SRBER
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ELECTAOnlCA Itl
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ARCHIVO SABER ElECTRONICA
MeS-7l
lED
Led infrarrojo M .C. (Micro·Circu itos)
-
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r.l CEI-7L
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0'
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.:, Formato: 0,3 cm. ,, . Polencia irradiada 3,5mW ,,, ,, , . r- --------- --------_o.--- -----------_ . -----. ----- ------- ---- .:loO' - -- -- -
INTEGRADOS CMOS
ARCHIVO SABER ELECTRQNICA '
4082
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'"o, "' z
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ID
m
Dos compuertas ANO (E) de 4 entradas. Cada una de las compuert as puede ser usada separadamente, siendo el.'; componente del tipo para lógica positiva. Con todas las entradas Hi la salida será HI. En. cualquier otra condidón . la salida será l O.
.
.
~
•Z
,
Tiempo de propagación: 70ns (10V) 150ns (5V) Corriente máxima a,1MHz: O,5mA (5V) \ 1mA (10V)
, ,,, ,, L , _____ _ __ _ _ _ ___ _ _ _____ __ _ _ ___ _ __ __ _ _ _ _ ______ ___ _ _ ____ _ __ _ _ _ _ _ __ _ _ • _ __ _ INTEGRADos LINEALES
'"z •'"
ARCHIVO SABER ELECTRONICA
Amplificadoras operacionales de alto desempeoo con corriente de polarización muy baja. Caraclerísticas
:> w o::
LM101-201-301
Tensión de alimentación. Potencia de.disipación Tensión offset de entrada Corriente offset de en!. Resistencia'da entrada Ganancia de tensión CMRR
101 22 500
201 ., 22 500
(;),6
O,S
-1,5
1,5 ·
·4 200 98
4 200 98
301 18: 500 2 3 2 200 90
V
·mW
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mV(tip) nA{tip) ,
M
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LED
ARCHIVO SABER ELECTRON1CA
MCEI-1L2
Led inlrarrojo M.C. (Micro-Circuitos)
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Formato: 0,5 cm Potencia Irradiada: 15.4mW
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INTEGRAOOS CMOS
ARCHIVO SABER ELECTRONICA
4082
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13
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ARCHIVO SABER ELECTRONICA
LM101-201-301
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+ 3
-Vc~ 4
T +V cc 6
I- M101 A L M201" LMlOl'"
SALID'"
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SHBEH
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ELECTADnICA · ~ ED ICION ARGENTINA
SECCIONES FIJAS
1 4
Fichas Del editor ollactor SeccIón del lector
ARTICULO DE TAPA
Intercomunicador de FM vio red
AYUDA AL PRINCIPIANTE
Conozca e l 78XX
INFORME ESPECIAL
Técnicas digitales en audio, N y video
MONTAJES
80
>
..-
6
16
20
22
Probador para control remoto Timbre de 3 to nos Alarma con lóser Ruleta electrónica y bingo
26 31
Expansor de volUmen
3a
DIGITALES
Osciladores y circuitos generadores de c loc k
COMUNICACIONES FDM-Multlplex por división de frecuerrcio
AUDIO Mezcladores
TV Sonido multicanol (primero parte)
VIDEO El sistema óptico en el comcorder
RADIOARMADOR Cómo evitar o ndas estacionarias
CURSOS
2S
41
45
52
56
62
66
El Osciloscoplo - lección 13
72
CLUB SABER ELECTRONICA
76
DEL EDITOR AL LECTOR
SRBER
_
ElECTRDnlCA, ED1CION AR~HJTINA W65, NOVIE~'~¡¡E o~ 1~,~
Director Oaudio E. Veloso Coordinador Pablo M. Ood~....,
DTIL y EFECTIVO
Adc y d¡se!\o Mario &. de Mcndoza
Vivíana N. Brus<:>tti
Bien, Amigos de Saber Electrónica, nos encontramos una vez más;en las páginas de nuestra revista predilecta para informarnos sobre las fwvedades de la electrónica. En e...'ia edición de saber Electrónica les presentamos un proyecto de gra11 utilidad y fácil montaje: Intercomunicador de FM v/a red. Con ,él se podrán interconectar diferentes lugares de una casa o empresa -para facilitar la comunicación de !"os habitantes o para seguridad ya que cumple la fun~ión de niñera o portero electrónico. También, es muy efectivo para los que requieran un sistema de m.úsica funcional centr~/. Para todas las aplicaciones mencionadas, u otras que quedan libradas a su creatividad, no es necesesario rí"ingún -tipo ~é cableado adicionaf al de la red deenergfa eléctrica,' Esto logra mantener las paredes libres de cableados que deterioran la est4tica y p~oporcíona un gran ahorro en q,lbIes, fichas, insialación y cajas. Por aIra parte, y siguiendo con ltis comunicaciones, ana/izamos el sistema Multiplex por División de Frecuencia (FDM), creado con el fin de economizar, no sólo en equipos sino en espectro logrando la transmisión de la mayor cantidad de información de vanos canales en un sólo vínculo.
Adm lnist.,¡dOfl
A.C.May
Tt:ld"""ión
Ma. Hilda Quinteros Fotogr.l.fí<1 aevelart D;strlb',,~ión'
Capital
MateoCaru:elbro e Hijo &heverrla 2469 - SO"C"· Cap. lntcrior 8ertrb 5..A.C.
~tribWdora
Sanla Magdalen, S41-Cap. Uruguay &rT;el y Martíne~ - Par;má 750 - MOl"Uevidco ·
R.O.U . • TE. 92-0723 Y 9O-StSS Chil ~
Alfa _ Cari", Villdovino 251 - Santiago de Chile 551-6511 EDITORIAL QUAllK S.R.L Editori.¡ propictui-l dolos d~re<:hos en cutoUano d. J¡ I"'blic.Ki6n 1rU'1I'luol Saber O""trimla Ed ito r RcsponSollble
!l6nardo J. S. RLlS<¡Llcllas Oire
Sin lugar a duda la comunicación es Uno de los elementos imprescindibles para la humanidad, Editorial Quark y Ud. mantienen, desde hace mucho tiempo, un vínculo útil y efectivo: Saber "Electrónica.
Pro[. Elio Somast:hini
Cnpyri&bt by Editora Sabe. Llda., Br.¡sjj Ocr.,.:ho d e Autor. R N° 150& Editor Intemac:lonal
Helio Fittipilldi Uired". Tem;co Internacion al Ncw ton C. tlraga
Impresióc> Mariano
Mas ,BuEnOll AiJ"\!!!,
Argentína
t... Jidit(lli o! no .. rfSpoI1.!.1bili:u. po: i!I conl
toLo! O pWl] del motorio! col\lenldo en M. I\:";,,t>, _si rorro l. indw;. tr;¡ündón y/o , omerti.liz.tión d~ loo .p...IO! Oideas que aporecrn m .... ~ loIoS,. bafo pon< • ~ Ilgoln. ~.g modiortt llltorinrl
Proj, L lio Somaschini
ARTICULO DE TAPA
INTERCOMUNICADOR DE FMVIARED -----------;_;;;:::::::~=.h-
Describimos un interesante sistema intercomunicador de FM, vía red, que tanto puede ú sarse en .su función básica de interconectar diversos lugares de una casa o establecimiento comercial, como ser utilizado en sistemas de seguridad (portero) o bien de música ambiental. El uso de la modulación en la frecuencia eleva la Inmunidad del sistema a las interferencias y proporci ona una buena respuesta de frecuencia. ,'i;:{¿t ",,:,:",j,/.I"i;;:!lllililllllliilll!lliílil!U;i
Por Pedro T Hara
6
INTERCOMUNICADOR
l sistema de intercomunicador que describimos, tiene en cada aparato un transmisor y un receptor de FM que operan en la frecuencia de' 455kHz. Esta frecuencia fue elegida dada la facUidad para encontrar listas bobinas y filtros de aparatos comerciales. Podemos utilizar el aparato para interconexión rápida entre varias dependencias
DE
FM
VIA
RED
E
CIRCUITO
oc
51NTONIA
f--
de una casa. escritorio u otro estableci-
miento comercial. como también para la difuSión de música ambiental en OfiCinas. En este caso, los receptores pueden ser Simplificados, eliminándose las etapas de transmisión. La gran ventaja del sistema vía red es que la señal a partir de un transmisor se propa~ por el mismo cableado de energia:, y cada aparato debe ser conectado a una toma de coniente, sin necesidad de cables de interconexión entre las estaciones. Otra aplicación interesante es el uso del
DE RF
f--
CIRCU ITO DE~OOUlAOOR
_
DE FroI
,," ' 0"0 AMPLIFI DE AUDIO
REGULADOR D€TENSION
CIFlCUrro GENEF\.II()QI1
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__
CIRCUITO MODULADOR OE FM
_
PIIE AMPLIFICAOOR
L"':''',-'C"'c'c'-,
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--
.Diagrama de bloques del aparato.
aparato como portero electricQ, sirviendo
RED LOCAL
CIRCUITO A.MPLlfICADOR
... 1N-4007
"
2.201'
I'INT. IZQUIERDO
Diagrama completo del aparato.
7 !~
INTERCOMUNICADOR
DE
FM
para anunciar visitas o para Identificar- el Intercomunicador en la función normal, las. Tambien podemos usarlo como niñe- y una tercera entrada que puede ser usa· ra electrónica colocado en el cuarto de m da para otra finalidad, como por ejemplo niños. una señal de alerta.. Con el accionamiento de 52 se aUmenta
Cómo Funciona
solamente el sector de transmisión, quedando desconect:Jdo e1 sector de recepal Tlansm.isor ción. En estas condiciones la seitaI pl"OYePodemos comprender mejor el fuociona- niente de] micrófono o fuente externa es miento del transmIsor tomando como re- amplificada por el circuito preampUflcack>r ferenda el diagrama de bloques de la figu- de audio y aplicado al circuito modulaoor. ral. Este circuito modula en frecuencia una Según el1ector pUeQe observar. en este ' portadora de 455kHz que enlonces es diagrama tenemos la llave 52 cuya finali- aplicada a la red de alimentación. Segun dad es conmutar la función de Recibir a explicamos en la introc\ucción, optamos Transmitir. La llave,53 slJve para seleccio- por esta frecuencia por posibilitar el uso nar la funck'ln de cada una de las entra- de una bobina comercial de FI como oscl· das de Señal. Tenemos entonces la posibi- ladora en este circuito transmisor, y evi· lidad de conectar una entrada de música dentemente en el sector receptor. El' ambiente, venida de grabador o slntonlla- transmisor se basa solamente en transls· dor, una entrada para micrófono usando tores, obteniendo una buena potencia pa,.
Placa de circuito impreso.
8 SAB¡~
RtCHI'ON ICA N' M
VIA
RED
ra la señal modulada a partir de un BD 135, Este transistor proporciona señal suficiente para cubrir una buena distancia dentro de una red de ~ Q3 funciona como un Variable moouánOO la freo cuencla de la señal generada po.r el transistor gz.
La po_ lmersa de la Junlur.! basede un"transistor común puede ser usada en esta función, si bien cuaJquier va· rtcap para la banda de ondas medias o induso fM, como los que se encuentran en receptores comercia1es, también puede ser usado en esta apllcadón. La fmalidad de Pi en este clrrulkl es controlar la profundidad de la mcxlulaclón, de modo que no se pro· duzca saturadón y por 10 tanto, distorsión en el receptor. bl Receptor Por el diagrama en bloques de la figura 1 vemos que la"entrada del circuito receptor ~tor
INTERCOMUN I CADO I~
DE
FM
V IA
RED
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ElECmET
..
.....,. """""
Placa de blrcuffo fmpreso.
está conectada a la red de alimeníack)n del TDA120S se aplica directamente a la por el mismo cable que hace su alimenta- entrada ce •.ID amplificador de acdio de cl6n. Con la !!ave $2 seleccionando la po- buena potencia que es el TDA?002 6 sición recibe la señal que entra en el cir- ~?002. Los varios watt de potencia de cuito de sintonía dobic. formaoo por Fí-l este amplificador Jo hacen el ideal para y 1'1-2 Sim:!o cnl'ouccsampl!flcaco porgl uso en músk'a ambiental. para ser aplicado un decod1!l.cador de fM 112 pemllte ajustar el VO:llmcrl de la rtp:uque tiene por base un circuito integrado ducd:ln de la señal ~ün la aplicación. TBA12OS. Este tntegraoo hace uso de un Todo el circuito es alimentado po:- una P.ltro ceni.rnko en la entrada Yotre lntcr- fue:tte cstab¡ii7ada unica que tlene eIl CIno. de mmo de obtener excelcnle estabili- 3 un cstabtlizackJr de tensión para 12V. dad y también selectividad para el circuilo. ~Slo hace que las señales interferentes Montaje que eveni.ual:nente puedan estar presenEn la n~'Jra 2 tenemos el diagrama comtes sean n:duddas. El uso de bs nitros cerámicos tiene tam- ple:o del a;mrnto. bién la verf.aja de facilitar DS ajustes de La placa de circuito Impreso de la unidad las etapas sintonl7.adas, pues ¡Jan con que contiene ellmnsmlsor, reccptQr y prcdslon la frecuencia de las etapas de fuente de alimentación se muestra e:t la recepción. lo que es interesante en un sis- Ilgura 3. tema de música ambiental en que se de- f;yjdentcmente, para un sistema lntcrcoban usar muchos apa:atos. Ir.l.Inicador de dos vías precisamos monLa señal de audio obtenida en la salida tar dos unidades Iguales . .
