación. 7.3 Etapa de transformadores. En esta etapa encontramos dos tarjetas impresas “sub trans board” y “trans board”. Sub trans board 109 Comprende un transformado reductor que transforma el voltaje alterno de 120Vac a +10Vdc que es el voltaje de “stand by” o estado de reposo del equipo antes de encenderlo. Al encender el mini componente se escuchara la activación del relay RY901 habilitado por el micro controlador y alimentando la siguiente tarjeta. Algunas variantes del modelo poseen un selector de voltaje y el transformador posee dos primarios destinados para el voltaje seleccionado. Fig. 7.17. Trans board Aquí encontramos el transformador principal y que por lo general le da el mayor peso al equipo ya que es un transformado de varios secundario y primarios, construido para entregar todos los valores de tensión que se necesita para el funcionamiento de todas las etapas del equipo, su diseño es específico para cada tipo y modelo de mini componente y la única manera de reemplazarlo es encontrando uno en otro equipo con las mismas características eléctricas y físicas. Cuando ocurre alguna avería en estas tarjetas ocasiona que el equipo no funcione o se proteja, aunque no es muy común que ocurra que los transformadores se dañen jamás debemos obviar esta posibilidad a la hora de monitorear fallas relacionadas con ausencias de voltajes de control o referencia. Las malas conexiones del cableado de alimentación o la fluctuación del voltaje de alimentación propicia que los voltajes de salida de los transformadores varían y esto podría hacernos creer que hay alguna falla en esta etapa y también debemos monitorear con ayuda de nuestro voltímetro si el sistema eléctrico donde se conecta el mini componente cumple con las especificaciones de voltaje y potencia. 110 Fig. 7.18. 7.4 Mantenimiento a demás etapas y consideraciones. Si bien es cierto que las demás etapas suelen presentar fallas no podremos abordarlas cada una en esta manual por diversas razones y principalmente por el tiempo que se tomaría el estudio detallado de estas pero a continuación hablaremos rápidamente del mantenimiento preventivo y correctivo que se debe realizar en algunos dispositivos que encontramos en todos los mini componentes. Micro-switches y regulador de volumen. Cuando un botón o el regulador de volumen no funciona debemos considerar dos casos, el primero: están sucios y el segundo: están quebrados. Para el segundo caso lo que queda es cambiarlos y, por lo general, pegar los elementos plásticos que están relacionados a estos ya que por el uso excesivo de fuerza talvez los quebraron. Para el primer caso solamente bastara con aplicar un eliminador de polvo y grasa a los puntos de contacto y con esto deberá ser suficiente para que funcionen correctamente otra vez. Nota: este procedimiento también se de realizar antes de que se presenten fallas y la importancia aumenta si el medio donde se encuentra el equipo es húmedo y polvoriento. 111 8 Mantenimiento preventivo y correctivo a equipos Teatro en casa. Los equipos conocidos como teatros en casa o home theater están diseñados para reproducir audio de canciones, videos y fotografías en diversos formatos además ciertos modelos también reproducen presentaciones Java y power point de Windows. Para el estudio en este manual utilizaremos el teatro en casa marca SAMSUNG HT-E6730W que es compatible con los siguientes discos y formatos: Discos y formatos Media Disc Type Blu-ray Disc, 3D Blu-ray Disc VIDEO DVD-VIDEO, DVD-RW, DVDR, DVD+RW, DVD+R MUSIC CD-RW/-R, DVD-RW/-R, BDRE/-R PHOTO CD-RW/-R, DVD-RW/-R, BDRE/-R Details BD-ROM or BD-RE/-R disc recorded in the BD-RE format. DVD-VIDEO, recorded DVD+RW/DVDRW(V)/DVDR/+R discs that have been recorded and finalized, or a USB storage media containing DivX, MKV, MP4 contents. Music recorded on CD-RW/-R, DVD-RW/-R, BDRE/-R discs or a USB storage media containing MP3 or WMA contents. Photos recorded on CD-RW/-R, DVD-RW/-R, BDRE/-R discs or a USB storage media containing JPEG contents. De igual manera que tiene compatibilidad el equipo no es compatible con: -HD DVD. -DVD-ROM/PD/MVDisc, etc. -DVD-RAM. -DVD-RW (VR mode). -Super Audio CD (except CD layer). -CVD/CDROM/CDV/CD-G/CDI/LD (CD-Gs play audio only, not graphics). -3.9 GB DVD-R Disc for Authoring. Código de región. Productos y discos están codificados por región. Estos códigos de región deben los mismos del disco a reproducir. Si los códigos no son los mismos, el disco no será reproducido. El número del código de región se encuentra en un costado del equipo. 112 Los distintos tipos de códigos de región son los siguientes: Disc Type Region Code Area North America, Central America, South America, Korea, Japan, Taiwan, Hong Kong and South East Asia. Blu-ray Disc Europe, Greenland, French territories, Middle East, Africa, Australia and New Zealand. India, China, Russia, Central and South Asia. The U.S., U.S. territories and Canada. Europe, Japan, the Middle East, Egypt, South Africa, Greenland. Taiwan, Korea, the Philippines, Indonesia, Hong Kong. DVD-VIDEO México, South America, Central America, Australia, New Zealand, Pacific Islands, Caribbean. Russia, Eastern Europe, India, most of Africa, North Korea, Mongolia. China. Otra manera de identificar los formatos que el equipo que estamos estudiando (o cualquier otro que puedan encontrar) es la interpretación de los logos que se encuentran impresos en los discos a reproducir. 113 En caso de que nuestro teatro en casa no sea compatible con el formato del disco que intentamos reproducir en pantalla nos aparecerá el mensaje de “Formato no admitido” o “Formato no valido”. Si desconocemos este detalle podríamos creer erróneamente que nos encontramos con un lector de discos en mal estado. Etapas del teatro en casa. Normalmente encontramos varias tarjeras en los teatros en casa, cada una con una función específica pero que se articulan para lograr integrar todas las funciones disponibles, en nuestro ejemplo tenemos: 1. Main board. 2. Disck Deck. 3. Front Boad. 4. USB board. 5. SMPS (switched-mode power supply) board. 6. VT Amp. (Vacuum Tube Amp) board. 7. WIFI/BT board. Fig. 13.2. La modulación nos permite identificar fácilmente el origen de alguna falla y en la mayoría de los manuales de servicio han plasmado las más comunes y es esta la mejor manera de especializarse en algún equipo o modelo. A continuación estudiaremos una serie de diagramas que nos ayudaran a analizar los procesos lógicos para la detección de fallas. Para las etapas del lector de disco y la amplificación las obviaremos debido a que ya las abordamos en unidades anteriores (7.1 Partes y etapas del Reproductor de 114 CD, 7.2 Etapa de amplificación de poder y sub woofer), nos enfocaremos más en el análisis del equipo como conjunto y procuraremos estudiar las fallas más comunes. Fallas comunes en los teatros en casa. Equipo no enciende (No power). No hay sonido (No sound). 115 No hay pantalla (No screen). 116 No hay imagen HDMI (No picture HDMI). 117 Error de conexión de red (Network error). 118 9 Mantenimiento preventivo Amplificadores (poderes). y correctivo a equipos La estructura eléctrica de un equipo amplificador de potencia o “Poder” es sencilla en relación a su funcionamiento, comúnmente poseen dos canales de entrada y dos de salida, la potencia o la ganancia de amplificación variará en dependencia de los dispositivos con los que se haya armado. Si bien ya hemos estudiado los amplificadores con transistores y con Op-Amp’s las consideraciones que debemos de tomar a la hora de brindar mantenimiento a los equipos amplificadores son bastante particulares ya que poseen protecciones que son muy elementales pero nos podrían ocasionar la perdida de mucho tiempo tratando de identificar los dispositivos y su utilidad dentro de los circuitos. 119 Etapas Los amplificador, por lo general, tiene tres etapas pero en ciertos tipos una de ellas se sub-divide en seis debido a la composición y complejidad de su montaje. Estas etapas son: 1) IN (Input). 2) PA (Power Amplifier). 3) AC. a) 1/6 Power switch. b) 2/6 Power circuit (Transformación y rectificación). c) 3/6 Speaker output. d) 4/6 Level control. e) 5/6 Indicators (POWER, PROTECTION y TEMP). f) 6/6 Indicators (LEVEL y CLIP). Funcionamiento El tratamiento del audio se hace separando los canales (Left y Right) facilitando la amplificación para su posterior entrega en estéreo o para mezcla (mixing) de los canales para alternarlos. Todo el trabajo del amplificador de potencia o poder, a como es comúnmente conocido, inicia en la etapa IN donde se conectan las señales de audio que se amplificarán. En esta misma etapa es donde seleccionamos que hacer con las señales de entrada a través del selector de modo. Las opciones que nos brinda son: Stereo, Bridge (puente) y Parallel (paralelo). 