9
A pesar de tener vartas bobinas y de operar con racUofrecuencla el proyecto no es critico. ya ~uc no precisamos confeccionar ninguna OOolna. Toc\as pueden comprarse ya listas. Los reslstores son todos de 1/8W o más
con 5% de tolerancfa y los capacitares elcctrolítlcos Uer.en sus tensiones de trabaJo Indicadas en cl prop~ dlagrama.
Los capacitares el, C2, C3 y C4 deben ser de jXlliéstcr con una tensión de trabajo de por kl menos 250V si la red fuera de IIOVyl,OOV si la red fuera de 220V. t;¡ circuito ir.(egrado CI-2, así como CI-3 deben ser dotados de dISipador de calor. Los transtslcres admiten c:qu..'vaIentes. lA es UIla bobina osciladora para la banda de ondas medias (roja}. F1-l y FI-2 son transfonr.adores de FI comunes para radios traJlslStorlzadas. amarUlos o ba'lCOS. Ei lranSfonnador tiene ,secundaria de 15V ron por ki menos 50CniA si se utiliza teda la pot~ del TBA2002. Para una opera-
INTERCOMUNICADOI'?
DE
FM
VIA
RED
THA:'iS~ITE ajustándose
la bobina Ll del que está transmitiendo para que su sefla! sea capiada. El receptor, ya ajustado, no precisa de retoque. Pa."'3. el ajuste de oido, el procedimiento es válido también para el transmisor. flaL bl De oido: conecte los dos aparatos en to- Para usar basta conectar las estaciones mas de la red local. Ponga la llave 52 de pre;elib1emente e:l un mismo sector de la uno en la posición RECIBE y del otro en linea de ali:nenllición. Si hubiera disposila pos!ción 'fRA¡"fSMJrE. tivos inductivos entre las dos estaciones Ajuste y Uso Aplique algún tipo de sonido en una de puede haber problemas de pasaje de la Para el ajuste necesitamos tener dos urJ- las entradas del que esta en la función señal. dactes montadas. Este ajuste no es critico, transmite. Ajuste el núcleo de la bobL'1a Eventualm.eníe la utilización de capacitoy no se necesitan equipos especiales. Sin osciladora Ll del que transmite hasta oir res de lOnF x 250V puede ayudar a evitar embargo. 51 dispone de un ¡{enerador de su sc..ial en el que recibe. Después de esto estos obstaculos, o Incluso ayudar a paaJllste Fl-l y FI-2 del receptor hasta obte- sar la señal de WJa red a otra en una misRF el ajuste se hace mas fácil Damos entonces dos tipos de ajuste: ner el máximo de señal. Replia la ope."'a- ma InStalación e1Cctrica e!ón Invirtiendo las funelor,es de los dos El aparato, por operar en la banda de FM posee una buena Inmunidad a los ruidos, Receptor: aparatos. pero existen los casos en que estos ruidos se vuelven demasiado intensos al punto al COIl el generador de señales: conecte Transmisor: de no pooer ser eliminados. El uso de 01uno de los aparatos en una toma de la red local y coloque la llave SI en la fun- En el ajuste con el generador de RF. basta tros es impracticable pues los mismos coneciar uno de los aparatos en la fun- bloquearían tambíén la señal dellntercoción RECIBE. Ajuste el generador de señales para ción RECIBE y el otro en la [unción mUllicador. O
clón en menor volumen, la corriente máxima puede estar alrededor de 200mA. Un parla.'1te de por k:J menos 10 cm es el más indicado para una mejor calidad de sonido. Los cables de entrada de señales deben ser blindados para que no se capten ronquidos.
negro) negro, naranja) ve/de, muanja)
marrón{
455kHz Yaplique la seiial en el primario de la bobina FI-I del apamto. Debe oirse un silbido en el parlante del aparato. Gire entonces el nucleo de Fi-l Y despues Fl-2 hasta obtener la rr.áxlma se-
'", "
, ', "
" i"
'VaTios . Transformado¡1101220V:<1,W 'e 2G!JmA '>:' Parlante pequeño Ill, , Micrófono de electrel de 2 cables " "2 /laves palanca simples,
2
bobinas' 'd;:e'i~J::~~I:;~~::::~~~ ;;~ "<.,.,'. lbobina~. tomasRCA 2 filtros ceTám/cos de 455KHz " ,;/Placa de ci¡cuito,impreso; caj' ~,"" ' C' , h'ño, cab~sJ etc. " ':"
10
AYUDA AL PRIN eIPIANTE
CONOZCA EL 78XX Los circuitps integrados de la serie 78XX son reguladores proyectados para tensiones de salidas fúas y positivas. Lo que muchos no saben. es que las aplicaciones de estos componentes no se limitan solamente a esta finalidad y en este artículo presentamos una serie de circuitos que usan estos els. mostrando varias ideas prácticas importantes. Por Luis Fabio C. Pinho
T
oda fuente de alimentación esta formada por etapas y las prlnclpaJes son: transformación, recUficaclón, filtrado y regulaclón. La etapa de regulacIón, posee diversas configuraciones. dependlendo de cada aplicación. Entre estas configuraciones tenemos las que hacen uso de los Integrados reguladores de tensión, con sallda fija en tensión negativa o positiva. La familia 78XX consiste en els reguladofes positivos. mientras que la serie 79XX trabaja con valores de tensiónes negaUvas en su sallda. La tabla I muestra los valores de tensión mínima y máxima de entrada para los CIs de la serie 78XX. El valor de tensión regulada está dado por los dos últimos números.
Tabla J
el
Tensi6n(V) de entrada
Regulador
Mínima
7805 7806
7
8
7808
10
7810 7812
14
7815
17
7818 7824
20 26
12
Máxima 25 25 25 28 30 30 33
",~~ENTO
"s HN~~[Mt~~~IOA
oS RIE DE
CONTR OL
c.o NlROl
ciones. Qbse(Ve entonces:
l . Regulador de tensIón Patrón
TF. N$ ION DE EFERE NCI
la aplicación mas usada en Circuitos utiDiagrama en bloques de un el regulador tlplco.
nales para realizar el regulado. En la figura 1, se presenta el diagrama de bloques de un circuito integrado regulador de tensión que consiste e!l: - Elemento de referencia: 9ue proporciona lU1a tensión de refereñcia estable conocida. - Elemento de Interpretación de tensión: que muestra el nivel de tensión de salida. - Elemento comparador: que eúmpara la referencia y el nivel de salida para generar una señal 'de error.
lizando e ls 78XX.es la de la figura 2. la tensión de salida depende del circuito integrado uUlI7.ado y la corriente máxima para cualquier el de esa serte es de lA. El capacltor el, filtra la tensión del recUficador. mientras que el capacltor C2. desacopla la allmenl,aclón.
2. Regulador Fijo con Mayor TensIón de Salida En caso de Que el leclor desee montar una fuente de 12V, pero en su banco de trab;;J.jo sólo existan el 7805 ... ¿qué puede hacer?
"
38
Recordamos que los elemenlos de esta familia poseen protección interna contra sobrecalentamiento y sobrecargas, además de no necesitar componentes ad!c¡~-
'. Elemento de control: que puede utilizar esta señal de error para generar una transformación de la tensIón de entrada y producir la salida deseada. Agregando algunos componentes externos, podemos alterar· esa configuración interna del el, y así aumentar sus aplica-
220 n F
básico con 78XX,
16
Cómo aumentar la tensión de salida_
C O NOZCA
EL
78XX Donde: Rl < Vreg / 3.lq
e~ -
,
7110
'.
1 ~
, 7
ax x
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"
_ _ 2ZOv F
"
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"
"
22 0 0f
"
Diodo Zener para aumentar la tensión de salida.
Cómo obtenEr un regulador ajustable con tensión mayor que Vreg.
"
lN ~ om
Usando diodos rectificadores comunes.
Sencillo: basta colocar un elemento que provoque una caida de tensión,' como
muestra la figura 3. De esta forma. la tensión de salida será la suma de la tensión regulada por el el
(Vreg) más la caída del componente. El ...alar del resiStor esta caJculado por.la
Siguiente fórmula:
Vs · vreg R=
aumentará de acue~do con la tensión del mismo [llgura·4k Este mismo razonamiento se apUca con diodos recUficadore s comunes . según muestra la figura 5. Por el hecl10 de que la tensión de entrada excede el limite soportado. el clrculto no es a prueba de cortos.
4. Tensión de Sallda Ajustable con CI Regulador Fijo En la figura 6, ter.emos un circuito de comportamiento supenor 'en lo que atañe a regulación. Observe que. la configuraCión es la misma que la de la figura 3. con el agregado de un potenciómetro. De esta fonna podemos variar la 'tensión de salida. desde la tensión de reguladón del el (Vreg) hasta el valor máximo. dado por la fórmula:
5 Vreg . PI
Dome:
Vs= Vreg+
· tlq.Pl
Vs,; tensión de salida deseada vreg =tensión de salida del regulador R '; reslslor en kQ Para el ejemplo dado. el valor obtenido para R fue de 1.4ka. EJ valor comercial más cercano es el de 1,21úl. En caso de Que la corrienle consumida sobrepase los 500mA es conveniente colocar el el en un disipador de calor adecuado.
Rl
t
PI
El parámetro Iq es deoominado corriente en reposo de operación. y generalmente. está en la banda de los 3mA a los lOmA. La misma es la oorrlenle que fiuye de la entrada hacia el termInal comÜD del CI y varia para cada regulador (normalmente se torna 5mAl.
5. Fuente de Corriente Fija Hay casos cn que necesitamos una corriente constante. como un cargador de baterias. por ejemplo. Sabemos que el Cl posee una tensión constante de salida (Vreg). Si agregamos un resistor lendremos una corriente siempre fija en la salida 11Igur.! 7). Para la fuente de corriente del ejemplo dado. la fórmula para calcular el valor de Is es: .
+ Iq
1=
"
R
'.
"
~"1'---"------~~6 .z;e l!
O
220M'
.....
Fuente de corrlenle ajustable
'.
120.
'---{=~"¡¡,:;.,~,aal
,
zow
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711
,
e
-+l1V
" '"
220pF
3. Aumentando la Tensión de Salida con Ze ner En caso de que el reslstor sea susUluldo por un diodo rener. la tensión de salida
Vreg = tensión de sallda del regulador Rl y Pl = reslstor y potenciómetro en ohm. lq = corriente en reposo.
Corriente constante con CJ78XX.
17 5A 1l€~
,
m:TIlONICA .\ ' I~
Regulador en paralelo con reslstor de potencia.
•
1,~A
CONOZCA
EL
78X X
Recordamos que los capacitores Cl y C2 filtran y desacoplan la alimentación, respectivamente.
..
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el ..--,.--. ...--.,........ c;...;r:nDOF 2 :..
'o,
Ol , 02,ln. h SK).'Ol ó 3. lrl 4001 04,05,05_ :h '".4001
Sugerencia para aumentar fa CQo"lente 'de salida de un CJ7824.
Para el el 7805. el manuallndlCa una co~ triente de reposo de 4.2m..o\.
6. Fuente de Cor¡lente Ajustable
"
2.N?9!o!o
S. Reguladores 78XX en Paralelo Otra sugerenda muy interesante aparece en la flgura 10. Por el hecho de que los el:restán en para1e1o, tenemos la corriente dividida y con esto una mayor provisión de corriente del sistema. Los diodos DI, D2 Y D3 aislan las entradas de los r~guladores; mientras D4, D5 Y D6 provocan la caida dt tensión para compensar la de entrada. Aconsejamos el uso de, como máximo, cUico Cls en':esta conilguración para evi,· lar inestabU~da:des en el dI:"cUito. ' I..l capacidad de comente para este ejemplo es de 3A..
9. Regulado! de
Tensión Fijo de 7A
eJ:
,
1 fI
~
1
xx
3
"
220nF
(*) VER
.
rEXTO
RegUlador cotlprotecc/ólI contra "cortocircuitos.
lO. Regulador de 7A con Protección contra Cortos En los circuitos propue'stos, en caso de que hublera un cortoclrcuito en la sallda. ctertamente el er y el transistor {si se lo hubiera utilizado} se quemarian. La figura l2 ilústra un CirCUito que impide que esloocurra.En funcIonamiento normal Q2 proporciona la corriente de salida. junlamet,lte con el. el. El reslstor RI es el sensor de comente de cortocirCUi~o y es calculado por la fórmula:
En caso de que sea necesaria una co- ·Con auxilio de un transistor de potencia. rriente ajustable en la salida, uUlice el podemos .aumentar todavía más la capacidad de ro¡:rlente de sallda de un el de es.dftulto de la lIgura 8. 'La corr1ente de salida máXima y mínima ta serte (figura nJ. 'se 'calcuia por la f6r;nu1a: , . ' ,Asi, para lá cómente de has.ta 4A sugert0.7 mos el uso de un translslor TlP 42 . Para c.o.menles superiores {hasta 7AI. el tran- Rl= Vrq¡ k:c slslor empleado debe ser el MJ2955 ó el Ismáx = ~. +·Iq 2N2955. La tensión de salida está fijada Donde: IR+PI por el el. y los transistores deben ser co- Rl = reslstor en ohm locados en diSipadores de calor apropia- Icc =comente de cortoCircuito en amperes Vreg dos para el volumen de comente deseado. 0,,7 = corresponde a la tensión base-em1'sIllÍn = + Iq Como.aplicacIón recomendamos el usa en ,sor del·transistor .gl 40l17.ado. R fuentes de allmentadón para amplillcadQ- P;lfa calcu1arcl yalór de·RI basta sustires de automóviles, en cuyo caso el Cl de- luIr el valonná;.dmo de ,ctlrrlenle del dr· El control del ajuste de corriente se hace be ser el 7812. cuilo. por el potenciómetro. cuyo valor se calcula en función de la banda de valores de 1.1. ReguladoiAjustable
corriente.
Utllizando CIs 7805 y 741
7_ Cómo Aumentar l. Corriente de Salida La manera más simple de ampliar la capaCidad de corrtente de saHda'de un C178XX es la de la flglllCl 9. En el ejemplo utfll7.áffios el Cl7818, pero la Idea sirve para tOO05. El resistor de potencia en paralelo,como el CI" auxilia en la conducción de corriente.
tensión fijo de 7A.
18
Hay apl\cactones en que necesitamos una mejor regulación en la salida. La figura 13 muestra un ejetllplo de regulador con tensión de salida ajustable desde 7V hasta ?iN. Para es~e caso !3: .tensión de salida es siempre regulada de 'un valor mayo! que 2V de la tensión de regulación del Cl has· ta un "alar máximo dado por la tensión de entrada del Cl.
CONOZCA
EL
78XX
12. Fuente de Tensión Simétrica UtUlzando el 78XX Observe que en la figura 14, usamos nuevamente el 741 que en este caso actúa como un divisor de tensión, juntamente con los reslstores Rl y RZ. A pesar de que los reguladores trabajan con tensiones positivas, creamos una referencia negaUva con
Rtlgulsdor ajustable d. buena
actuación con CJ7805 y C1741. Por ejemplo. si en lugar del 7805, hubié-
ramos utilizado el 7815, tendriamos la variadón de 17V a 2OVo más, dependiendo del valor de la tensión de entrada. Retordamos que el C17824 no puede ser
uUlizado en esa configuración. porque el 741 podria quemarse. ya que estaríamos
trabajando con más de 25V.
el ampUfk:ador operacional y asi obtenemos tensiones poslUvas y negativas en reladón a Uerra. La dlferencla entre la tensión de salida positiva y negativa depende de la tensión de off-set del 741, con valores tiplcos entre lmVy 5mV. Los capacttoiefC1. C2. e3 y C4 filtran la corriente alterna que pudiera existir y e5 . hace tUl acoplamiento entre la entrada in"""'" {pln 21 Ylasallda de CI-3Ip1n 61. CuáJqi.ner regulador puede ser usado. con excepción del 7824. debido a los limites de tenslÓCl del amplificador operadonal. F'lnalizando, solamente para tener una
19
tdea. cada uno de estos clrruitos intet¡ados está compuesto Internamente por 2 capacitares ctrámJoos. 3 dIodOs zener, 26 reslstores de polartzadÓll y nada menos que 24 translstores,O
INFORME ESPECIAL
TECNICAS DIGITALES EN AUDIO, VIDEO YTV Hace poco más de una década, en 1980, hubiese sido una osadía hablar de técnicas digitales en medios tan analógicos como audio, videograbación y televisión. Yno es para menos: los sentidos del hombre tienen características y propiedades analógicas; especificamente el sentido de la vista, deloido y del tacto y la capacidad de habla son los más prominentes en /a interacción de/ hombre con los medios de comunicación. Estos medios, fa radio, el teléfono, el fax, la televisión, la videograbación, la música y toda otra información vocal grabada, los juegos electrónicos, la computación y muchas otras manifestaciones electrónicas de las comunicaciones humanas están dirigidas en defin~ tiva al hombre, cualquiera que sea su propósito final: la información o el entretenimien/o visual, acústico o lúdico. Por Egon Strauss
Analizando, sin embargo, todas las man,ifestaeiones.electrónicas que se usan para tos fines expuestos mós arriba . nos encontramos con el hecho que s610 los puntos terminales que están en contacto c on el hombre tienen que ser forzosamente analógicos. los etapas de procesamiento de ras señales pueden ser analógicas o digitales o una mezcla de ambos. SI el desarrollo de las técnic as digitales demuestra que las ventajas de su aplicación en cualquiera de sus manifestaciones es más favorable que el uso de técnicas analógicas, el progreso se encargará de convertir o los equipos puramente analógicos en especies en ex.tincI6n. Esto sucedió muchas veces en el pasado, cuando se trotaba simplemente de mejoras tecnol ó gicos dentro del mismo campo de los técnicos analógicos y explica lo desaparición de 10 vólvulo elec t rónico, del disco de shellac, del disco de LP y de muchos componentes y procesos que han tenido que ceder su lugar o otros productos y . técnicas más avanzadas. En los momentos actuales estam os asistiendo
a un reemplozo mucho m6s profundo que todos los anteriores, el reemplazo masivo, casi total de lo técnico analógico por la técnica digital. Veamos la situación existente en e l ord e n mundial a fines del 1992, en momentos de escribir estas líneas. Los~Quipos de computación son digitales en e l 98%' de su estru ctu ro; só lo el teclado de entrada y la pa'n talla del -monitor o el impresor de salida son analógicos. En el campo de la g rabación de audio el dIsco compacto (CD) con sus múltiples-variantes: el CD single, el CD de 74 minutos, el CD-I (CO interactivo). CD·ROM. CD-ROM-XA (CDROM de arquitectura exte ndida), el LASER DISC (lO), el CDV (CO con video y audiO), el PHOTO-CD. el LASER KARAOKE y otros. han reemplazad o todos los discos de audio anteriores. El cassette OCC (DIGITAL COMPACT CASSETIE) convive por ahora todavía con el c assette de audio conven cional debido a lo com p a t ibilidad de los reproductores del DCC con los c assettes analógicos, pero con tend encia a ree mp lazarlos en cualquier mo-
20
TECNICAS
DI GITALES
mento con sus técnIcas digItales de compresión de ser'"lal. El teléfono es yo electrónIco y digital en muchos portes del mundo y en las redes de largo distancia de los Estados Unidos de las tres
tados Unidos y que se encuentran ya desde hace t ie mpo en muchos modelos de TV y también en muchos LD. l,.a construccJón de televisores de IDTV (IMPRO VED DEFINITION N = TV con definición empresas mós importantes se usa para el mej ora da) y mós aún de los TV de HDTV transporte de la señal telefónica únicamente (HIGH DEFINITION TV = TV de alta definición cables de fibras ópticas, lo que Implica des- mayor que 1100 líneas), requiere el uso oblide luego el uso de sefloles electrónicas digi- gado de técnicas digitales y de procesos de compresión de se~al. Una gran parte de los tales. En televisión existen en la actualidad cinco televisores más modestos que se venden en modos operativos: 1. La recepción por ante- lo actualidad estón equipados desde hace na (lV-abierta), 2. Lo vldeograbión (video- tiempo con el barrido horizontal y ve rtical cassette), 3. La TV por cable. 4. la TV setelital con COUNT DOWN (conteo hacia abajo), y 5. El Disco Lóser (lD). De estas cinco varian- que es desde luego digital con sus circuitos tes. el LD (la variante 5), es digital por deflnl· - de división binaria . . clón. lo 3 y lo 4 son digitales en potencia. ya.-- El sonido de los televisores modernos es esteque el usuario tiene instalada en su domfclll.o reo fónico y contiene en sus c ir cuitos MTS una ~ caja negra~ que bien puede contener (MULnPLE TELEVISION SOUNDl. SAP (SECOND un conversor digital-analógico ademós del AUD IO PROGRAM). corrección de ruido!> resto de equipo de descodificación y posi- "dbxfi y DOLBY SURROUND. diversos circuitos blemente el usuario ni lo notaría . Esto sucede con técnicos digitales que hacen posible e ! ya en algunas partes con benepl6cito de to- sonido mejorado de estos equipos. das los portes afectadas yo que paro el En los videogrobadores y comcorder existen usuario mejora la calidad de la imagen y pa- múltiples circuitos digitales. entre ellos el desra la empresa que brinda el servicio se redu- vanecimiento digital. el seguimiento de piscen los gastos de instalacién y mantenimien- tas digitales CTRACKING), el principio de la to y aumento lo cantidad de canales " lógica confusa" (FUZlY LOGICl que se usa para e l a juste automático y permanente de disponibles. Aquellos empresas que aún no han digitali- foco, distancia y balance de blanca. Tamzado su servicio tendrón que hacerlo inexo- bién los circuitos de E.I.B, (ELECTRONlC IMArablemente si quieren SObrevivir. Por lo tonto GE STABIUZER), de estabilización electrónica sIguen por ahora s610 las variantes 1 y 2 en de la imagen son digitales y controlados por forma analógica, pero debemos recordar ~P. que esto es correcto sólo en formo pa rc ia l. Todo lo ·expuesto significa que en un futuro yo que tonto los televisores como los video- m uy cerca no un porcentaje muy elevado. y grabadores y los camcorder poseen en la cada vez mayor, de los equipos electrónicos actualidad muchas etapas digitales que que hay e n el mercado. emplearón circuitos conviven pacíficamente con las etapas ana- d igitales. Los avisos laborales de hoy dicen: lógicos de estos equipos, mejorando su cali- ~B us camos técnicos electrónicos con conodad y lo cantidad de sus presta c iones. cimientos de técnicas digitales" . pronto rezaLos sintonizadores del tipo PLL poro 100, 150 O ró n : ~Buscamos técnicos electrónicos. inútil mós de 200 canales usan técnicos d igitales y presentarse sin conocimientos de técnicas son controlados por microprocesadores (j.l.P), digitales al Igual que el control remoto infrarrojo y la Lo Editorial Quark y el autor son. desde luemodalidad tan popular del P.I.P. (PICTURE IN go. con sc ien tes de esto situación y por lo PICTURE ::: imagen dentro de lo imagen). tanto proyectan para el futuro muy cercano También los circuitos de O.S.D. (ON SCREEN la publicación regular de artículos de gran DISPLAY = Imagen dentro de la pantalla). envergadura técn ica, dedicados a la tecnoexistentes en todos los videograbadores y e n logía digital en su .apUcación en audio, vldela mayorío ·de los televisores son de corócter ograbación. telev ísión. videogames, recepdigital. lo mismo sucede con los títulos encu- ción sateli ta\. telefonía, fax y cualquier otra biertos (ClOSEO CAPTlON) cuyos circuitos aplicación que consideramos de Interés en son obligatorios o partir de enero de 1983 este campo nuevo y fascinante que es la para todos los ·televisores vendidos en los Es- . Técnico DIGITAL.O H
•
21
MONTAJES
PROBADOR PARA
CONTROL REMOTO Ante un sistema de control remoto por infrarrojo que no funciona, inicialmen· te resulta difícil saber si el problema está en el transmisor o en el sistema re· ceptor. Con el sencillo aparato que describimos, la comprobación de la emisión del transmisor es inmediata, posibilitando así que el técn ico vaya directamente a la verdadera causa del Problema. Montado en una cajita de di· mensiones reducidas, está alimentado por pilas, por lo que puede ser llevado en cualquier parte. ~~
Por Newton C. Braga
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amo no pod emos ver
• Número de integrados: 1
la radlaclón Infrarrqa.
esto nos impide saber
--,,-- ,.,
si. un transmisor de control
·remoto está runclonando o no. Incluso si el problema futra simplemente un dlcx:lo emisor quemado, no podemos saberlo sin una prueba que exija la aberlura del aparato y la medición de tensiones.