120 En una conexión normal de un amplificador, cada bocina se conecta a su respectivo canal, mientras que un amplificador con una conexión modo puente o bridge, la bocina se conecta a 2 canales, y de esta forma, convertimos 2 salidas normales del amplificador, en 1 sola salida mono. Algo que se debe tomar en cuenta es que, el amplificador en modo puente entregará 4 veces más potencia a 1 bocina que una conexión normal, por eso en este tipo de conexiones es necesario que uses bocinas con un mínimo del doble de ohms para los que está hecho el amplificador y así limitar la potencia para no estropear el amplificador. Para ser más claro, si tu amplificador es estable a 2 ohms, sólo le podrás conectar en modo “bridge” un mínimo de 4 ohms; y, si es estable a 4 ohms, sólo le podrás conectar 8 ohms como mínimo en conexión puente o bridge. Pero cuidado, no todos los amplificadores pueden ser “puenteables”, porque para que eso sea posible, una de sus salidas deberá entregar a la bocina o woofer la fase invertida. Una forma de saber si un amplificador es “puenteable” es por medio de las conexiones de salida, si en alguna de ellas dice “bridge” o “bridged” entonces, se puede conectar en modo “puente”. Otra forma es checando el manual o buscar en internet las especificaciones del mismo y de paso, buscar a cuántos ohmios es estable. Conexión de las bocinas (parlantes). Modo Estéreo Modo bridge o puente 121 Límite o Clip La mayoría de los amplificadores tienen un indicador rojo que dice clip, ese te indica que el amplificador está en la sección de clipéo. A continuación puedes ver una imagen de qué pasa cuando se clipéa. Tu amplificador tiene un límite de fuerza, si le subes de mas, solo entrega fuerza hasta su límite y la señal se recorta produciendo distorsión y además de eso produce un calentamiento en las bobinas de tus bocinas (por recibir corriente directa) que puede llegar a dañarlas. Valores óptimos de impedancia Todos los amplificadores profesionales dicen cuál es la impedancia mínima que soportan, cada parlante tiene su impedancia, entre más bocinas le pongas en paralelo disminuye la impedancia, si le pones una impedancia menor a la que soporta se puede dañar la salida de tu amplificador. Ejemplo de impedancia de 2 ohms que es la mínima que soportan la mayoría de los amplificadores en modo estéreo (Recordá que las impedancias en paralelo se calculan igual que las resistencias): Ejemplo de impedancia de 4 ohmios que es la mínima que soportan la mayoría de los amplificadores en modo bridge o puente: 122 Condición de los cables. Es muy importante cuidar que los conectores estén bien soldados y fijos, que los cables no estén cortados pelados o rotos, ya que si se tocan ambos cables, se dañará el equipo de sonido, además se recomienda usar cables de menores calibres (Calibre AWG entre menor el calibre más grueso, el cable 14 es mucho más grueso que un 18) un cable más grueso evita que disminuya el factor de amortiguamiento (damping factor) y hace que tus parlantes se escuchen mejor, para bocinas en audio profesional se recomienda un calibre mínimo de 18 y un máximo de 12. Grueso de un cable según su calibre. Solución de fallas Sabiendo el funcionamiento del amplificador, identificando sus elementos y las consideraciones para la correcta utilización de este, el resolver fallas no es difícil y más aun teniendo la experiencia trabajando con equipos de audio como los minicomponentes y teatros en casa. La lógica de los circuitos y las evidencias que se rescatan del mal funcionamiento es lo que nos permitirá brindar un correcto mantenimiento correctivo. Además, sabiendo los valores nominales de voltajes y corrientes deberemos garantizar el correcto uso de los equipos y herramientas, la puesta en práctica de las medidas de seguridad y la documentación brindada por el fabricante será lo que nos dará la pauta para la mejora continua. 123 EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION Responda las siguientes preguntas: 1 ¿Cuál es la diferencia entre las opciones Stereo, Bridge y paralelo en los poderes? 2 ¿Cuáles son las etapas en un equipo de sonido? 3 ¿Qué pasos se deben seguir para determinar las posibles fallas cuando los teatros en casa no encienden (No power)? Complete las siguientes frases: 1 Las etapas de los teatro en casa son, a. Main board; b. Disck Deck; c. _____________________; d. _____________________; e. SMPS (switched-mode power supply) board; f. _____________________ y g. WIFI/BT board. 2 Los pasos para brindar mantenimiento al regulador del volumen de un equipo de sonido son: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ___________________________________________________________. 3 El mensaje de PUSH POWER, PROTECT se debe a: ____________________________________________________________ ___________________________________________________________. 4 ADC significa: ________________________________________________. 124 UNIDAD III: Mantenimiento de equipos de televisión. 1 Mantenimiento preventivo y correctivo a TV de TRC. 1.1 Herramientas y equipos para el mantenimiento Las herramientas que utilizaremos para esta actividad en su parte práctica, serán los siguientes: 1. Destornilladores de ranura o planos; 2. Destornilladores de estrella o Phillips; 3. Multímetro; 4. Osciloscopio; 5. Brochas; 6. Lanillas o limpiones de materiales que no produzcan pelusa; 7. Sopladora o aspiradora; 8. Soldador de estaño; 9. Extractor de estaño; 10. Y si se pudiera un analizador de espectros electromagnéticos para analizar las frecuencias de radio. En complementación también necesitaremos los siguientes materiales: 1. Limpiador de contactos (Contact cleaner), que también es desengrasante; 2. Alcohol isopropílico; 3. Estaño; 4. Baterías de 9V, Para probar los parlantes; 5. Hisopos o aplicadores de algodón. Se entiende por TV a la transmisión y recepción a distancia de imágenes en movimiento. El sistema está fundado en el fenómeno fotoeléctrico que permite transformar las radiaciones luminosas en corriente eléctrica. A partir de esta transformación se hace posible la codificación y el transporte de la señal hasta un receptor donde se produce la descodificación y nueva transformación de la corriente eléctrica en imagen visible. Camara_TV _Codificación_ Antena transmisora _ antena Reflectora_receptor TV descodificación (Imagen Visible). Un sistema típico de TV comienza por la imagen óptica de la escena encuadrada que es captada por el objetivo de la cámara y que es proyectada contra un mosaico fotosensible. Éste desprenderá electrones. La imagen óptica, que estará constituida por pequeñas áreas de luz y de sombra o elementos de imagen, tendrá su correspondencia en centenares de miles de pequeñísimas cargas eléctricas cuyo valor se corresponderá con la luminosidad de la imagen. La definición final será tanto mayor cuanto más diminutos y numerosos sean estos elementos que conforman la imagen. Todos los elementos que conforman un sistema de TV deben estar perfectamente sincronizados entre sí para que exista una correspondencia exacta en el tiempo 125 entre lo que capta la cámara y lo que reproduce el tubo de TV. Esta correspondencia se obtiene gracias a la incorporación en la señal de vídeo de una serie de sincronismos. 1. Altavoz 2. Yugo 3. amplificador de vídeo 4. CRT Zócalo 5. Sección alta Tensión 6. Puente Diodo 7. Regulador 8. Audio Amp (cuadrado verde) Sección de Audio 9. Tuner 10. Flyback 11. Chopper 12. EEPROM (Memoria IC) 13. Vertical 14 Horizontal 1.2 Diagrama de Bloques del TV Color Figura 15.2 1.3 Sintonizadores 126 Los sintonizadores (figura 15.3) son unidades que pueden provocar una diversidad de fallas no demasiado amplio (esta etapa se encuentra a la entrada de antena del TV según figura 15.2). Figura 15.3, Sintonizador. Mayormente se debe primero, estar seguros que el desperfecto observado en pantalla sea realmente producto de un malfuncionamiento del sintonizador, debido a que es muy difícil trabajar dentro de los mismos ya que actualmente se utiliza tecnología de montaje superficial, la que permite muy pocas posibilidades de reparación. Una de las formas más sencillas de descartar posibles problemas, es controlar primero las tensiones de alimentación necesarias para un correcto funcionamiento del mismo, de esta forma sabremos si el origen del desperfecto es dentro o fuera del sintonizador. Los valores a medir son: 12 volts – provenientes de tensiones generadas en el Fly-back y reguladas mediante los conocidos 7812. 33 volts – en algunos casos ésta tensión se obtiene del Fly-back (salida indicada como 40 volts), en otras es la fuente de alimentación del TV quien la provee y por último se reduce la tensión de +B de la fuente a los 33 volts necesarios mediante resistencias, terminando en un zener y un filtro correspondiente (electrolítico). 5 volts – (si correspondiente) se sacan del circuito que se emplea para alimentar la etapa de mando, (micro, memoria, etc.). En los casos en que el sintonizador no requiera la tensión de 5 volts es porque son los comunes a varicap (para los cuales se necesita la tensión de 33 volts). Deberemos controlar las tensiones de comunicación de cada banda en este caso, las que vendrán indicadas en la serigrafía del impreso generalmente como BL, BH y BU. A estos se les llamará simplemente: varicap, en los TV que funcionen con sintonizadores que necesiten los 5 volts es porque son con sintonizador 127 incorporado (algunos lo denominan “prescaler”), el que se encargará de variar la sintonía y los cambios de banda mediante datos provistos por el micro. A estos se les llamará simplemente sintetizador, para ambos casos se puede aclarar que los valores de tensión mencionados figuran en la serigrafía del circuito impreso, por lo que no será necesario preocuparse por determinar a qué pin llegará una tensión y a que pin llegará la otra. Fallas comunes que suceden es que luego de controlar que todas las tensiones sean correctas, el TV sólo presenta lluvia a lo largo de toda la sintonía producto de un deterioro en los transistores amplificadores de RF que se encuentran al inicio de la conexión de antena debido a rayos. Aquí la única solución es proceder a su recambio. Otra falla muy común es que el TV encuentra los canales del 2 al 6 pero del 7 al 13 no. Esto es debido a que no se realiza la conmutación de bandas. En cambio en los con sintetizador suelen ser soldaduras defectuosas alrededor del IC que hace las veces de sintetizador (muy frecuente esto último). En los tipos varicap suelen dañarse los transistores encargados de esta tarea ubicado fuera del sintonizador, o bien el circuito que controla los mismo. Falla sencilla si la hay, es cuando de tanto conectar el video juego al TV se termina la ficha de conexión de antena. Una vez reparado, se recomienda que coloque una extensión corta, para la conexión de antena. Con esto se logrará lo siguiente: tanto poner y sacar el videojuego volvería a romper la parte y el cliente dudaría de un correcto trabajo anterior nuestro, de esta forma, le explicamos que estaremos protegiendo el TV. Una última falla, no tan frecuente por cierto, es notar que en algunos canales se ve correctamente y en otros o tenemos excesiva lluvia o excesivo contraste, al punto de tener presencia de ruido en el audio. Esto es debido a un malfuncionamiento del circuito del AGC. Dentro del sintonizador podemos buscar malas soldaduras o algún componente defectuoso que talvez se pueda reemplazar. Caso contrario se procederá a su sustitución. 