Poseer en el taller electrónico un simpJe comproba·
dor de transmisores de con· trol remoto por Infrarrojo puede ser muy (¡til y ahorrar mucho tiempo y servicio. compensando plenamente la pequeila Inversión en
componentes. En este proyecto usamos solamente Wl "circuito
lnteuado, y damos una indicación visual del func ionamiento del
Saflda alternativa usando parlan te.
nal permiten darle otras uUlidades, 00rno por ejemplo, la indicación visual y tamblen otros tipos de prueba como: • Alarmas por infrarrOJOS. • Detectores de objetos y pasaje que usen emisores de infrarrojos.
control remoto, racllltando así la rápida localización del origen del problema. Basta apuntar el transmisor hacia el aparato y si ·silba~ es porque el defedo está ciertamente en el receptor. Pequeñas modificaciones en el proyecto origi-
Características • Tensión de alimentadÓI1: 6V • Corriente consumida: O,5mA (espera] • 5mA lemltlendo sonido)
22 SABEII REC1RQNCA N' M
Cómo Funciona El sensor puede ser cualquier diodo infrarrojo sensible, de gran superfiCie como los usados en receptores de conlrol remoto y alarmas. Cuando este diodo recibe radiación Infrarroja circula una coniente haciendo que su resistencia caiga y llevando el nivel lógico de la puerta CH a, inicialmente, enl, alO. E) resultado es que esta puerta, funcionando como Inversora, tiene su salida que pasa del nivel l6gico Oal nivellógJoo I y con esto se acUva un oscilador de audio formado por CI· lb, La frecuencia de este oscilador está dada por el capacitor Cl yel reslstor R2 y puede ser al terado segun la voluntad delleclor. La sen.al de audio es llevada a un buffer ·amplificador digital formado por CIIc y CI-Id. La señal rectangular de este
PROBADOR
PARA
CONTROL
REMOTO
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Diagrama completo del probador.
El imlco aJllste del aparato se hace ccn PI para que, sin iluminación en el punto de máxima sensibilidad , el circuito Integrado el· la reconozca la tensión m el diodo como nivel lógicc alto. Un peqt:eno tubito para instalación fiel fotodiodo ayudará a mantener al componente libre de la Inierfcrencia de la luz a.."rJhiente llevándolo al mUx!mo de se.'1sibllidad.
completo de la prueba de controles remcios. En la figura 3 tenemos la disposición de los componentes en una placa de circuito impreso. Para el circuito integrado sugerimos la utilización de un zócalo DlL de 14 pins que evita que el calor en el proceso de soldado alcance al componente, y,fa· cill1a su cambio en caso de neceSidad. Los reslstores son de 1/8 a 1/4 watt ·con tolerancias de 5 a 20% y el capaciter Montaje el es dc poliéster o cerámico y su valor En la figura 2 tenemos el diagrama . no es critico pudiendo situarse entre LISTA
Placa de circuito impreso.
amplificador es llevada al tra."lsductor que consiste en una cápsula plezoelecL'ica, y tiene buen rendimiento para la fI· nalidad propuesta. Si e1lector no consigue la cápsula, puede usar en s:,¡ lugar un pequeño parlante excitado por un transistor según el circuito mostrado en la figura
: b.1 '~40938' ~c¡rcuitointegrado CMo5 D1 - cualquier fotodiado receptor Infrarrojo (PSUS3400. 81- 6 Ó9V - 4 pilas o batería 51 "Inrel'ruptor simple ," .:' P1·1M1 '~ potenciómetro' , R1· 10kQ • resistor (marrón, negro, .." .....,~'" " R2~' 47kQ -resistor (amarillo,:violeta, ;'Ú" 47riF (473 Ó0,(47) capacitar cerámico ' ' , C2. 10t\lF x 6V" capacltor
1:
El montaje con parlante queda un poco grande, pero el volumen del sonido obtenido también será un poco mayor.
23
PROBADOR
PARA
C ONTRO L
22nF Y lOOnF según la tonalidad del sonido deseado.
El sensor puede ser cualquier fotodiodo común, de los Upos usados para receptores de control remoto de 1V YVideo.
El capacltor electrolítlco C2 es 1.!00 de 6V o más y tampoco su valor es"criUco ya que su función es simplemente desa-
Pruebo y Uso
coplar la fuente. Valores entre lDIlF y 220nF pueden usarse sin problemas. El bansduclor Xl es un ~buzzer" pa-
PlIS I
sivo (sin oscilador) piezoeléctrico común
o Incluso un audifono de cristal. Tam-
bién se puede usar un tweeter piezoeltctrico sin el transformador Interno . En la figura 4 tenemos una sugerencia de la caja para montaje, observándose la colocación externa del potenclóme· Ira de ajuste. Este potenciómetro puede Incluir el Interruptor general. en caso que el lector así lo desee. En la conexión del soporte de las pilas debe observarse su polari-
Sugerencia de caí" para el montaje.
aoo D
000 000
dad.
El aparato también fu ncionará con batería de 9V.
R EMO TO
Cómo usar el probador: presione
cualquier funcfón del transmisor.
Para probarlo. basta conectar el aparato e ·lnicialmente. con el sensor apW1tanda hacia alg(m objeto oscuro. ajustar PI hasta que el mismo quede en e1limlte de la oscilación. Después, apuntando el sensor hacia cualquier objelo claro. debe ocurrir la producción de sonido. Allere el si quie· re modificar el sonido emiUdo. Para usarlo. ajuste PI para que el aparato quede en el limite de la oscilación y apunte hacia el sensor el Iransnlisor de control remoto a una dlstar:cla de 20 cm a I m, segun muestra la figura 5. SI hay emisión, debe ocurrir la producción de sonido. Para eso. el lector debe acUvar cualquier tecla de control remolo para que ocurra la activación del circuito. O
MONTAJES
TIMBRE DE TRES·TONOS Este circuito genera 3 tonos diferentes, pudiendo ser usado como timbre residencial para identificar desde qué punto se hizo una llamada, o para llamar a diferentes empleados en una oficina, ya que la identificación se haría por el tono. El circuito es bien potente gracias al uso de un transistor Darlíngton en la amplificación.
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. '
Por Ne~1on C. Braga
stc circuito genera tres tonos diferentes oonUnuos cuando son presionados tres interruptores dlrerentes. Puede ser usado como UD sistema de llamado con IdcnUficadón, para diversos fines como los citados en la introduc-
E
et- l •• 091B <: ..1: - 1 ..
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ciÓll.
El uso de un Darlingtoll de potencia permite que ti volumen de sonklo sea elevado, con potencia del orden de algunos watt, lo que significa que puede ser usado Incluso en lugares ruidosos. La alimentadón se puede hacer con tensiones entre 9 y 12V de bateria formada por pUas grandes o bien fuente. Sencillo de montar, la corriente de reposo es muy baja, 10 que significa una buena economia en el caso de la alimentación por batería. Los tres tonos producidos por el aparato son ajustables de modo Independiente. para mayor romodldarl del usuario. Los interruptores de presión de llamada pueden quedar a una buena distancia del aparato sin funcionamiento.
Características • Tensión de alimentación: 9 a 12V • Corriente de rtposo: lmA(Up) • Corriente máxima: 600 a 800mA • Poleocia de audio: 500mWa 2W.
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Diagrama completo de/ aparato.
Cómo funciona
presión. De esta forma, podemos ajustar la fre<:uencia del oscilador de modo indeLa base del circuito-es un circui10 In- pendiente en cada trtinpot.. tegrado 4093B formado por 4 puertas disLa senal redangular de este oscilador paradoras del lipa Schmlll NA!'lD, que es aplicada a las otras tres puertas del pueden ser ullllzadas de diversas formas. mismo circuito Integrado, que fu nciona Usamos entonces una de las puertas co· como un amplificador digital. mo un oscilador donde la frecuencia está Tenemos entonces una señal más podada a traves del capacitor CI por el re· lente para ser aplicada a la base del slstor de alimentación. En este caso usa· transistor de palencia. Usamos un Darmos tres trtmpots como reslstores de rea- Ungton de potencia, con excelente galimentación, cada uno colocado en el nancia que puede excitar directamente circuito por medio de un interruptor de un parlante.
25
TIMBRE
DE
3
T ONOS
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Fuente de alimenlaclón para el
circuito. Sistoma remoto de llamada_
placa de circuito Impreso, sct,1ún la disposidón de los compo.'lCntes. El parlan.te debe tener por io menes 10
Prueba y uso
cm de dlfunelrc e unan pesado parn mayor t'Ctxl.imlento. Su colocación en una pequei',a caja acústica, junto con el resto del circuito.
Para probar basta conectar la unidad a la alimentación y presionar SI, ajusta!1do PI hasta obtener un lono de acuerdo con el deseado por ellcctor. Haga lo mismo con 52 y ajuste P2 y después presione prepordonan mejor rcproduccién. SI. S2, Y53 sen interru;;tores de ?re- S3 ajustando P3_ Una vez comprobado el runcionamienslén y, dependiendo de su uUlizacién, puede.'l quedar lejos del circuito principal. te sólo resta hacer la Instalación. En la figu ra 3 tenemos un circuito de f:n la figura 4 tenemos la sugerencia para la elaboración de un s~stema rcmoto fuente de alimentación para este Umbre. El bobinado primario del transfonna- de llamada. En este sistema el cable de dar debe estar de acuerdo ccn la red local conexión al parlante no debe tener más y los dJocos son del epa 11\4002 ó equi- de 10 metros de l::mgltud para que 00 haya perdidas de volumen en la scf.al. vien:es. Se puede!1 agregar mas 1nterruptores y El secundarlo dci transformador es de 12V x lA. El capacltor eleclrolítico es pa- trimpots al circuito, pero con mayor núra ?5Vy el rED es opcional. sirviendo pa- mero, también resulta más dificil distinra Indicar que la fuente se encuentra ali- guir por tono caál es el intetnlptor accionado_ O mcnlaca por la red . "
.. LISTA DE MATERIALES"', Placa de circuito Impreso.
Montaje };01a figura 1 tenemos el diagrama compklo de nuestro timbre. 1'11 la figura 2 tenemos la disposición de los COffi¡Xmentes en una placa de circuila Impreso. Sugerimos la uUUzación de zócalos Dade 14 pins para el circuito Inlegrado. El trans:stor de potenda debe ser dotado de un disipador de calor. Los reslslores son de 1/8W él 1/4W
con 5 a 20% de tolerancia y las trimpots para montaje horizontal o vertical en la
, . ' ,' ' " "C ' , :" . ~ ,' , .' 1-1· 40938· cirCUIto Integrado CMOS
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Varios: placa'de circUito Impreso, zócalo para el Integrado, caja para montaj~; so- ' porte para fusible, disipador. de calor para el transistor, cable,s, e~tano, " , ,"',.,;;:-" ,. ''',Ti,'' ' ., . ' • '..,"
26
MO NTAJ ES
ALARMA CON LASER Utilizando un láser de HeNe, describimos un sistema de protección para ambientes de grandes dimensiones, tales como terrenos de tábricas, estacionamientos, galpones, etc. Este lipa de proyecto puede ser implementado con variaciones, según la aplicación específica. Por NewlOn e, Braga
OS sistemas de alalmas.fotoeléctli. cos que uWizan una fuente de l~z y un (atosensar como un LDR o un
L
fotolransistor, poseen grandes lÍmltaclo-
nes en relación con el espacio protegido. tanto por, la se~ibQidad del elemento receptor como por la patenda del elemento emisor. Con la utilización de un láser, una fuente poderosa de luz emitida en un haz del haz de luz dispara el circuito con el estrecho (evitando así perdidas o la dis- < accionamiento de un sistema de aviso o persión en relación al 'senser) puede usar· . aIarma. se un sistema de protección fotoeléctrico .~ . Para proteger un ambiente de grandes para proteger espacIOs enormes. dimensiones podemos usar espejos que La idea basica es usar cllAser como llevarán el haz de luz a un recorrido ce ~ fuente de luz y un sensor convencional rrado, como muesira la figura ,1. La lntc· que recibe e1 haz. Cualquier Interrupción erupción momentánea del haz en cual·'
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28
quier punlo disparará el sistema de aviso. Los espejos deben formar ángulos de 45" con l~s haces de luz para que la reflexión ocurra en las direcciones deseadas. En la protección de un terreno de
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grandes dimensiones, este sistema puede
ser bastante eficiente, pero debemos estu· diar también la altura del haz para que el movimiento de animales. como galos o perros. no ocasionen el disparo. Una caractensUca Importante del slslema es que el haz de luz del láser no
puede verse lateralmente, a'no ser que' haya polvareda o humo en cantidad; esto hace que sea bastante dificil para el Intruso descubrir el sistema. La 1:IIslancla
máxima que puede haber enlrt la fuente
de láser y el sensor estará determinada por la eficiencia del sensor y por la evenlual dificultad en colocar los espejos. Hasta un láser tiene una cierta abertura en su haz. 10 que quiere dedr que a un cenlenar de metros. un espejo pequeño ya no podrá captar y relleJar'todo el haz. y en el segundo espejo la cantidad de luz rel1eJada sera todavia menor. Con un circuito senstbJe, sin embargo. enfocando d!rtctamente hacia la diretdón de donde viene la luz podemos tener una alarma endente. Los cirrullos que proponemos pueden ser usados de diversas foro mas. Describimos dos circuitos monoestables y uno biestable que puede Servir de punto de partida para slstetna$ de prOle<:dón de mayor complejidad.
Circuitos El pr}mer circuito. más simple y que
..
II'C2R:l (,VI
MCll(;Zll.lYl
utiliza como sensor un LDR comün, puede ser usado en un Sistema de alarma en que la palencia de luz que incide en el sensor lodavia sea alla. Podemos emplearlo en una barrera de lu~ dlrtCta o como máximo en una reflexión y una separaCIón efecuva enlre el sensor)' el láser de hasta 300 metros (figura 2). El láser debe ser eroocado para que su hCl1. inCIda en el sensor (LOR FR-27 Tecnowatt o equivalente); en este caso, el monoestable se mantiene en condiCIón de espera, con un ajuste de mayor sensibilidad hecho en el trlrupot PI. Con la interrupción de la IUl. la ten· slón en la base del transistor sube momentáneamente. haciendo Que este sea llevado cerca del punto de saturación, hadendo que la tensión del pln 2 del monoestable caiga a menos de 2/3 de la· ten· slón de alimentación. En consecuencia, el monoestable cambia de estado. pasando su salida del nivel bajo hacia el nivd alto por un tiempo determinado por el resistor R3 y por el capacitar Cl {figura 3}. Este capadtor debe ser elegido para proporcio·
29
nar el Uempo de accionamiento del sistema de aviso. Valores del orden de lOO}lF proporcionarán un tiempo de orden de 1 minuto o más. El reslslor R3 puede ser aumentado hasta 2.2MO. pero no recomendamos que Cl pase de los lOO]LF pues eventuales fugas exlslentes normalmente en capacitares electroliticos pueden comprometer el funcionamiento del Sistema. La sa1lda del 555 ~ llevada a un transistor, polarizandolo en nivel alto de modo de llevarlo a saluraclón: en este momento el rele Kl se cierra. controlando con esto el sistema externo de aviso o alarma. El circuito en cuestión runclona bien tanto en 6 como en 12V, bastando para esto que se elija el rele de acuerdo con la tensión. El MC2RCl y el MC2RC2 poseen dos contados reversibles para 2A. que pueden ser usados en diversas formas en el control de cargas externas. Los resistores de este circuito son de 1/8W y los capaCitares electrolíticos deben tener tensiones de trabajo de 6 Ó 12V por lo menos. según la lensión de alimentación. El espejo usado en la rellexión del haz para cada renexl6n debe ser deJ tipo común. por lo menos de 4x4cm. A medida que nos alejamos de la fuente láser, puede ser necesario Ir aumentando las dimensiones del espejo para compensar eventuales perdidas. Una caractenstica interesante de este sistema. en el caso de una barrera con lID único espejo. está en la posibilidad de que tanto d láser como
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deben tener una tensión de trabajo igual o mayor que la Lensión de alimentaCión. En este caso también R3 y el deler·' minan el tiempo de accionarnlentl]Aé la alarma. El valor máximo de el para un tiempo del orden de 5 múlUtos es de lOOIlF. Valores mayores inestabillzan el circuito debido a las fugas. En la figura 6 damos una sugerencia de disposición de lDR El segundo circuito mostrado en la fi- elementos para la protección de un gran gura 5 es indicado para mayores distan- terreno. Las di~en s!o nes de los espejos deben ser elegLQas de modo de recibir inicias y mayor llUmero de reflexiones. Con este circuito el sensor puede ser cialmente lodo el haz o e1 máximo de luz y también un fototranslstor (Darlingt.on) reflejar tamblen el máximo hacia el espejo siguiente lo que facili tarla su ubicación. con unpoco menos de alcance. El proceso de instalación es el mismo: Se pueden usar espejos de 4x4cm, sin el haz de laser, después de [os reneJos de- muchos problemas de colocación. seados, debe Incidir en el sensor. El Uimpol PI debe ser ajustado para mayor sen- Qué laser Usar sibilidad. La. colocaClón del sensor en un En las experiencias que realizamos tubo apuntado hacia la dirección de donde procede el haz dt láser evitará la inter- con los circuitos descriptos en este articuferencia de la luz ambiente. Podemos ali- lo empleamos un láser de 1,OmW (modementar el sistema tanto con 6V como con los 4300097) de Opto Eletrónica Sao Car12V de bateria, bastando .para esto usar los con un diámetro de haz de 0,61mm. el relé correspondiente. Los resislores son Este láser está acompañado de una todos de l/W ó 1/4W con 10 ó 20% de fuente bastante compacta para la red de tolerancia y los capacttores electrolíticos 110V Ó 220V y en uoa segunda versión
30
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el sensor esten en el mismo lugar mg. 4l. . Si clláser apunta directamente hacia el sensor, en una distancia Inferior a 20 metros, la intensidad de la luz puede ser demasiado grande, exigiendo un recurso ópUco para su reducción. Se trata de LL'l lubo plástico del tipo usado para embalar peliculas rotográficas, colocado sobre el
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M(;211C'l
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para 12V, la cual proporciona una tensión de 3,9kV para el arranque y de 1,3kV para la operación conUnua. El lubo está montado en lUla pieza de metal resistente que puede ser fijada por medio de abrazaderas apuntando en la dirección deseada. La fuente exige una. potenda de 30 watt, de modo que su operación con batería en la versión de 12V debe ser prevista soiamente para el caso de corte en la provisión de energia de la red local. Las principales caracteristica.s del lá...."tl"" 4300097 son las siguientes:
Características • Potencia: 1,OmW • Diámetro del haz: O,6 lmm (e2) • Divergenda: 1.16mRad • Polarización: Randómica $ TensiÓn de operación DC: 1,3kV • Tensión de arranque OC: 3,9kV * ReSistor de carga: 140kQ ~ Corriente: 3,0mA (tip.) • Estimación de vida: 10.000 horas Observación: el mnjunlD de ltser Yfuente Opto fueron desarrollados Junto con la Universidad de sao Paulo - !nstituto de Física y gu1mica de sao Carlos - Grupo de OpUca. O
MONTAJES
RULETA ELECTRONICA
y BINGO
Una ruleta de juguete para que usted monte y se divierta con varios Juegos distintos, entre ellos el popular bingo. Lo sorprenderá el realismo de esta pequeña ruleta que, además de ser totalmente a prueba de cualquier tipo de fraude, imita el sonido de las ruletas de verdad. Un montaje muy didáctico, para dar los primeros pasos con integrados CMOS.
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Por Newlon C. Braga
vII, jardin, etc.) y sin peligro de choques elécUioos para los niños.
na rulela de Juguete que
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produce los sonidos de una ruleta de verdad y Que puede sortear numeres de O a 9, de un modo oomplelamcnle a prueba de fraudes, puede brindar a grandes y pequeflos muchos momentos de diversión. , Se aprieta el bolón de acdonamlc:nto de la ruleta y al mismo Uempo que los números comienzan a correr, emite un sonido caradensUeo. Lentamente los nú-
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meros
van reduciendo su velocidad y el sonido los acompaña. hasta que solamenle perma-
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(ICI~.--
Usos y juegos LRuJeta Los Je:clores deben conocer el juego de ruleta basleo: cada Jugador puede apostar a un número. columna. color Ocalle. y en caso ~
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de ser sorteado. el premiO depenlEO
de del tlpo de apuesta. SI: apostó a número. por cada ficha apostada recibe 36. SI apostó a color. por cada ficha apostada recibe 2. Componentes usados en el montaje Si apostó a calle. por cada ficha recibe 12. y asi en addante. yecto: como componentes complementaEn nuestro caso tenemos una ruleta rios tenemos solamente transistores co- simpllflcada en la que tenemos solamente munes, resistores. Jeds '! capadlores Que 10 números en juego, lo que significa que el proceso básico de apuesta y pago es un se obtienen fácilmente. El montaje de la ruleta en una placa poco diferente. de circuito Impreso facilita al maxJmo el Asi. para la apuesta en el número se irabajo de los leclores }'a que solamente llene un pago de 1 a lO, o sea, la mesa la baleria. el botón de ac~.'ionamlento de la paga 10 fichas por cada una apostada. ruleta (conecta/desconecta). el parlante y para color tenemos 2 por cada 1 apostalos \eds. quedan fuera de la misma. da. y para calle tenemos 3 por cada 1, coLa alimentación del circuito viene de mo sugiere la figura 2. una (mica batería de 9V. 10 que además de significar una Simplificación del mon- 2. MinllllDgo taje, permite también que el juguele sea Este juego se hace con ayuda de cartouSlldo en cualquier 1ug.1r (picnic, aulOmÓ· nes como los que se muestran en la Jlg..ua
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nece encendido uno, Que es el En este 8rticuio, ofrecemos a los lectores el proyecto de un juguele que es mucho más sencillo de montar de lo que pa-
rece. Los montadores que ya posean alguna habilidad en el mane:jo de:l soldador y que no deseen gastar mucho en sus proyectos uo tendrán ningú n problema con este Mlni Bingo y Ruleta. Agreguemos que con este circuilo se pueden obtener muchos juegos distintos. lo que significa que se !.rata de un montaje simple apto para muchas l1nalidades. Como verá el lector. sólo se usa un d rcuilo Integrado como base para este pro-
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RULETA
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3. Cada jugador eUge un carlón, proce-
que el lector dotado de imaginaCión puede
diéndose al sorteo de los numeros con el
inventar otros juegos para esta ruleta
Juego electrónico. Gana quien completa primero una fila de números sorteados.
electrónlca.
Cómo funclona.· 3. Punto Mayor En este juego, cada jugador acciona la
ruleta una vez por turno. marcandose el punto obtenido por cada uno. Vence la rueda quien consigue el mayor númelo. 4. Ruleta Rusa Cada Jugador recibe un cierto numero de leds que son suyos. Se pueden marcar
estos leds con fichas de colores diferentes. Cada jugador va accionando la ruleta. La ficha del número sorteado es retirada del juego. El vencedor será el que se quede con la úlUma ficha. Tambien se puede usar la ruleta a modo de "dado' en afros juegos. Está claro
" . En la figura 4 tenemos un diagrama
de bloques de la ruleta. El primer bloque es el4el circuito de tiem~. Tenemos entonces un interruptor de presión que permite que un capacitar eleclrolitico se cargue a Ira\'es de un resistor. Presionando el Interruptor obtenemos entonces la carga del capacitar y dcspues, éste se descarga lentamente por un tnmsistor, manteniendo de este modo la etapa siguiente del circuito en funclonamlt.'Ilto, etapa esta que hace que la ruleta ~g¡re · según veremos [figura 5J. El valor de este capacitar electrolítico determina por lo tanto, por cuánto tiempo girara la luleta
32
BINGO
antes de detenerse. Para los 22)1F del pro"yecto original tenemos aproximadamente 7 segtmdos. Los lectores que quieran pueden colocar capacitares mayores en esta función para obtener más Uempo antes que se deten&'lla ruleta. El segundo bloque, conectado directamente al primero, es de un oscilador de relajación, con dos transistores, que genera los Impulsos responsables por el accionamiento de la ruleta, o sea, por la conmutación del cirCUito Indicador. La fmaIldad de este clrcuH.o es producir un nUmero aleatorio de Impulsos para la etapa siguiente, dependiendo del tiempo de presión del botón y de la carga del capacitar. Como su velocidad de operación es relativamente alla, el lector verá que es prácticament.e imposible Intentar "viciar'" la. roJeta para que ella se detenga en un determinado nÍlmero. En la f\gUIa 6 tenemos el drculto básico del osctlador, donde el número de impulsos está dado por la relación existente enlIe la carga del capacitar eleclroliUco de la etapa anterior y la constante de tiempo del capacitor de 10OnF' en junto con el reslStor de 100k. . Podemos decir que este· capacitar de lOOnF determina baslcamente la velocidad Inicial de la rotación de la ruleta. El tercer bloque puede ser considerado el más importante de nuestro circuito. Lo que tenemos basicamente en este bloque es el contador Johnson de 5 etapas del lipa 40 l7. Para los lectores que nunca trabajaron con circuitos integrados digitales CMOS sera Interesante ver las pobilidades de este [figura 7). En un circuito Integrado digital CMOS lo que tenemos .son transistores del tipo eMOS [tra.nsistores de efecto de campo del tipo MOS :; melal oxide semiconductor) que se caraclerlJ.an por una elevadisl-· ma Impedancia de entrada que puede ser traducida en enorme sensibilidad y muy bajo consumo de energía. Como en los circolllos digitalcs romunes [que el1Wor debe conocer dc los diversos articulas que publicarnos), éstos sólo trabaj
En
nuestro caso, nuestro contador tiene tma entrada y 10 salidas que funcio-
RULETA
E LECTRONICA
y
B INGO
t.oOOElO$ ['lE C"""ONES
Modelos de cartones
nan del siguiente modo: en cada instante sólo una de las salidas se encuentra en el nivel HI mientras que todas las dernas sé encuentran en el nivel LO. Cuando un impulso es aplicado en la entrada de este circuito (pln 141. ocurre la conmutación del contador, con la saUda HI pasando al nivel LO y la siguiente pasando al nivel HI. Esto quiere decir que si conectamos
lOOs en las salidas de este Integrado, co· mo muestra la figura 8, en cada impulso se apagará. elled que esté encendido y se encenderá el siguiente, de tal modo que siempre habrá sólo tUl led encendido. En olras palabras, este circuito ·cuenta" los impulsos del oscJlador conectado en su
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CI~ C UITO
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llEMPO
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entrada. haciendo encender el led correspondiente. El 4017 puede ser 'programado' para contar desde 2 hasta 10. según la pOSidon del "reset". En nuestro caso, Interesa usar su capaddad máxima de mo· do de sortear 10 nÍlmeros. Tenemos fmalmente el circuito de sonido que no es más que una etapa amplificadora, con dos translsiores, conectada a la salida del oSCilador; o sea, en la misma entrada del integrado. A cada pu lso del oscilador, COlUnutando el contador. tenemos su amo plmcadón con la producción de un kelic' en el parlante, exactamente como en una ruleta de verdad.