1.4 Canal de FI Debido al constante avance de la miniaturización y la integración de múltiples etapas del TV dentro de un solo integrado, se puede decir que el canal FI, no debería traernos mayores dolores de cabeza. Dentro de esta etapa se puede listar los siguientes sub-bloques: Amplificadores de frecuencia intermedia, circuitos detectores de sobre cargas, demodulador sincrónico, AFT (sintonía de frecuencia automática) o AFC (control automático de frecuencia), inversor de ruido y Amplificadores de video. Posibles fallas El canal de FI toma la señal que le entrega el sintonizador a través de lo que se denomina filtro SAW (tiene el aspecto de una moneda pequeña con cinco terminales en su parte inferior, dos de entrada, dos de salida y el restante GND) que actúa como un perfilado para que sólo llegue al primer amplificador de FI una componente en frecuencia, bastante estrecha y en la frecuencia apropiada para de 128 esta forma simplificar constructivamente los amplificadores, en calidad y en cantidad. Este componente no presenta problemas estadísticamente hablando: Como primera medida ante una falla en estas etapas es controlar la correcta alimentación al IC (fundamental). Si observamos falta de sincronismos en conjunto con saturación del AGC (que el mismo pase abruptamente de la lluvia a la saturación), debemos revisar la bobina asociada al demodulador sincrónico. Si al cambiar de canal la sintonía se vuelve errática, como si estuviese “barriendo” la zona del canal elegido sin detectarlo, apuntemos al circuito del AFC (control automático de frecuencia) o AFT (sintonía Fina automática) en los capacitares asociados al IC o bien en el trayecto de esta señal hacia el micro y hacia el sintonizador. Aquellos que dispongan de osciloscopio deberán controlar continuamente a la salida del amplificador de video de obtener la correcta forma de onda de la señal de video compuesto. En el circuito del AFT, en muchos casos podemos encontrar una bobina, la cual por posibles desajustes en la misma, hace que el memorizar un canal en una determinada posición de sintonía, al pasar al modo normal de funcionamiento, dicho canal sale desplazado en frecuencia, como si hubiera que volver a retocarle la sintonía. Como comentario final se puede agregar que ante la duda de posibles problemas en esta sección de frecuencia intermedia, no dude en cambiar los capacitores asociados a los pines correspondientes del IC, sean electrolíticos o cerámicos. Fig. 15.4, Amplificador de audio 1.5 AGC Las iniciales AGC significa (Automátic Gain control) lo que en Español es Control Automático de Ganancia. La función de esta etapa dentro de un TV, es equilibrar las amplitudes a la salida del amplificador de video del canal de FI, para su posterior tratamiento en los circuitos de audio, luminancia y croma. 129 Es decir, este circuito “mide” constantemente la amplitud de la señal de video compuesto recuperada, y “le informa” de dichas mediciones al sintonizador y al primer amplificador de FI, para llegado el caso, estos deban aumentar su rendimiento ante señales débiles o deban disminuirlo debido a que la componente de video recuperada está sobrepasando los límites de funcionamiento normal. O sea que, si este circuito no existiera, tendríamos que en un TV que recibe transmisiones de varios canales sean por aire o por cable, todos se verían distintos, algunos con mucha lluvia, otros normalmente y cuando las transmisiones son locales, la fuerza de la señal, saturaría de tal manera que sería imposible ver. Ustedes pensarán que esto es solo aplicable a los canales de aire, ya que un cable coaxial, como los utilizados para la distribución domiciliar, no posee la misma atenuación a 100 Mhz. Que a 300 Mhz. Tampoco los amplificadores de línea poseen de AGC imperiosamente necesario en un TV. En todos lo TV modernos, el circuito y algunos pocos capacitores asociados, ya sea en los alrededores del IC como en su conexión con el sintonizador (la conexión con la primera FI se realiza internamente en el IC). Posibles Fallas Esta sección es poco frecuente que falle, pero cuando lo hace, en la mayoría de los casos nos da la impresión de que se origina en cualquier otro lado, menos en AGC. 1.8 Pérdida de sincronismos. Lógicamente comenzaríamos a revisar dicho circuito: el de sincronismo y sus componentes asociados, pero es una característica de falla en el AGC, ya que al amplificar tanto la señal, recorta por saturación los pulsos de sincronismo horizontal y vertical. Dos imágenes en una. Mientras estamos viendo un canal determinado, vemos pasar de fondo como una imagen negativas, otro canal desplazándose de un costado al otro de la pantalla. Esto se debe a un ajuste incorrecto del preset de AGC. Lluvia total. No se ve ningún canal. El circuito de AGC ha dejado de funcionar por completo. Pérdida de solo el sincronismo vertical. Como el sincronismo vertical es una sumatoria de impulsos horizontales tratados y filtrados apropiadamente, una deficiencia en los capacitores asociados al AGC, pueden llegar a hacer que este circuito no reconozca dicho impulso de sincronismo, de mayor duración que el horizontal, obteniendo así pérdida de este sincronismo. Etapa de Croma Los modernos diseños de TV que involucran gran cantidad de etapas dentro de un solo integrado (jungla), incorporan la etapa de color dentro los mismos y sumado a la confiabilidad de los mismos, se podría decir que son pocas las fallas que se pueden suscitar en lo que a color se refiere. 130 Fig. 15.5, IC Yungle o Jungla. Veamos algunas: Los cristales utilizados para la sub-portadora de color suelen con el tiempo variar sus características, haciendo que desaparezca el color de la imagen. Es una de las fallas más comunes en esta sección. Estos cristales suelen estar acoplados al IC Jungla a través de capacitares trimmer, los que sirven para ajustar el oscilador, que también son causales del mismo efecto, la pérdida total del color. A la salida del detector del video se encuentran filtros cerámicos a modo de trampas para evitar que el sonido pase a los circuitos de video y color, los cuales suelen deteriorarse provocándonos la pérdida del color y un temblequeo en la imagen concordante con el sonido de la misma. Dado que los circuitos de color necesitan referencias de tiempo para su correcto funcionamiento es importante verificar su Interconexión con la etapa horizontal (debido a la integración muchas veces esto sucede dentro del jungla). Pequeños desajustes en la frecuencia y fase horizontal, o ausencia de impulsos de referencia provenientes del fly-.back, terminarán por anularnos el color. 1.9 Tubo de imagen y Amplificadores de Color RGB. Lo que denominamos tubo de imagen del TV se le conoce como CRT (catode ray tube), cinescopio, pantalla, TRC, etc. A través de los años del avance en la tecnología, el TRC ha sobrevivido con algunas pocas reformas de lo que fuera en sus orígenes. Tal es así que el mundo celebró la llegada del transistor que trabajo la dorada época del “Estado sólido” pasando de los “valvulares” al híbrido, para terminar en los “100X100 estado sólido. El TRC es una válvula como cualquier otra, que posee un ánodo o placa gigantesco (comparado a las válvulas convencionales) (o sea es una súper válvula) a donde van a dar los electrones expulsados del cátodo. Ese ánodo se diferencia de sus congéneres por esta adherido al vidrio y formando por diminutas celdillas de fósforo que todos conocer como “píxel”. Cuando los electrones chocan contra el fósforo se produce una 131 luminiscencia que ordenada de una forma particular y una velocidad determinada obtenemos la imagen Fig. 15.6, Tubo de rayos catódicos. Fallas del tubo y sus componentes asociados, trataremos de incluir aquí la mayor cantidad de problemas que se originan en el tubo de imagen y en los amplificadores RGB. el envejecimiento o agotamiento del tubo provocará una pérdida de contraste y definición muy característica, por lo que no vamos a incursionar demasiado en el tema. Algunos apelan al uso de rejuvenecedores de TRC, los cuales pueden prolongar (por un corto lapso) la vida casi útil del TRC. Otros optan por aumentar la tensión de alimentación de los filamentos para lograr más emisión de los cátodos, lo cual solo acelera el procesos de envejecimiento. Debido a movimientos mientras funciona el TV, suelen “cortarse” algunos de los tres filamentos, con la consecuente variación, más que llamativa, de los colores representados en pantalla. Hay quienes intentan diversas técnicas para recuperar el tubo, incontables por este medio con el objetivo de lograr el contacto de filamento cortado. En los casos de caídas o golpes desafortunados, podemos encontrarnos con que la “ampolla” parece intacta, pero micro fisuras provocan el ingreso de aire a la unidad lo que se comprueba de varias formas: o Al energizar el TV se producen arcos eléctricos de un color violáceo dentro de lo que denomínanos “el cuello” del tubo. Esto a veces, en algunos TV, hace que la sobrecarga producida, detenga la fuente apagando el TV. 132 o Otra forma de detectar si al TRC le ha entrado aire o esta gaseoso es conectarle sólo el terminal del ánodo (popularmente denominado chupete) y con uno de los cables del Multímetro, colocamos un extremo de este último a un potencial de masa y con el otro aproximamos, no tocaremos solo aproximaremos, a la base del cuello (popularmente culote) y observaremos arcos de alta tensión que saltarán a la punta aproximada. Hasta aquí tenemos algunos casos de fallas que consideramos INSALVABLES, que nos obligaran a consultar al cliente sobre la posibilidad de un cambio del TRC o replantearse la posibilidad de adquirir un nuevo TV. Dentro de la innumerable cantidad de fallas que pueden presentarse alrededor del TRC y los amplificadores RGB, trataremos de enumerar algunas de las más frecuente. No hay imagen, predomina un solo color primario (rojo verde o azul) y se observa finas diagonales que se repiten cada pocos centímetros. Existen dos posibilidades de origen de esta falla: o Uno de los transistores finales de color (color que vemos en pantalla) está defectuoso o ha dejado de recibir tensión (aprox. 