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Los circuitos integrados eMOS son de· licados, no debiendo el montador relirarlos de su embalaje basta el momento de usarlos: evite tocar con los dedos sus ter· minales. La simple carga de electricidad estática acumulada en su cuerpo puede ser suficiente para causar la perforación de la capa de óxido de los transistores MOS, Inutilizándolos. Será covenlente que los lectores que tengan poca experiencia en hacer soldaduras usen un soporte DIL de 16 pins para este componente. Para soldar, ellect¡¡r debe usar un sol-
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RULETA dador pequeño (máximo 3OW} de punta fina y las herramientas oomunes en cualquier taller de trabajos electrónicos. En la figura 9 tenemos el C1rcullo complelo de la rulela Yen la figuza 10 la placa de drculto Impreso en tamaño natural.
ELEC TR ON I CA
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Vea que se debe tener el máximo de cuidado en la coJÚección de esta placa para que las tiras de cobre muy próximas no
se toquen. Para el montaje sugerimos la Siguiente sc
con una X las que ya están listas). • Terminada la confecdón de la placa de drculto Impreso, reVISe todas las liras de cobre verificando 51 no existen lnegulart- nos de colores. Vea que debe soldar 10 re· dades o Interrupciones. Ump!e la placa y sistores. Doble sus termInales, encáJelos ponga el soldador a calentar. en la placa y suéldelos del lado cobreado. • Mientras el soldador se talienta orde- Después corte el exceso, según muestra ne todos los componentes. la figura 11. • Inicie el soldado con los resistores. ob- • Suelde los tres capacltores lenltndo en servando sus valores, dados par los anl- cuenta que en el caso de los eleclrolíUcos
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BI NGO
es preciso observar su polaridad. Vea la marcación de (.) ó H en su cubierta. ha· c¡~ndolas coincidir con los dibujOS. Se usan capacitares eledroliUcos de terminales paralelo, paJa facilitar d montaje. • Suelde el jumper que es un tr07-O de cable pelado y doblado que une algunas pistas de c
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o. 34
RULETA
ELECTRON I CA
y
BINGO
• Suelde el interruptor de presión usan·
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do también dos trozos de cable flexible de 10 cm de largo . • Suelde el coned.or y el interruptor 51 al circuito observando la poladdad Yusando
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una prueba de fundooru;nIento.
Prueba Para la prueba, rev1~ antes todas las conexiones prestando atención a las soldaduras y a la poslclón de los transisto-
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N~~~~ PIN S
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INTEGRADO ICON LtCS)
orificios correspondientes de la placa de circuito Impreso. Vea bien la p:lsldón de la pinta que Indica el pin l. Después. dando vuelta la placa por el lado cobreado haga la soldadura de los pins con cuidado de evllar que se extienda la soldadura y pueda colocar en corto las conexiones. Si esto ocurre, los ·puentes· de soldadura pueden ser eliminados con la ayuda del soldador y de un paJito de madera. SI. usa un soporte para el Integrado. primero ~~
cables de aproximadamente 10 cm. Terminado el montaje, puede hacer
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res y otros componentes polarizados. Una el conector a una bateria de 9V y accione el intenuptor genera] SI. En se-
suéldelo para después colocar el compo-
nente. • Por ú1limo debe soldar los 1005. Al hacerlo debe observar su posición dada por el lado chato de su cubierta.
teriasll. Tennlr.ado el montaje en la placa, pase a los componentes siguientes: • Suelde el parlante, usando dos trozos de cable de aproximadamente 10 cm de
largo.
8C558
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Si la ruleta 00 gira. vertflque el oscila-
dor, en especial los transistores gz y Q3. Vea si no fueron cambiados. SI todo está en ,orden. pase a colocar el aparato en la caja.
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guida. presione 52 (ellnterruptor de presión). Soldando 82, la ruleta que lnICialmenle debe Ir encendiendo a gran velockiad, Ira reduciendo la misma hasta detenerse en un Unlco led encendido. Veriflque si todos los leds encienden. SI alguno no encie~de, vea 51 no está ,invertido (IDOpruebe los leds en pilas o-ba-
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ELECTR O NICA
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En la figura 12 damos nuestra suge-
rencia de caja para este proyecto. Esta caja puede ser de metal o de plástico. La fijadón de la placa de circuito impreso en su inter10r se hace de tal modo que los Ieds queden encajados en los oriOdos destinados a ellos, La placa se puede mantener alejada del fondo de la caja por medio de torninos con separadores. Por último. resta hacer el "tapete' en plásLico o cartón pintado según el modelo de la ligur.! 2. O
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RULETA
E LEC T RONICA
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y
B INGO
MONTAJES
EXPANSOR DE VOLUMEN Mejore el desempeño ¡Je su grabador portátil o walkman al conectarlo a un amplificador de potenci~, ex~andiendo su banda dinámica y en los picos de audio más resonantes, prirícipalmente en los puntos de la música en que,aparecen instrumentos de sonido túerte, como el címbalo, el tambor o el sordo. Con el expansor que describimos en este artículo eso será posible con facílidad. Por Newton C. Braga
no de los problemas de los grabadores portátiles comunes y de algunos waIkm,ans está en su estrecha banda dinámirn., pues impide que, en una amplificación, los instrumentos más fuerles
U
sobresalgan en los momentos ne<;esaI1os o que las partes resonantes de una melodía realmente. impacten. Est.os puntos fuertes en que tenemos mayor volumen se denominan ~rea1cesM ' y son muy'lmportantes para que tengamos una reproducción más fiel de cualquier pieza music~L Para los que no lo recuerdan, la banda dinámica de reproducción comprende las Intensidades m'áximas y mínimas de la reproducctón del sonido en un programa. ' pa..-a un determinado ajuste de volumen. Así, si el volumen en determinado \ punto tuviera poca diferencia entre los' instantes en que la musica es mas suave y baja, y los sonidos fuertes, es porque la banda dinámica es estrecha. • Una banda de reproducción estrecha tiene como resultado una audición desagradable. En los momentos en que esperarnos que la reproducción ·crezca". con ese sonido potente éon que culmina una pieza clásica, por ejemplo, no ocurre el ,aumento esperado de volumen, y el golpe fuerte de un címbalo no 'sobresale como ocurrlria en el propio ambiente en que la ,musica fue grabada.
más la intensidad de la señal cuando esta es fuerte, posibilitando así que la misma sobresalga de la manera deseada en la reproducción (figura Il. OANOA OINAMICA NORMAL El circuito que proponemos funciona como un preamplificador intercalado entre la salida de su grabador portátil o • lO walkmah y el amplificador de potencia. Existen solamente dos ajustes que deterrnh'1an el punto de funcionamiento, según h_--"":cANOA EXPANDIDA el volumen de la sefial obtenida en la salida del aparato en la fuente y la profundipad del efecto, o sea, la banda dinámica expandida . . 'La señal del grabador o walkman es aplicada a la entrada de un seguidor de Comparación del a'f¡merito de intensidad de la' señal cuando la . emisor (QIl donde la ganancia está. dada L--'--_--.::m:::¡s~m:::a~-=-es~fu:.:e~rt:.:e:.: : c--'--,~ báSicamente por .el reslstor R3 y por el circuito de r~alimentación de las etapas Una manera de corregir este problema· siguiente"s)C2. R4 y R51. es expandiendo el volúmen.o la ~anda di' La saÍida de señal de esta etapa via C6 nám¡ca del aparato que tiene 'la fuente del y RIO se aplican directamente hacia la programa, en el caso el grabador o wa1k- entrada de un amplificador de potencia. mano antes de su aplicación en un ampliParte de la señal es llevada a traves de ficador de potencia. C5 y P2 hacia la base de un transistor El expansor de volumen que presenta- donde, despues de recibir amplificación mos hace Justamente eso. Se trata de un es rectificada y filtrada. La rectificación es control automático de volumen pero con hecha por los diodos DI y D2 Yel fIllrado acción contraria a la de los circuitos exis- por C4, que determinará la velocidad de tentes en las radios y televisores que dis- la respuesta del efecto. La señal rectificaminuyen el volumen cuando la señal es da y filtrada. controla la polarización de más fuerte. Este circuito aumenta todavía compuerta de un transistor de efecto de
38 SABER EL¡CTR~ICA N" 65
EXPANSOR
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DE
VOLUM E N
campo BF245 que Uene por fWlCión reali· mentar la etapa preamplJficadora de entrada, actuando sobre su ganancia. E11imlte de la actuación está dado por el ajuste de Pl que coloca el. transistor de efecto de campo cerca de su zona liriea1 de la curva caracterisUca. para un efecto mejor. La profundidad del efecto, o sea, la variación de la ganancia que este transistor conseguirá introducir. depende del ajuste de P2. El circuito fundona con alimentación de 6 a 9 volt y como su consumo de corriente es muy bajo, se pueden usar pilas comunes o balería. Para el caso de que se emplee una fuente externa es preciso tener en cuenta el filtrado para que no se proouzcan ronquldos. Corno se trata de un montaje de audio que trabaja con señales de baja intensidad. se debe tener cuidado con los blindajes de los cables que son importantes para evitar la captadón de interferencias o inestabilidad de functonamlento.
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Diagrama completo del equipo.
Montaje En la figura 2 tenernos el diagrama completo del aparato. En la figura 3 tenemos el aspecto de la placa de circuito Impreso sugerida para el montaje. Esta placa puede ser Instalada en una caja plásUca o metállca según muestra la figura 4.' En la parte frontallendremos los po,tenciómetros de ajuste y la llave general que conecta y desconecta la unidad. En Caso que el lector quiera, podrá conectar un LED para monitoriz.ación de funcionamiento. En la parte posterior de la caja existen los dos conectores, de entrada y salida de señal. Se pueden prever cables preparados para la conexión en el amplificador y en el grabador. Los reslslore s usados son todos de 1/8W con 10% de tolerancia y los capacltores mermes son de poUester. [.os potenciómetros pueden ser tanto Uneales como logaritmlcos, y los diodos son de uso general. admitiendo equivalentes. Q! y Q2 pueden ser tanto los BC549 o
Placa de circuito impreso.
39
EXPANSOR
S1
DE
VOLUMEN
CIWA
Instalación en cala plástica ometálics.
Conexión en grabador monotónico.
equivalentes, como el BC239 o incluso el IlCI09. El transistor Q2 es un n;r de juntura Philips del tipo BF245 pero se pueden usar equivalentes como el MPF102 [en el caso del MPFI02la dlsposidón de les ter· minales no es la misma).
Prueba y Uso Si usted usa el aparato con un grabador monofónlco, solamente se monta un canal, y su conexión se hace como se
muestra en la figura 5. Para el caso de aparatos estéreo, como por ejemplo un wa1kman, debemos moo,~
táf dos unidades, una para cada canal. con'!ctadas segím muestra la figura 6. Una vez ajustados los controles de volumen del amplificador y del grabador en punto medio, activamos primeramente PI para obtener una transición de volumen. Colocamos PI en el punto anterior a
aquel en que ocurre un súbito aumento de volumen del sonido en el ampUficador. Después ajustamos P2 para obtener el efecto con la lniensldad deseada, o sea, una expansIón de los sonidos fuertes de la música. Como los ajustes dependen del volumen, tenemos que rehacerlo siempre que usamos el aparato. Observacl6n: para el montaje del sistema en estéreo, todos los componentes dcben ser duplicados en cantidad, excepto SI y Bl, además de PI y P2 que pasan a ser dobles. Para un ajustc individual dc efecto en cada canal, los potenci6metros pueden ser separados. O
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tor NPN ',' , , '" .0;'."'''10; Q2 - BF245 Ó MPFf02 -franslsfo' de' o;.'", . efecto de campo D1 y 02 - lN4148 ó equivalente -diodos de s11~1o .. o; Pf·1M':l ~'Potenclómetfoliho Iog P2-1,sm· potenciómetro /in o lag S1-lnterruptor simple Bl -6V Ó9V· 4 pilas pequellas o w"'."~ ..,..",. Res/stores: (1/8W x 10%) , Rl - 1lXM.l- reslstor (marrón, amarUJo) "e ,_ " ' R2 - 120111! ~'reslstor (marrón, rojo","Ó'.·'·" ;:-C4 .filio) i ,', -:' ' R3 - 3,9k!.1- reslstor (naranja, ~,,
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R6·22OkD. rojo) • • resistor (ro;o, rojo, amari· 1/0)
variOS:;.: ..