180 volts. En colector). o Se ha puesto en corto circuito el cátodo de este color con el filamento. En este caso debemos efectuar un arrollamiento de aproximadamente 3 a 4 vueltas en el núcleo de Fly-back y previo a haber cortado la pista de impreso que alimentan al filamento del tubo, pasaremos a alimentar a este último con el arrollamiento efectuado. De esta forma se aísla del potencial de GND al filamento, pasando a estar al mismo al que tome el cátodo, sin importar el que sea, ya que en sus extremos habrán unos 5 voltios generados por el bobinado que hemos realizado. Un componente muy problemático en los amplificadores RGB, es el capacitor electrolítico de entre 1 uf a 10 uf que filtra la tensión de 180 voltios que se necesita en este sector. El color se chorrea hacia la derecha, la imagen deja una estela como si llegara navegando a la pantalla desde la derecha y una gran cantidad de problemas que cuando tengamos dudas, lo primero que debemos hacer es reemplazarlo. Es más como en esta zona existe temperatura debido a las resistencias de colector de los transistores amplificadores RGB, el envainado del mismo se contrae pronunciadamente delatando que puede estar “seco”. Otra falla digna de mencionar es cuando se produce un severo deterioro en el enfoque de la imagen, que muchas veces llega a pensar en el potenciómetro, que es encargado de regular dicha tensión. En los TV que traen los controles de foco y screen integrados en el mismo fly-back, es muy raro que se deteriore dicho control, no imposible, por lo que en esos 133 casos no quedará otro remedio que reemplazar la unidad completa. En los TV más antiguos era más común encontrar potenciómetros de foco deteriorados. Pero hay una falla que se suele presentar muy oculta y es el zócalo de conexión al “culote” del TRC. Los contactos del zócalo suelen volverse (se dice) “higroscópicos”, lo que solo a veces como un sulfato verdoso. Esto es muy frecuente de suceder, por lo que debemos controlarlo cada vez que observamos desenfoques en la imagen. Cuando notemos predominios de un determinado color por sobre otros, o falta un color primero de establecer que los tres filamentos estén encendidos, luego aquellos que posean osciloscopio controlar que las tres señales de color llegan a los amplificadores RGB y aquellos que no tengan ese instrumento controlen las tensiones en diversos puntos de los amplificadores que sean similares en los tres., si todo esta correcto y continua el defecto deberemos regular de los cañones hasta equilibrarlo. Solo se observan los colores más vivos correspondientes a la imagen sobre un fondo generalmente oscuro, existen diseños en que los amplificadores RGB le llegan por un lado las señalares de diferencia de color (R-Y, B-Y, GY) y por otro lado la señal de luminancia Y. Dentro de los amplificadores se produce una sencilla suma algebraica que da por resultado los colores para atacar los cañones de color, pero cuando el transistor que hace la luminancia se deteriora encontramos el fenómeno mencionado. 1.10 Separador de Sincronismo y Oscilador Horizontal Se conoce al separador de sincronismo como la etapa del TV que se encarga de extraer desde la señal compuesta de video, los impulsos necesarios para enclavar la imagen en la pantalla. Tanto el oscilador de vertical como el horizontal, son libres o sea que funcionan a una frecuencia muy cercana a la del transmisor, y necesitan de una información enviada por este último para que la imagen no “flote” en la pantalla de un lado a otro. En la mayoría de los casos en que tenemos pérdida de sincronización en la imagen, pensamos en este sector, pero la práctica nos demuestra que la falta de sincronización se debe a cualquier otra cosa, menos a una falla en esta información de ella a: a) El detector de coincidencia, este es un circuito que le informa al microprocesador de que el canal se ha encontrado. Cuando esto falla, se presenta que la sintonía varía de un lado a otro del canal sin encontrarlo. Nosotros lo vemos que pasa pero el micro no. b) Luego pasa al circuito del AFC o AFT Automatic Finc Tuning (sintonía fina automática) el que se encuentre interconectado con el Demodulador sincrónico. Aquí se detecta el mejor punto de la sintonía, que no quede desplazada sino en el punto de máxima amplitud de los sincronismo que por lógica será el de máxima amplitud de video compuesto recuperado. Ambos circuitos informarán al microprocesador que la amplitud es la máxima. Además en el caso del horizontal tenemos que el Fly-back en su 134 funcionamiento le envía una realimentación al circuito del detector de fase horizontal del cual a veces está compuesto de dos secciones con algunos capacitores cerámicos en sus alrededores que cuando fallan se pierde la sincronización horizontal el cual a veces está compuesto de dos secciones con algunos capacitores cerámicos se pierda la sincronización horizontal. Hasta aquí existen muy pocas posibilidades de fallas complejas que nos trate de electrolíticos defectuosos o falta de tensión correspondiente de funcionamiento. Luego ya a la salida del oscilador nos encontraremos con el transistor driver (manejador) de horizontal que actúa como un buffer, el cual tiene la función de adecuar la forma de onda a la salida del oscilador, para un correcto funcionamiento del transistor de salida horizontal. Suele suceder que un malfuncionamiento del electrolítico que alimenta a través del transformador driver el colector del transistor del mismo nombre. Este defecto provoca que el transistor de salida horizontal se embale en temperatura destruyéndose en un par de horas. Cuando el transistor de salida horizontal se destruye, puede abrir una resistencia de bajo valor o una bobina, conectada en serie entre la base del mismo y el driver. Cuando reemplacemos un transistor de salida horizontal, verifiquemos que estamos colocando si es con diodo Damper o no. Algunos circuitos usan transistores sin este diodo volante ya que el mismo se encuentra en el circuito físicamente separado del transistor. Atención con los capacitores que se encuentra entre el colector y emisor del transistor de salida (visto en fuente de extra alta tensión). 1.11 Etapa Vertical Para que el haz electrónico emitido por los cátodos del tubo “llenen” la pantalla con imagen necesitamos moverlo y hacerlo recorrer apropiadamente todo el largo y ancho de la misma. El encargado de efectivizar este movimiento será el Yugo, pero a este debemos indicarle cómo hacerlo. Los osciladores locales de vertical se encuentran en la mayoría de los TV modernos integrados en el jungla y pueden ser libres controlados por potenciómetros de acceso al usuario en el frente del TV, o bien del tipo “count down” los que se rigen por un generador de reloj a resonador cerámico, en frecuencias que varían entre 455 Khz y 503 Khz. Estas frecuencias son sometidas a divisiones fijas y constantes, para obtener las frecuencias de oscilación vertical y el horizontal. Una vez recibido el impulso de sincronización vertical desde los separadores de sincronismo se aplica el oscilador que determinará la frecuencia del barrido vertical, para sincronizarlo en la fase con el transmisor que genera la señal que deseamos ver. Luego encontramos un IC dedicado al que le llega la información del trigger que proviene del oscilador ya 135 sincronizado mediante la cual se controla un “generador de rampa” que luego se amplifica para energizar apropiadamente el Yugo. Fig. 15.8, Oscilador Vertical. Fallas en la mayoría de los casos “ver” en pantalla casi todas las deficiencias que se presenta en el vertical de un TV. La principal causante de inconvenientes en este sector son los capacitares electrolíticos asociados al IC de salida, los que ocasionarán todo tipo de defectos, pliegues en la parte superior de la imagen. Líneas de color dispersas en la pantalla, reducción a aumento en la altura vertical y un sinnúmero de problemas que por el costo del puñado de capacitores que se utilizan en este sector, bien vale cambiarlos a todos para asegurarnos un correcto funcionamiento. Tenga cuidado al reemplazar el capacitor que se conecta en el generador de rampa, de observar que se trata de “tantalio” (tiene forma de gota). Tratemos de colocar uno de las mismas características ya que los capacitores de tantalio poseen la característica de ser muy precisos. Un electrolítico común puede servir solo de prueba. Suelen abrirse las resistencias fusibles que traen alimentación a esta etapa desde el Fly back haciendo que nos quede solo una línea horizontal brillante al centro de la pantalla. Conviene revisar siempre los diodos asociados a este sector. Luego de agotar estas instancias recién procederemos a cambiar el IC en caso que aún sigamos con problemas. Recuerde siempre primero los electrolíticos. Otras fallas pueden ocurrir al TV que son producidas por etapa. para sincronizar el OSD (On screen display) conocido como despliegue en pantalla, el microprocesador, requiere de una información de este sector y hasta puede ocurrir en los casos más severos que este nos apague la 136 fuente al no detectar dichos impulsos en su momento inicial de funcionamiento. Otra de las necesidades puede ser para la detección automática de la norma de color. 