R7· 180kQ. • resistO{ (marrón, gris, ama: filio)
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DI GITA LES
OSCILADORES YCIRCUITOS GENERADORESDECLOCK El circuito de clock es el corazón de un sistema digital; sin él, nada funcIona. Este articula, que puede ser utilizado como complemento en cátedras de electrónica, explica varios circuitos generadores de clock y osciladores que pueden servIr de base para proyectos más complejos. Por Luis Fabio C. Pinho
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n electrónica digital exlslcn dos tipos de c1rcultos: los circuitos combinacionales y los circuitos secuen-
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Cl.ofE
val1ac!6n de los pulsos en el push-buUon como señales de dock, figura 4,
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A:Y-. •
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ciales. Los combinacionales presentan sus salidas deperxilentes de las variables 1
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Generador de pulsos únIco por toque La figura 5 muestra un monoestable que genera un pulso en la salida a cada toque en los sensores. La alimentacion del 401 1 varia de 3 a 15V, mientras la duración de los pulsos de salida depende de los valores de Ry e,
Astable con puerta. CMOS Vamos a suponer que en la figura 6la salida de la puer'.a 2 está en T. Con eso, la salida de la puerta 1 quedará en "O. y el capacltor C se carga por R Cuando la tensión sobre e alcanza Vcc/2, la salida de la puerta 2 va a "O. y la de la puerta 1 a "1", Despues de c!erto Uempo. el capacitar se cargó en el sentido contrario y. cuando la
+" ni TIEMPO ALTO (loiIIGH) n llElolPO a.uo (l.OW)
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~PI..UO~ D"f~VELE5
y2~ Forma de onda del reloj o clock_
Pulsos de clock con repíque,
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C;LOC~
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Generador de clock de pulso único manual.
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GENERADORES
DE
CLO CK
.+lo . , .s VI 114 40 0 1
tJfrfPVLSO ACADA TOOUE
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Astable con puertas
SUISOII[S
NOR CMOS 4001 B.
Monoestable d e pulso único con 4011.
Oscilador CMOS con ciclo activo variable entre 5% y 95%.
Oscilador CMOS con salida simétrica
Aslable con puertas Inversoras CMOS.
I ~ a " .. I
Agregando un resistor de alslactón (R2) y un potenciómetro (PI), obtendremos un generador de dock oon frecuencia variable, figura 9. El ciclo activo (Duly cIcle. en inglés) de una forma de onda es la relaclón existente entre el ancho del pulso y su periodo. Decimos que una forma de onda es slme· trtca cuando presenta un ciclo activo de 50%. Asi, en el circuito dado la salida permanece 50% del período en el eslado ·0· y
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AlJTOAlZACJON
Oscilador CMOS 4001 S con entrada de autorlzacidn.
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[·J. ' 15vi
Astable con puertas NAND CMOS 4011 8 .
lenSKln en la entrada de la puerta 2 vuelo
va a Vcc/2. la saMa cambia nuevamente a T. Entonces, la salida de la puerta 1 va a "O" y el ciclo conUnüa, dependiendo de los valores de R y C. El resullado es que tenemos una onda
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Oscilador de cfock CMOS con 4069 B.
cuadrada. cuya frecuencia de oscilación es calculada por la fórmula:
50% del periodo en el estado"l".
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2.2.RC donde:
F - frecuencia 1Hz) R - Reslstenda (Ql C- Capacito, 1F1 Obser>e que d --.o.- de la lIgtna 6 puede ser implementado con las puertas 7 Y8. res-
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pectivamente. Recomendamos el uso de drcuitos Inle~os eMOS de la serie B, pues poseen merues tiempos de conmutación.
Clock de 1Hz con Schmitt Trigger 4093 B.
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n : n : n' LLJ l...L.J ~
---1
Salidas simétricas y asimétricas.
42
Oscilador CMOS con salidas asimétricas En algunas apUcaclones necesitamos de
un ciclo activo diferente de 50% o sea una salida asimétrica (figura 10). Lo que hacemos es crear un camino de carga diferente al de descarga del capacitor colocando un lrimpol para ajustar la frecuencia IlIgu.-a 11).
GE NERADOR E S
r"3. +'~"'1
DE
C LOCK
los basta variar los valores de R o C. El LED monitoriza la señal de 1Hz.
Multlvibrador astable con transistores
Multlvlbrador astable
con transistores NPN.
, -- ----,---c
(+
5 e +15"1
Un circuito extremadamente utilizado en nuestros montajes está ilustrado en la fi· gura 14. En esta configuración los dos transistores conducen alternad amente, o sea, la salida es "1", o es '0", alternativa· mente. En n'uesuo caso, retiramos la señal de dock del colector de 92; pero también podríamos haber hecho 10 mismo con Q1, La frecuenda está dada por:
T.. ,o,n, Ml, Cl J .O.r.9.AZ.Cl CIClO ... CTIVO
,-"RZ ~ I.,.
Ol,Ot·t . , ,,,91'1
Astab le 555 con ciclo activo en tre 0% y 100%.
1
1,38.RC
.,
~
e/ocle con rUJo
Con este circuito, tenemos una variación desde 5% hasta 95% del ciclo activo, utilizando la fórmula dada.
Generador de reloj CMOS con entrada de autorización Existen casos en que precisamos controlar la señal de dock. por ejemplo congelar una cuenta. En el circuito de la figura 12 cuando la entrada de autorización está en '0', la puerta 2 libera la señal de clock para la salida. Pero si la autorización va a T . la
Donde: Rl = R2 = R Cl =C2=C R< lOOk
Oscilador de relajación con transistor de unijuntura (TUJ) Este oscilador emplea un transistor que sólo posee una juntura P·N (de ahí su nombre). Son producidas tres formas de ondas. donde cualquiera de ellas puede ser interpretada como señal de c1ock. fi· gura 15, La frecuencia de trabajo de este oscilador es calculada por la fórmula:
1
RC ~ --
=0,66
para cl TW 2N2646
El término 1] es la razón Intrínseca de equillibrio y varia de 0,4 a 0,9. dependieu · do del transistor usado. Como general· mente el ruJ usado es el 2N2646, reduci· mas la fórmula a:
I,078RC
•
•
La ftmc!ón del resistor R2 es de fijar una
temperatura de operación. mientras Rl es el camino de descarga del capacitor. juntamente con lajtmtura emisor·base 1 del TIU.
solamente una puerta' Schmitt Tdgger Utilizando solamente una puerta de un el Schmitt Tligger (4093, por ejemplo). podemQS elaborar un simple generador de , ondas rectangulares [figura 13). Con los com¡xmentes dados. la frecuencia varia alrededor de 1Hz, pero para alterar-
Donde ~
1- ~
osCilación es Interrumpida y la salida queda constantemente en nivel alto.
Multlvlbrador astable con
Cómo " cuadrar" los' 50Hz de la red.
Generador de clock con el 555 A stable simple cO,n 555.
43
Sin ninguna duda, la figura 16 muestra el oscilador de d ock más utilizado por los proyectistas: el famoso 555.
GENERADORES
DE
CLOCK
y el máximo depende de la corriente de fuga del mismo. El ,555 trabaja en una frecuencia máxima de lMHz.
.,
Oscilador de 50Hz vía red
~-----------------.--~-jl ..i
En los circuitos de relojes, cronómetros, temporizadores, frecuencimetros digitales y otros aparatos, la estabilidad de la frecuencia del ciock es factor de primordial Importancia en el desarrollo del circuito. La frecuencia de la red domiciliarla es de 50 ó de 60Hz segUn los países, señal senolda! con amplitud de pico de aproximadamente 311V. Como generalmente estos aparatos poseen una fuente que utiliza transformador, 10 que hacemos es "tomar" esta señal, ya aislada de la red, y aplicarla en lill circuito que vuelva a esta onda bien rectangular. pero todavía con frecuencia de 50Hz
., 1F
.. l/J 8
S.o.LIO,.
Oscilador a cristal CMOS.
SALID....
"M
Oscilador a cristal TIL.
Entre las·principales ventajas ofrecidas por este componente, podemos citar la buena estabilidad de la frecuencia (mayor que 1%1. tensión de alimentación en una extensa banda (4 a 15V) y bajísimo consumo de comente. En el circuito dado, el capacitor se carga por RI y R2 Yse descarga solamente por R2, de forma que la sal!da permanece la mayor parte del tiempo en nivel T. ¿Y cuando querramos hacer los tiempos de salida·iguales o pennanentemente mayor en nivel "O'. qué hacemos?
Astable 555 con cIclo activo controlado entre 0% y 100%
ASPECTO
ffi
S,,,,BOLD
-L
-L
~,
Filtro Cerámico
'Generador de 455 kHz rectangular.
rienda externa muy parecida a la de un capacitor cerámico común, con la diferenEsta seflal puede ser inyectada en otros cia de que \Xlsee lill terminal más . .divisores de frecuencia hasta generar la El mtro cerámico es fácil de encontrar en frecuencia pedida. pequeúas radios AM (figura 21). En el circuito, la señal senoldal de 455kHz Oscilador a cristal CMOS es aplicada, vía filtro R4/Cl al transistor Q2, que entrega en su salida una señal Cuando se quiere una gran estabilidad de perfectamente rectangular para uso con frecuencia, la soluclón más viable es la circuitos integrados CMOS (figura 22). que utiUJ.a el clistal de cuar¿o. En la fIgura 19, tenemos un m¡cilador de Conclusión este tipo usando ,un CI4069 C,MOS. El cristal forma parte del eslabón de reali- Las aplicaciones que invOlucran oscUadores mentación, determina la frecuencia. y circuitos generadores de clock no terminan aquí. Está claro que existen muchas Oscilador a cristal TTL otras, que veremos en otras ocasiones. Pero al fmalizar este articulo, creemos haber daEn caso que preCise una señal para exci- do'una serie de informaciones que le ayutar circuitos integrados TIL, damos el cir- darán mucho en proyectos de contadores, cuito de la figura 20, utilizando inversores relojes, guiños, cronómetros, frecuencimedel tipo 7404. tras, transmisores, etc. De la misma forma, el cristal es el que determina la frecuencia de oscilación. Bibliograflll lfigum 18).
El truco está en la figura 17: en este circuito el capacitar se cargara solamente por Rl y se descargara por R2. Así podemos cronometrar cualquiera de los dos niveles de tensión en la salida bastando para esto Generador de 455kHz modificarlos valores de e, Rl o R2. con filtro cerámico Los diodos Dl y D2 pueden ser cualquier diodo de uso general y el capacitor conec- A pesar de las ventajas. el circuito antetado al pin 5 del CI es opcional, sirviendo rior posee dos desventajas: la dificil obtención y el alto tosto d~l cristal. solamente de desacoplamiento. Finalizando, recordamos que el valor má- Buscando conciliar la buena estabilidad ximo de Rl + R2 es de 3,3MO, mientras el ofrecida por el cristal, bajo costo y fácil valor minimo es de llill, mlentras que pa- disponibilidad, es que utilizamos el filtro ra el capacitar el valor minimo es de lnF cerámico. Este componente posee la apa-
44 SAilH ElEClllONlCA ~" 65
• Strangio, C.E.· Digital Eledronics. fundamental Concepts and Aplica/ions. Eng!ewwd cUffs, N.J. Prentice-Hall. Inc., 1980.
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COMUNICACIONES
MULTIPLEX POR DIVISION DE FRECUENCIA Parte I
Desde sus orígenes, las comunicaciones radioeléctricas trataron de efectuarse ahorrando lo máximo posible tanto en equipos como en espectro con el fin de enviar la mayor información por un solo vÚlculo. De esta manera nace el sistema muUiplex creado para enviar varios canales por un solo medio de enlace. Dos son 10s'Sistemas frecuentes: Multiplex por División de Tiempos (TDM) y Multiplex por División de Frecuencia (FDM). En este artículo y el siguiente analizaremos el sistema FDM dando detalles teóricos sobre la formación del mismo y consideraciones sobre ta conveniencia de su uso. por Horacio D. Vallelo
E
l sistema multlplex: nace Con la ne-
cesidad de querer. transmlt!r Información de varios canales en form a
simultánea por un mismo vinculo de transmisión
Consiste en apUcar técnips que penniten transmitir un paquete mela un receptor y que este último pueda detectar la información recibida. En técrúcas digitales se demuestra que
un multiplexor pennite que una entrada acceda a la salida por medio de InformaCión aplicada a ciertas lineas de selección. Si efeduamos la selección en fonna cíclica y alternada tendremos muestras correspondientes a las distintas entradas, y como la transmisión se hace en forma ordenada y sincrónica, conoceremos qué Informacién rorres¡xmde cada canal. La figura 1 representa sintéticamente a un sistema multtplex por división de
disUntas frecuendas. sumar la información resultante y enviarla por un mismo vínculo de Cúmunicaciones. segun se representa gráficamente en la figu ra 2. Supongamos que va mos a mulLiplexar dos canales con portadoras PI y P2 respecUvamente: a la salIda de un tendremos la Información de cada canal en doble banda lateral. luego por medio de sendos filtros rescatamos la banda lateml superior y las sumas para transmitirlas por lUl mismo vínculo.