1.12 Etapa Horizontal La etapa de horizontal podemos decir se encuentra formada por oscilador horizontal, transistor driver y transistor de salida horizontal. El oscilador horizontal se encuentra habitualmente dentro de lo que se conoce como jungla. En la mayoría de los diseños entre oscilador recibe desde la fuente de alimentación una tensión que está comprendida entre 8 y 12 voltios para inicializar su funcionamiento en momento de arranque. Fig. 15.7, Salida horizontal. Cuando esto ocurre comenzará a oscilar libremente en una frecuencia muy aproximada a la de funcionamiento, excitara los circuitos del driver, estos a su vez harán lo propio con el transistor de salida horizontal y comenzarán a generarse dos situaciones distintas en este momento. Por un lado el Flyback no entregará una tensión de 12 voltios, para múltiples aplicaciones del TV, siendo esta la que utilizará para alimentar el oscilador cuando el TV ya esté en funcionamiento. Por otro lado se tomará una muestra de algunas salidas del Flyback (pulsos) para realimentarlos al oscilador e informarle la frecuencia de trabajo, para que este haga las correcciones necesarias a fin de centrarla dentro de valores ya mucho más exactos. Luego los circuitos detectores de fase que trabajan asociados a los separadores de sincronismos, harán el resto de trabajo para enganchar la frecuencia y fase exacta del canal que se recepcione. Más adelante la oscilación horizontal pasa al denominador driver. Está compuesta por un transistor y un transformador aislador cuyo propósito es la puesta en forma y amplificación correcta de la señal entregada por el Oscilador para luego excitar al transistor de salida horizontal. Una vez que la información se encuentra correctamente conformada, se aplica a la base de transistor final (generalmente montado sobre un disipador de calor en cercanías del Fly-back, el cual tendrá por objeto conmutar a través del bobinado 137 primario del Fly back las tensiones nominales de trabajo del resto del TV y en los bobinados del terciario las correspondientes tensiones de screen (G2), foco y extra alta tensión para las distintas conexiones del tubo de imágenes. Volviendo atrás al oscilador podemos agregar que entre sus circuitos asociados dentro del jungla se encuentra conformado del pulso “sandcastle” o castillo de arena el cual es enviado a las etapas de luminaria y crominancia para proporcionar a estas un correcto funcionamiento en tiempo y forma de modo que procesarán solo información correspondiente a una línea de imagen y no sobre el momento en que ocurren los sincronismos. Posibles fallas: Entre las innumerables fallas que podemos encontrar en esta sección podemos describir las siguientes: Suele ocurrir que la alimentación al oscilador desde la fuente falle por lo que no comenzará a funcionar y el circuito de horizontal no funcionará. Por esto siempre debemos chequear, ante fallas en este sector, que dicha alimentación llegue y luego se estabilice a los valores especificados por el fabricante, por la tensión suministrada desde el Fly-back. En el circuito del Driver, suelen presentarse deterioros de las soldaduras debido a efectos de temperatura. El transformador Driver, puede ocasionar fallas, haciendo que no pase la oscilación a la base del transformador de salida. Esto puede ser por falsos contactos en sus terminales. El circuito de colector del transistor driver lleva una serie de resistencia y capacitor que provocan la ruptura del transistor citado, cuando algunas de estas pierde sus propiedades. En el mismo circuito de colector y más precisamente en la alimentación desde el +B al transformador Driver, existe un electrolítico de entre 1 y 47 uF. La función de este componente es importantísima. Dado que el circuito del colector del driver es un circuito sintonizado (al igual que el conjunto Flyback – Transistor de salida horizontal), este debe tener lo que se llama una “amortiguación” correcta en su funcionamiento. El encargado de esto es dicho electrolítico. Cuando esto no ocurre, la forma de onda obtenida, conlleva a una conmutación defectuosa del transistor de salida horizontal, provocando en el mismo un exceso de temperatura con su consecuente destrucción. Puede variar el tiempo que un transistor funcione en estas condiciones, en algunos casos duran muchas horas de funcionamiento, en otras solo algunos minutos. En los casos en que se presentan fallos en la imagen como ser manchas negras luego del OSD, o en cualquier otro lugar de la pantalla, suelen ser ocasionadas por la ausencia de una correcta generación del Sandcastle, 138 debido a que se interrumpen los accesos de los pulsos correspondientes para su construcción desde el Fly-back. El acoplamiento desde el transformador driver a la base del transistor de salida suele realizarse por bobinas o resistencia de bajo valor que ocasionalmente se deterioran. 1.13 Barrido Horizontal En términos generales, los procesos básicos que se efectúan en un televisor son únicamente dos: 1. El tratamiento de la señal de video compuesto que se recibe de la transmisora (ya sea por cable o por ondas electromagnéticas), para reconstruir las imágenes con su correspondiente audio a partir de una señal eléctrica. En estos procesos intervienen las secciones de sintonía, FI, separador Y/C, proceso de luminancia, proceso de crominancia, amplificadores de color y cinescopio; además de las etapas correspondientes a la recuperación del audio asociado. 2. La generación de pulsos y barridos auxiliares, que permiten que la imagen se despliegue efectivamente en la pantalla. Si solamente se modularan los haces en el cinescopio con la señal de video, pero no se contara con los barridos para explorar la pantalla, lo único que se observaría sería un punto cambiando de intensidad, pero no imágenes. Para estos procesos intervienen las secciones de sincronía horizontal y vertical, y sus respectivas etapas de salida. 1.14 Deflexión. El TRC bombardee desde su cátodo, electrones que llegan hasta la pantalla provocando la luminiscencia. Para que dicha emisión no se dé un punto en el centro de la pantalla, se utiliza una unidad en la parte final del cuello del TRC que se le conoce como “yugo” (fig. 15.9) o bobinas de deflexión, las que alimentadas por tensiones específicas, crean campos electromagnéticos en la trayectoria del haz electrónico, provocando su desvío y recorrido, a lo largo y a lo ancho de toda la pantalla. Este movimiento es tan veloz que el ojo humano y la persistencia de luminosidad del fósforo en la pantalla, hacen que parezca que estamos observando una imagen siempre entera y constante aunque en realidad sea un único punto luminoso que se encarga de recorrer, como dijimos bajo un cierto orden toda la pantalla. Ese orden viene dado según la frecuencia del movimiento en forma vertical y en forma horizontal. En Argentina dichas frecuencias son vertical 50Hz y horizontal 15625Hz. Muy bien ya sabemos los valores de frecuencia a los que serán sometidos los bobinados de deflexión. 139 Fig. 15.9, Yugos. ¿Cómo reconocerlos en la práctica? En los yugos modernos encontraremos siempre que la parte vertical es el bobinado exterior de alambre fino, conexionado al chasis generalmente con colores de cables, verde y amarillo y horizontal es el bobinado interior de alambre de mayor sección y conectado con cables color rojo y azul. Los colores de los cables pueden variar de acuerdo al fabricante, pero la mayoría ha tomado como estándar la utilización de los mencionados. De cambiar se mantendrán por lo menos dos de los colores anteriores. Fallas son pocas las veces que encontramos deteriorada esta unidad, pero en los casos en que sucede, es producto de la condensación de la humedad entre las espiras de sus bobinados y se presenta poniendo en cortocircuito a las espiras entre sí, esto sucede mayormente en el horizontal. Dado que dicho bobinado se encuentra en el lado interior del yugo, las pequeñas chispas que se producen entre las espiras, provocan en muchos casos que la ampolla de vidrio se parta en este sector, con la consecuente entrada de aire a la misma, inutilizándose en otros casos afortunadamente se observarán severas distorsiones geométricas, que nos harán intuir que no se trata de una simple deficiencia en los amplificadores de vertical u horizontal. También suceden casos en que favorecidos por la metalización del lugar, los puenteos entre las espiras se propaguen de una a otra, pidiéndose observar el reflejo de este fenómeno a través del vidrio de la ampolla y naturalmente del humo que esto despedirá finamente, cabe agregar que los equipos modernos detectan este sobre consumo y activan sus circuitos de protección contra sobrecargas, paralizando la fuente de alimentación. En estas circunstancias debemos desconocer la ficha del yugo en el chasis y comprobar si la fuente comienza a funcionar. 1.15 Etapa Restauradora. El colector de transistor de salida horizontal entrega también su señal al primario del transformador fly-back, el cual cuenta con varios secundarios de los que se obtienen diversos voltajes (figura 16): 140 200 VDC que surgen de la terminal 3 y son rectificados por D505 para proporcionar el voltaje de polarización de los circuitos excitadores RGB. 1000 VDC (terminal 1) para polarizar a la rejilla de aceleración (G2) en el cinescopio. 15 VDC (terminal 8) como voltaje de polarización a los circuitos de deflexión vertical y a los circuitos correctores de efecto cojín (drive pinchushion). -15 VDC (terminal 6) para polarizar al circuito integrado de deflexión vertical. 126 VDC (terminal 6) como voltaje de muestra para que funcione el módulo PM501, que es el detector de rayos X. 6.2 VAC para el filamento del cinescopio. Por la terminal HV (high voltaje) se extrae el alto voltaje para polarizar al ánodo del cinescopio. Por la terminal FV (focus voltaje) se extrae el voltaje de enfoque para el cinescopio. Por la terminal 10 se extrae un voltaje para el circuito ABL y el circuito PM501 que detecta un exceso de corriente por el cinescopio. Señal HP (terminal 9) para el circuito de enfoque dinámico. 141 1.16 Etapa Fuente de Baja Tensión La fuente de alimentación en un TV, como en un video, o cualquier otro equipo, es una sección muy bien definida que no será muy difícil de identificar físicamente. Tendremos la presencia de la entrada de la línea de alimentación a través de un interruptor general (no siempre), fusibles, transformadores, un capacitor electrolítico de gran tamaño (el más grande de todo el TV), puentes de diodos y 142 otros componentes que nos ayudarán a reconocerla inmediatamente. A esta etapa del TV, podemos considerarla la estrella de las fallas. Entendemos como realimentación a aquellas fuentes que sincronizan su frecuencia de trabajo con el oscilador horizontal tomando algún tipo de referencia de funcionamiento del fly back. Esta puede ser a través de un lazo en el mismo o por medio de un opto acoplador que monitorea el funcionamiento del mismo. Otras sencillamente conectan apropiadamente el opto acoplador en la salida de +B haciendo trabajar en forma lineal. Tomando una referencia de esta tensión para controlar los circuitos de regulación. Primeras observaciones atención, vamos a trabajar con el TV desconectado de la red de energía, primero debemos inspeccionar visualmente posibles problemas muy evidentes por deterioros físicos de los componentes. Por ejemplo semi conductores explotados, resistencias calcinadas totalmente, fusibles fulminados, etc. Y proceder a reemplazarlo. Otros componentes muy propensos a deteriorarse físicamente son los capacitores electrolíticos, en los cuales se nota rápidamente, ya que su envainado plástico se achicharra o contrae dejando al descubierto la carcasa metálica del mismo. Las mediciones a realizar son: Verificar que el fusible indique continuidad. Luego de este, habrá una resistencia de bajo valor, siempre menor de 4,7 ohms por 7 watts (cuadradita y blanca) (se quema cuando hay picos de sobre tensión en la red domiciliará). Controlar componentes que regula el funcionamiento de la bobina desmagnetizada. Falla clásica: sus resistencias internas se rompen en pedacitos provocando un cortocircuito en la entrada de línea y quemando el fusible inmediato anterior, verificación: sacarlo y agitarlo enérgicamente cerca de nuestro oído y escucharemos que se ha desgranado internamente puede que en una primera inspección esto no ocurra, en ese caso para evitar confusiones lo sacamos y continuamos adelante. Su no inclusión en el funcionamiento del TV sólo provocará manchas de color en la imagen. El puente rectificador de entrada de línea (suelen ponerse en corto los diodos de a pares) (CAMBIAR LOS CUATRO). Controlar todas las resistencias de bajo valor. Todas las fuentes poseen para su arranque inicial una resistencia de alto valor comprendido entre 200 K y 470 K la cual es muy común que se deteriore, no físicamente sino funcionalmente, por lo que debemos chequear siempre el correcto valor de la misma. Siempre va conectada al terminal positivo del electrolítico de entrada. Medir todos los transistores, en caso de dudas desconectar dos de su patas para evitar mediciones erróneas. Reemplazar los defectuosos, en corto o en fuga, siempre por originales o en su defecto por reemplazar seguros. 143 Medir todos los diodos que encontremos en este sector, tanto en el primario como en el secundario, desconectando uno de sus terminales y en reversa por muy alta resistencia para asegurarnos que no tenga fugas. Mismo procedimiento con los zeners. Recordemos que los diodos utilizados en esta etapa son los denominados “diodos rápidos”, en caso de avería no reemplazarlos por diodos comunes. Si correspondiere una fuente con circuito integrado controlar que solos los pines de tierra tengan continuidad con la misma. Si otros que no están directamente conectados a esta poseen continuidad a tierra, desconectarlas, chequear que el IC no sea el responsable y en el peor de los casos reemplazar el IC. Luego de verificar que no se queme el fusible de entrada en el momento en la puesta en marcha, procederemos a medir tensiones, aún si el TV comenzará a funciones. En el secundario del transformador de nuestra fuente tendremos generalmente dos salidas las que comúnmente son: 95 voltios a 135 voltios y 12 voltios a 16 voltios, variando de acuerdo al TV que estemos reparando. Por lo general todos los TV traen en la serigrafía de su circuito impreso los valores de tensión que debemos conseguir, por lo que tendremos mayores inconvenientes en ajustar la tensión la tensión al valor que indica el fabricante. 1.17 Etapa de Fuente de Alta Tensión Más conocida como Zona del fly-back, esta etapa del TV, si bien no presenta demasiadas complicaciones a la hora de una reparación, es considerada, una de las partes que nunca deseamos que asea la responsable del desperfecto. Una de las primeras cuestiones a tener en cuenta antes de trabajar en esta zona es la siguiente: la pintura negro mate que recubre el TRC en su exterior, es lo que se llama “AQUADAG” y es de características conductivas. Verán que está conectada a potencial cero es decir a GND. Por otro lado el ánodo del tubo trabaja con una tensión que se encuentra en el orden de los 25000 volt aproximadamente. Si consideramos que a esta dos tensiones (25000 voltios y 0 voltios) las separa el vidrio de la ampolla, notaremos que estamos en presencia de un capacitor de dimensiones considerables. A pesar de que pueda pasar un tiempo considerable sin que el TV se utilice, este capacitor puede almacenar energía “CON EL TV APAGADO”, tomar uno de los cables del Multimetro, colocamos un extremo poyado sobre la malla que recubre el aquadag y con el otro extremo debajo del conector de goma que viene del fly back con sumo cuidado y sosteniendo esta punta lo más del extremo que sea posible. Sentiremos que se produce la descarga, desconectaremos el chupete y para una eficaz protección. el núcleo de ferrita o armadura del fly back o transformador de extra alta tensión suele a veces partirse al manipularlo lo que nos podría hacer pensar que se ha inutilizado pero un poco de pegamento tipo loctite será suficiente para solucionar este inconveniente. 144 En otros casos se ha observado un desprendimiento del pegamento que sujeta al núcleo a los bobinados produciéndose un silbido bastante molesto en situaciones de bajo volumen de audio. Esto también puede remediarse con pegamento pero esta vez del tipo cemento de contacto. El bobinado primario lleva por lo general tres conexiones una es entrada y las dos restantes son salidas. La entrada es la alimentación de +B proveniente de la fuente de alimentación cuya tensión variará entre 95 voltios y 135 voltios según el TV. Una de las salidas es de donde se obtendrán, luego de un resistor fusible, rectificador y filtro, los 180 voltios aproximadamente para la alimentación de los amplificadores RGB. La última de las tres es la que llegará al colector del transistor de salida horizontal, el cual se encargará de efectuar la conmutación para de esta forma lograr la inducción en los bobinados secundarios y terciarios. Respecto al bobinado secundario podemos decir que se trata de un circuito sencillo de múltiples salidas, las que se utilizarán en diversos sectores del TV. Generalmente se obtienen salidas de 12 a 16 voltios para el sintonizador. En todas estas salidas, no intenten medir con el Multimetro directamente en el pin del fly back si no que observen que cada una posee una resistencia fusible y un electrolítico correspondiente, por lo que en éste último debemos corroborar la correcta salida de tensión. Entre las demás salidas de este bobinado encontraremos la que alimentará al filamento (solo a través de una resistencia fusible) y una salida que servirá de realimentación para el oscilador horizontal ubicado en el Jungle. Puede sucedernos que no obtengamos alguna de las tensiones del secundario, por lo que debemos controlar las resistencias fusibles y los diodos. En algunos casos el deterioro de los electrolíticos asociados a estas conexiones, pueden provocarnos la pérdida de dichos voltajes. Puede ocurrir que de encontrarse uno de los diodos en cortocircuito se produzca una sobrecarga que la fuente de alimentación detectará y procederá a detenerse. Por último el bobinado terciario, es el que se encargará de generar la extra alta tensión de 25000 voltios para el ánodo del TRC a una corriente del orden de unos pocos mili amperes. Posee que un pin que se encuentra del lado inferior, junto con los del primario y secundario, serigrafiado como ABL(nivel automático de brillo, el cual se conecta a los circuitos de brillo y contraste a modo de realimentación de los mismos. Mediante este pin se hace el control de lo que se conoce como “corriente de haz” encontramos también el conjunto de los potenciómetros de screen (grilla 2) y foco conectados a este bobinado. Suele suceder que se presenten malas soldaduras en la conexión de ABL o en circuitos asociados hacia el jungle. 145 También sucede esto en algunos casos en que el conjunto de potenciómetros trae un pin inferior que se conecta a GND. Cualquier otro defecto observado en el terciario será determinante para reemplazar al Fly back, sean pérdidas de alta tensión, este siempre surgirá nuevamente. Fallas en los potenciómetros será muy evidentes en pantalla, con pérdidas de enfoque o variaciones en la tensión de G” de forma aleatoria. 1.18 Flyback El Flyback es un transformador muy complejo que está formado por las siguiente partes: embobinado primario; varios embobinados secundarios; diodos rectificadores internos para el alto voltaje, enfoque y pantalla, si es el caso; resistores divisores para obtener los voltajes de enfoque y pantalla, si es el caso; y núcleo de ferrita. Fig. 15.10, Flyback. En la figura 17A se muestra el diagrama de un fly-back con tan sólo un potenciómetro interno, el cual sirve para obtener el voltaje de enfoque que se aplica al cuello del cinescopio. Sin embargo, podemos encontrar fly-backs con un segundo potenciómetro divisor de voltaje, del cual se obtiene el voltaje para la rejilla pantalla o screen del cinescopio (vea figura 17B). Fallas en los Flyback’s Tomando en cuenta que a este transformador le corresponde manejar voltajes muy elevados, la probabilidad de fallas en este elemento es muy alta. Los tipos de averías más comunes se comentan enseguida. 146 Primario abierto - Esta falla se detecta simplemente midiendo el voltaje en el colector del transistor de salida horizontal, en cuyo caso hay 0 voltios, mientras que por la terminal 2 del fly-back aparece el voltaje proveniente de la fuente conmutada (135 voltios). Cuando esto sucede no hay alto voltaje y, por lo tanto, el filamento del cinescopio no enciende. Secundario abierto - Cuando algún secundario se abre la falla se presenta de acuerdo al embobinado abierto (no habrá alimentación hacia la etapa vertical, no funcionará el circuito ABL, etc.) En la mayoría de los casos, sí estará presente el alto voltaje. Fugas de alto voltaje - Es importante determinar si existe un arqueamiento en el fly-back cuando el televisor está funcionando, ya que si el cuerpo del transformador se ha agrietado, es posible que se escape el alto voltaje. Inclusive se percibe un olor a ozono. Resistores divisores abiertos o con falsos contactos - Si usted tiene un televisor con desenfoque y, al mover el control que se encuentra en el fly-back observa que la imagen en el cinescopio se define, pero no del todo, es muy probable que haya un problema en el circuito resistivo del fly-back. También, si hay una imagen inestable y al mover el control de screen en el flyback la imagen se desestabiliza aún más, es factible que el problema esté en el divisor de screen. Diodos de rectificación abierta y cortos entre espiras de los embobinados Estas fallas son muy frecuentes y, en ocasiones, difícilmente localizables, pues se confunden con facilidad con averías de otros circuitos, como sería la fuente de poder o la misma etapa de salida horizontal; por ello le recomendamos que haga lo siguiente: 1. Si el fusible de protección se abre, verifique que el transistor de salida horizontal no se encuentra en corto. 2. Verifique que la fuente de alimentación esté funcionando correctamente. 3. Si tiene duda del fly-back, retírelo del circuito impreso y conéctelo al un probador. 147 1.19 Microprocesador, EEPROM, procesador. Micro Procesadores Digitales Son todos aquellos circuitos integrados construidos a base de técnicas digitales pertenecientes a diferentes familias. Estos circuitos integrados tienen la responsabilidad de ordenar, procesar y ejecutar el trabajo funcional de un equipo de video (TV) y en un caso particular un sistema de audio. En este material se aborda lo referente a estos circuitos integrados que gobiernan la hoja electrónica del TV. IC memorias: dentro de esta familia se encuentran aquellos IC cuyo nombre lo dice memorias encargadas de acumular o mantener datos en sus propios bancos. Se recordara que son memorias electrónicamente programadas. Dentro de estas memorias tenemos: 1. EL IC EEPROM O EPROM (Electrically Erasable Program Random Only Memory o Memoria eléctricamente borrable y programable): el cual es una memoria electrónicamente programada que opera con 5V apagado (stanby) y cero voltios encendidos. El EEPROM mantiene los datos de (CLK) y la data que es la orden que emite al IC MICRO. También opera en conjunción con el micro, ambos pueden llegar a representar el SYSCOM en una TV. 2. El IC MICRO (microprocesador): su misión es realizar la función de telemando o de control de las diferentes etapas del TV. La micro depende del EEPROM ambos son complementos. Algunos micro operan con 5V o 6V según el fabricante. Funciones del Micro La operación de la micro es tan compleja que gobierna desde los pulsos de reloj del EEPROM, los cambios de display (OSD) algunos pulsos de sincronía vertical y horizontal, también ordena la protección del circuito. Otras funciones son los 5V del power, activación del REMOCOM entre otras. 148 3. IC PROCESADORES(amplificador o procesador): este IC usualmente es conocido como IC jungla (y/c) cuya principal función son los procesos de conversión, Iluminación/Croma, pero también procesos de audio, VCO, AFT, AGC, señales de FI de vides y sobre todo la información de color que es enviada a la base del restaurador R-G-B. este IC puede ser alimentado entre los 8 – 12 voltios según el practicante la procesadora en algunas de sus fallas puede a llegar a inhabilitar todo el TV. Fallas que provocan estos IC FALLAS DEL EEPROM a) b) c) d) e) f) El volumen no aumenta ni disminuyen, solo se observa la secuencia. No hay Audio. El TV no enciende. El TV no capta ciertos canales. La señal de video entra nítida con retardo. La señal de video se observa lluviosa como si tuviera problema de AGC. FALLAS DEL MICROPROCESADOR a) El TV se apaga después de 15 minutos. b) No funciona del todo. c) No enciende. d) Solo capta canales del 1 al 26. e) Sistema del TV en Reset. f) La imagen se parte en dos. g) La micro liga el procesador. h) Solo se archiva el Relay. FALLAS DE PROCESADORES a) El TV no enciende pero hay Audio. b) El TV presenta color verde y rayas de retraso. c) No hay deflexión Vertical. d) No hay oscilaciones. e) Solo hay señal de video a la mitad. f) Se cae el voltaje de 5V en al micro. g) No hay voltaje de A.B.L h) Solo enciende el LED. i) No hay color, solo iluminación. j) Se observa color gris y líneas de retraso. k) Señales de video fuera de frecuencia. l) No funciona el AFT. CODIGOS DEL EEPROM 24C02 SAMSUNG 24C01 SHARP 24C04 PHILLIPS 149 24C04N 24C02A 24C02M AT24C04 CODIGO PARA MICRO M3727BA TOSHIBA GENERAL ELECTRIC PANASONIC L.G ELECTRONICS L.G CODIGO PARA PROCESADORES KA2163B SAMSUNG TA1282N TOSHIBA TB12388N L.G TDA8363C PHILLIIPS IMPORTANTE: para un correcto funcionamiento de estas secciones la tensión deberá tener una tolerancia de +/-0.3 voltios. O sea 4,7 voltios o 5,3 voltios, nunca más ni menos. En lo posible 5 voltios exactos. Recuerde esto es muy importante y es además el origen de muchas fallas en ese sector. Además requiere constante información para chequear que el funcionamiento del TV y asistirlo en consecuencia. Impulsos de vertical y horizontal. A estos los utiliza para alinear los mensajes en pantalla (OSD) en el momento y lugar justo del barrido. Tensión de AFC. Para reconocer que el canal deseado ha sido sintonizado correctamente y el mismo se encuentra en un punto de sintonía óptima. Entrada remote. Hacia donde llegarán las instrucciones provenientes del control remoto. Los microprocesadores es su comunicación con los circuitos asociados al mismo (memoria, sintonizador, jungle, etc. dependiendo del diseño) utilizan conexiones que se denominan Data y Clock. Las señales Data, como su nombre lo indica es el flujo de datos en ambos sentidos de comunicación, mientras que el clock es la información de los tiempos en que el microprocesador requiere o entrega datos. La forma en que se comunican se denomina Protocolo y varían sus características de un fabricante a otro. Últimamente se observa que se está estableciendo un estándar, el cual están adoptando muchos fabricantes, donde estas líneas se llaman SDA y SCI. Entre las funciones que realizan estas líneas podemos encontrar: Leer desde la memoria la información de un determinado canal grabado en ella. Informarle al PLL del sintonizador cual es el código de bits correspondiente a un canal requerido. 150 Indicarle al demodulador RGB la norma del canal decepcionado o requerido. Toda esta transferencia y recepción de datos no podría realizarse sin la existencia del anteriormente nombrado protocolo. Al realizar un cambio de canal simplemente se procede a un importante intercambio de datos, que de no estar ordenados, no podría realizarse. Pero además del protocolo dentro de la línea de datos, es sumamente importante la línea clock. Todo el sistema de mando se encuentra regido por un oscilador ubicado en el microprocesador, el cual se referencia en un resonador cerámico o un cristal generalmente de 4 Mhz. Dentro del microprocesador se realizan a partir de esta frecuencia sucesivas divisiones que darán como resultado final los valores de tiempo de comunicación del mismo. La sincronización óptima del sistema hace posible la aplicación del microprocesador en TV. Luego de recibir instrucciones y procesarlas el micro dispone internamente de convertidores D/A que transformaran los resultados en tensiones variables continuas para de esta forma controlar las variables del usuario. Entre estas podemos encontrar volumen, graves, agudos, balance, brillo, contraste, color, tinte, definición y algunos otros parámetros propios de cada diseño. 2 Mantenimiento preventivo y correctivo a TV LCD, Plasma y LED. Los equipos de televisión han evolucionado en cuanto a la tecnología que se utiliza para la presentación de la imagen, disminuyendo en gran medida el consumo, peso y espacio que requiere. En la trayectoria de esta evolución nos encontramos con el primer televisor de rayos catódico que funcionaban con una pantalla que recibía un único haz orientado por los yugos, la imagen de este no tenía colores y su circuitería constaba de grandes tubos capacitivos e inductivos (bulbos). Está claro que ya no lo estudiaremos porque la tendencia es la TV a color. La evolución vino con el color y la implementación de la tecnología de transistores dando paso a pantallas más grandes y vistosas, aunque siguen utilizando pantallas de CRT (Estudiada en el apartado anterior). El gran salto fue hacia las pantallas planas iniciando con las llamadas de PLASMA siguiendo las LCD y modernamente contamos con las LED (Con la nueva tecnología OLED). 2.1 TV Plasma En esta sección trataremos temas relacionados con los televisores PLASMA, describiendo algunas fallas encontradas y resueltas durante el servicio. Es muy importante tener algunas precauciones debido al alto grado de sofisticación e integración en los circuitos. 151 Es recomendable entonces el uso de la manilla antiestática y el uso de un transformador de aislamiento, para proteger el aparato que es sometido a reparación, como también la de los instrumentos de medida que vayamos a utilizar. La tecnología de este tipo de televisores, normalmente de gran formato, consiste en dos cristales que albergan una serie de celdas diminutas colocadas entre dos paneles de cristal que, a su vez, contienen una mezcla de gases nobles. Al estimularlo por electricidad se convierte en el denominado “plasma”. Esto es una sustancia fluorescente con capacidad de emitir luz y que, en su momento, supuso una gran revolución. A su favor se encuentra la gran calidad de imagen, tanto en oscuridad como en brillos y está pensado, sobre todo, para la proyección de contenidos cinematográficos. Ahí es donde se hace fuerte y demuestra su potencial. Así, el nivel de negro y el contraste es superior al resto. También la rapidez en la emisión de las imágenes es más rápida que los demás, lo que lo convierte en una tecnología sensacional pero, dado su precio y su escasa penetración en el mercado en la actualidad lo han convertido en un modelo de televisión poco práctico (Además que su consumo es similar o mayor a los TV de CRT). Con la llegada de este tipo de TV inician la construcción modular, presentando en su mayoría cuatro o cinco tarjetas: 1. Controller Board (Main PCB). 2. Power Board (SMPS). 3. EMI (Sintonizador). 4. Y Board. 5. X Board 152 Fig. 16.1, Ejemplo 1 de TV Plasma. Fig. 16.2, Ejemplo 2 de TV Plasma. Para lograr el efecto del barrido horizontal y vertical (Estudiado en los TV CRT) se hace uso de conexiones matriciales que se sincronizan para trabajar en alguna 153 posición de la pantalla (Tarjetas X, Y), logrando variar el voltaje en este para representar los colores (El efecto del bombardeo en los TV CRT). Fallas más comunes y su solución. TV enciende por 2 o 3 minutos y luego se apaga. Fig. 16.3, Capacitor ubicado en la fuente de voltaje (SMPS) Solución: resoldar la fuente de alimentación Trama de color rojo con barra negra en la parte superior derecha de la pantalla. Fig. 16.4, Falla en pantalla e IC que la ocaciona. Solución: se encontró soldadura dañada en la tarjeta X BOARD TOP en el IC 14. Trama azul con parches negros. 154 Fig. 16.5. Solución: Se encontró que la línea de 15v, solo tenía 9v, se reparó la fuente de alimentación. NOTA: Si el voltaje se disminuye en menos de 14v, ocurre este problema. Trama grisácea con barras difusas. Fig. 16.6 Solución: no se encontraba presente el voltaje de 5v en la tarjeta XBOARD TOP RIGHT, se reparó la fuente de alimentación. Área rosada en la parte superior izquierda de la pantalla. Fig. 16.7. 155 Solución: no se encontró el voltaje de 70v en la tarjeta X BOARD TOP RIGHT, se reparó la fuente de alimentación. Área negra en la parte superior derecha. Fig. 16.8. Solución: no se encontraron los voltajes de 12v y 70v en la tarjeta X BOARD TOP LEFT, se reparó la fuente de alimentación. 2.2 TV LCD Al igual que el plasma, la imagen se logra a través de un arreglo matricial para el encendido de los puntos pero los materiales que utiliza son distintos. La base de su funcionamiento está en los cristales líquidos, elementos que se coloca entre dos capas de cristales polarizados. Cada píxel de la pantalla incluye moléculas helicoidales de cristal líquido, que es un material especial que comparte propiedades de un sólido y líquido. Fig. 16.9. Como vemos en la Fig. 16.9, un televisor LCD está formado por las siguientes partes: Reflectores y fuente de luz (fluorescentes o más recientemente LEDs) Paneles polarizados. Cristal frontal. Panel de cristal líquido. Filtro de color RGB. 156 Como ya sabrás, los televisores LCD no generan luz propia. Por eso decimos que tiene una retroiluminación o fuente de luz fija, que ilumina esos cristales líquidos, y que en origen eran lámparas fluorescentes de cátodos fríos (CCFL), pero que poco a poco se va basando en diodos LED, lo que conlleva, entre otras cosas, una mejor eficiencia energética. Ahora bien, ¿cómo podemos variar la cantidad de luz que pasa a través de esas moléculas de cristal líquido? Pues se logra aprovechando que podemos polarizar o más sencillo, orientar sus moléculas simplemente aplicando una determinada corriente eléctrica. Esto podemos aplicarlo a cada uno de los píxeles. Por lo tanto, cuando esas moléculas de cristal líquido son excitadas con electricidad, reaccionan a la misma, permitiendo el paso de más o menos luz. El Backlight es una de las etapas más difíciles de manipular, ya que cuando hay que revisar las lámparas se tiene que hacer el desensamble y retirar el panel, lo cual es muy delicado ya que si no se hace con cuidado se puede dañar el panel o los Drivers que están adheridos al panel, para hacer la prueba de lámparas de 157 forma individual se debe hacer el desensamble para ver el comportamiento de las lámparas al momento de hacer la prueba de eficiencia, una lámpara no solo basta con que encienda, eso lo puede hacer cualquiera siempre y cuando no este rota ó fundida, la prueba de eficiencia se hace midiendo el voltaje en el que se logra el encendido total así como la corriente de consumo, esta es la manera correcta de probar una lámpara. Una de las diferentes fallas que presenta el Backlight es cuando alguna de las lámparas están agotadas, rotas, o fundidas y entra en protección, en la pantalla se refleja de la siguiente manera "Enciende, da un destello y queda oscura la pantalla" o "Enciende, aparece el Logo unos segundos y queda oscura la pantalla" o “Enciende, funciona determinado tiempo y comienza a parpadear (flashear), es decir se oscurece y regresa la iluminación". En algunas ocasiones puede ser por algunos falsos contactos o soldaduras frías en los transformadores o Mosfets ya que tienden a calentarse en demasía provocando esto, por lo que se recomienda hacer una revisión previa antes de hacer el desensamble, otra prueba que se puede hacer para comprobar que el problema se ubica en el Backlight es forzar el encendido de las lámparas, esto solo como prueba, nunca se debe dejar así ya que se agravara el problema. 158 2.3 TV LED En esencia lo TV LED y LCD tienen las mismas características por lo que el entendimiento de los segundos ayudara para lograr brindar un mantenimiento exitoso a los TV LED. En el apartado para saber más podrás ampliar tus conocimientos y así adquirir más conocimientos en este respecto. 159 Para saber más Las tecnologías están en constante avance y es preciso mantenerse al tanto. Para saber más sobre los TV OLED, LED, LCD y Plasma ingresa a los siguientes enlaces. https://www.xataka.com/televisores/diferencias-entre-untelevisor-led-y-un-oled http://www.abc.es/tecnologia/consultorio/20150209/abciTelevisores-LED-OLED-LCD-plasma-diferencias-similitudes201502061706.html http://www.csportal.panasonicla.com/descargaspla/PANAMEX/TELEVISION//LCD%20TV//LE D-TV/TCL32X35X/DOCUMENTO/MANUAL%20DE%20SERVICIO//TCL32X35X-L-M.pdf 160 EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION A. Observando las siguientes imágenes, indique que etapa es la causante de las siguientes fallas en un TV, justifique su respuesta. 1. Trama azul con parches negros. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2. Trama de color rojo con barra negra en la parte superior derecha de la pantalla. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 161 Glosario ANALÓGICO: Que tiene relación de analogía o semejanza. Que se establece o procede por analogía. BOBINA: Componente de un circuito eléctrico formado por un hilo conductor aislado y arrollado repetidamente, en forma variable según su uso FRECUENCIA: Número de veces que aparece, sucede o se realiza una cosa durante un período o un espacio determinados OSCILADOR: dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna a una determinada frecuencia. Tienen numerosas aplicaciones: generadores de frecuencias de radio y de televisión, osciladores locales en los receptores, generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos RF: Abreviación de radio frecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia, es un término que se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre los 3 kilohercios (KHz) y 300 gigahercios (GHz). TRIMMER: Del inglés, significa recortadora. En electrónica se utiliza para referirse a los elementos variables. 162 Bibliografía 1. Aguirre, J. R. (08 de Julio de 2015). ELECTROINFORMATICA. Recuperado el 20 de Febrero de 2017, de ELECTROINFORMATICA: http://rubenaguirrepc.es.tl/Television-y-Monitores.htm 2. Beer, N. (1997). Reparación de equipos de audio y alta fidelidad. S.A. EDICIONES PARANINFO. 3. Brandenburg, W. R. (1987). Reparación de televisores. REVERTE. 4. Dublán, G. H. (21 de Mayo de 2013). El rincón de soluciones TV. Recuperado el 20 de Febrero de 2017, de El rincón de soluciones TV: http://elrincondesolucionestv.blogspot.com/2013_05_01_archive.html 5. Hübscher, H. (1987). Electrotecnia, Curso elemental. Barcelona, España: Reverté S.A. 6. Lumme, H. (1997). Reparación de televisión. Barcelona: Marcombo. 7. Rashid, M. H. (1995). Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones. Prentice Hall. 8. Ruíz, F. (2007). Equipos de sonido. CEAC. 163