-
Di Di
-
Di Di
Sistema multlplex por división de frecuencia
-
Di Di
Consiste en modular la Información de cada canal por medio de portadoras de
,.-
~
a
tiempo.
Un multiplexor c::omú1 representa sintéticamente utJ sistema multlp/ex por división de tiempo.
-
VMGlJlODE
~
'-
t::J t::J
r-
t::J t::J
t-
t::J t::J
-
Representacfón esquemátIca de un mUftlpfex por dIVIsión de frecuencIa.
45
o
F
M SI las portadoras están Jo suficientemente separadas no habrá superposición de la lr\Íormación transmitida.
El resultado lo vemos en la figura 3. Normalmente la banda fónica va desde 300 hasta 3400Hz, por 10 tanto puede quedar libre la banda enlre Oy 3OOH¡ Y la banda entre 3400 y 4000Hz. Por lo tanto, como lIÚonnadón se envían las seóaJes necesarias entre 300 y 3400Hz tal como se ve en la figura 4. El ~ de banda del vinculo de comunicacionés determina la cantidad máxima de canales que se pueden transmlUr por él .
,
~.
+
Sistema Multíplex de dos canales Con portadoras de distinta frecuencia.
F.D.M• • 4
hilos
Se denomina .FDM al sistema MulUplex pJf División de Frecuencia Antes que nada digamos que el abonado posee dos hilos. Un lu1xido separa 1'x-Rx ¡transmisión de recepción). Hecho esto se modula Tx y Rx de cada canal coo igual portadora efectuándose la comunicación con Idénticas frecuencias por medio de un vinculo fonnado por 4 hilos reales (fi.
•
gura 51. En la figura 6 se expresa cómo se COIÚor· roan las señales en un sistema FMD. En este tipo de sistema. cada canal telefónico se modula en un modulador balanceado con portadoras diferentes y se transmite en B.L.U.
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"'"
La información que se transmite por un cana' de comunicaciones va de 300Hz a 3400Hz.
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KI KI
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11 ·12
HIB RIDO
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o
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o
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11 11
kl kl
•
MOOUlAOOR
Transformación de Lfn sistema de dos hilos conductores a cuatro hilos conductores.
46
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¡:I\,.TRO PA~ASANOA
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'X., 'X.,
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I
Formación básica de sella/es en un sistema FOM.
Todos los canales toman BLS o BU con una separad6n de 4kHz por cada canal. La portadora de cada modulador debe es·
tar separada. en 4kHz. Para entender mejor esto supongamos que quiero TX dos canales telefónicos por F.O.M. para lo que uso dos portadoras Pl ·P2. A la salida de cada modulador coloco dos filtros pasabanda para tener BU o BIS.
e
salida de estos filtros. es la entrada de un acoplador que enviara las dos lorormaetones por un solo vinculo de 1'x. En el diagrama anterior, los canales se mo(hIlan en amplitud y aquí se observa que las PI y P2 están separadas a 4kHz. NO HAY Th DE PORTADORA, pero sí señales de SIncronismo y smali7.3.Ci6njunto al paquete trnnsmiUdo.
Úl
Conexión interna de un híbrido En el esquema de la figura 7 se ve que al ingresar por Tx parte de la señal va al abonado y parte para el balance. En Rx hay dos setJales IgUales y opuestas por lo cual se anulan. es de<:lr. por Rx no hay señal. Para transmitir vanos canales por FDM se forman iI"'JlOs de canales. !'oc 'iemp1o: cl
-'" 0 _ _ _-_,_ - 'TTTT' _- : u
-
-
-
-
u-m u
U3-_-. _________________ j
O~--------------------~ Sistema hlbrldo qua convierfe una información d9 4 hilos a otnl en 2 hilos.
47
F
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M
Fn.TROOUEOEJA, PASAR
104 " 108 kHz
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L:J , ... L:J , "'"' .6J , ...
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'-!O-'-'
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H.
Grupo Básico Primario formado por modulación directa,
grupo más pequeño llamado -Grupo Básico' se compone de 12 canales.
Formacl6n del Grupo Básico (GBP)
Con el objeto de normafliar los equipos que permiten mulUplexación de canales, el ccm (Comité Consultivo Inlernadonal de Telegralia y TelecomunicacIOnes) establece normas que ~en dicha fomtación. Se denomina Gap a la agrupación de 12
medio de un acoplador se obtienen las 12 bandas laterales ¡menores que forman el
Se transmite BLS. b) En la banda de 60kHz a 108kHz Se transmite BU. La t.ecn1ca más usada es la "8" Ypara for-
marla se usan tres sistemas: b) Moduladón por Pre-wupo_
Modulaci6n directa Cada uno de los 12 canales se modulan ron una portadora distinta en un modulador balanceado. se filtra la BLS y por
Cons1ste en multiplexar 12 canales. Hay
dos_: al En la banda de 12kHz a 60kHz
al Moduladón Directa.
canales telefÓniCOS, uno a continuación del otro, separados en frecuencias que ocupan un ancho de banda de 48kHz.
Serlal a la salida del canal J de
un G.B.P. Note que la portadora está suprimida.
el Premodulación.
48
esp en la banda de '60 a 108kHz. Se llama "gavela de canal" al lugar DSico que agmpa los circuitos de modulación y fti lrado de cada canal. gJ. Inconveniente de este slslema es que al ser las 12 gavetas distintas necesita mayor cantidad de repuestos para solu·
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o
• 12kHz
•
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1&IHz
• 2Ol
•
i/,1/,1/,1 ' "ea,
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lp. 84kHz
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GBP formado por la Mcn/ca de modulación por pre-grupo.
49
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28
24
28
En el sistema ds prsmodulaci6n todos los canales se modulan primero con una port;Jdora de 24kHz Y se forma BLS.
Jan con portadora de 20kHz. En una segunda modulaCión cada pregrupo, fonuado por las BLS de los 12 canales, se vuelve a modular pero ahora con
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160
1'--... :". /1 ~:L3J
100
la.
LOS VALORES OE
FRECUENCI.t.S PORTAOORAS EH ESTE CASO SON:
portadoras distintas. El pregrupo NI 1 se rnooula con una por-
88kHz - 92kHz - 9611Hz - 100kHz 104kHz - 108kHz - 112kHz - 116kHz 120kHz - 124kHz - 128kHz - 132kHz -
i
~¡~
60
64 '''2
116
En una ugunda QlBp. Jos BLS se modulan con portadoras distintas.
donar posibles avenas. Las gavetas no son Intercambiables.
Modulación por pre-grupo
Presenta la ventaja de poseer una sola modulación, por 10 cual se obtiene una buena relación seIlal/ruldo (figura 8)_ Cada canal se modula con dlsUntas portadoras: .
Cada canal telefónIco se modula dos ve-
El canal 12 El canal 11
Con F.P. 64kHz too F.P. 68kHz
El canal 10
Con P.P. 12kHz
ces para obtener el grupo~iC1.l primario.
ladora de 120kHz. El pregrupo N9 2 se modula con una portadora de 108kHz. El pregrup.o N~ 3 se modula con una portadora de 96kHz. El pregrupo W 4 se modula con lUla portadorn de 84kHz. Se toma BU y por medio de 1111 acoplador se obtienen los 12 canales en la banda de 60 a 108kfu. La figura 10 representa este sistema. La ventaja de este sistema es que necesitamos menor cantidad de respuestos porque en la primera modulación hay gavetas de canal que son intercambia-
En una primera modulación se forman cuatro pregrupos de 3 canales cada uno: ocupando la banrla de 12 a 24kHz. Para ello los capa1es 1, 4, 7 Y 10 se modulan con portadora de 12kHz. Los canales 2, 5,
bles. Además los filtros son más sencillos. La desventaja es que al tener dos modulaciones se Inlrochtce más mido, empeorando la relación S/N, lo que obliga al 8 Y 11 se modulan con porta.dora de diseflo mas cuidadoso de Jos modulado16kHz. F1na!menle 3, 6, 9 Y 12 se modu- res y amplillcadores.
El canal I Con F.P. 108kHz donde F.P. = frecueocta portado... Se toma BU y se envían los 12 canales por el mismo vinculo. La figura 9 muestra la señal a la salida.
A ·PASASAJO B • PASA ALTO
e - RECH.t.ZA BNIOA
o -PASAS¡\NDA
B
A
del modulador del canal 3. La portadora . eslá suprimIda. .
e
o
Representación de filtros.
50
F
GBP
D
M
l ·
$E FILTRA ,
~
~lj
60
108
112
160
Grupo Básico Primario por el sistema de,Premodulac/ón.
Sistema de p"modulación En este caso también cada canal se modula dos veces con el objeto de poder intercambiar las gavetas de todos los canales entre sí, además se necesitan filtros de diseños más sencillos. En la primera modulación todos los canales se modulan con una portadora de 24kHz y se mtra la BU ¡figura 11): en la segunda
modulación cada canal trasladado en frecuencia, se modula con una portadora en frecuenc!,il distinta de forma tal que se ubica cada 'canaren el lugar correspondiente dentro de la banda asignada en el grupo básico primario (figura 12)
usuales en la figura 13. Luego de la segunda modulación se acoplan los 12' camiles quedando la distribución en frecuencia de la manera graficada en la figura 14. Razón ¡x¡r la cual con un solo filtro pasabanda a la salida de dicho acoplador obtenemos el GBP sin necesidad de te, ner que colocar un filtro ¡x¡r cada canal La ventaja principal de este sistema es que las 12 gavetas de canal (del primer modem) ,son iOtercamblables, lo que implica menor cantidad de repuestos. En la adu'a1Idad y desde hace unos años el sistema más usado es este ültimo. aunque se siguen usando las tres técnicas. Los principales fabricantes de sistemas FDM son: SIEMENS; WEASTONE; TELETRAya.T.E.
tomando BU. En el próximo numero de ,Saber ElectróComo para cada esquema estamos em- nica analizaremos la importancia de los pleando distintos símbolos, veamos la filtros en los sistemas FDM y seguiremos representación común de los filtros mas ',con el análisis de gru¡x¡s superiores. O
5A8E~
ELECTRONICA N' 05
,
'"
AUDIO
MEZCLADORES Circuitos mezcladores de señales de audiofrecuencia hay muchos, pero ¿cuál es el recomendado en cada caso? Tal pregunta deriva de que podemos cons· truir circuitos sencillos simplemente con elementos resistivos, otros con tran· sistores bipolares, con amplificadores operacionales o con transistores de efec· to de campo y, en la actualidad, empleando técnicas de conmutación digitales. En este artículo haremos una breve descripción de los circuitos tradicionales.
Luis H. Rodríguez
de Irúonnac16n (fono cristal, fo no~mag ne/.lea. micrófono. radiO: auxiliar. etc.) o
constantemente desean mezclar las se-
ñsticas de las dIstintas fuentes de información con la entrada del amplificador. En realidad. 51 recordamos en que consisle un amplificador de audiO, notare-
ñales de bandejas glradiscos con-las ge-
mos qué la etapa de entrada se encarga
una combinaCIOn de varias de ellas en proporciOnes detennina~s para envlar-
ducidas por un micrófono, con lo cual dicha consola debe adaptar las caraele-
mo ser: radio. bandeja glradlscos. mi·
n mezclador de auqJoCrecuencia
U
es un circuito encargado de seleccionar una determinada fuente
ENT .1
las a la entrada de un amplllkador.
Es común el uso de consolas mezcladoras por parte de dlsc jockeys. quienes
neradas por cassetteras O con las pro-
de se~eccionar una fuenle de lnforrnación de sonido entre varias opciones,' co-
ECUALlZ . 1
1 ENT>
,
ECU ALIZ.
+
1
SAL/ CA
T ENT.3
T
1
,
ECU .... L/Z.
1 SI se desean mezclar señales de distintas caracterlsticas, -$e las debe ecualizar antes del tratamlimto final.
52
MEZCLADORES
PRE~MPl I~I C"OOR
FILTROS
CONTROLES DE NIVEL
CONE ~TOP.E8
ETAPA DE
SALIDA
En un amplificador, la calidad del sonido depende del prsampliflcador.
, ENT. 1
c
1 , T
MITAO PE; l .... PI STA
CON RESISTENCI .... lOGAAITMICA
ENT. ~
1 Mezclador senclJlo de dos canales con un potenciómetro doble.
~,~
.
-~]
crófano, grabadores. etc. y que esta etapa de entrada recibe el nombre de ·ecualizador-preampUflcador- o simple-
,
mente ·preampliflcador-. encargándose
.,,""" º"~
º.
9 -í~g 1 ". 9 -i~ 1 g " 9"",' 9
'"
h
~l
•
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~E · 'iT
, .,"il
Mezclador de 4 canales con Úd324.
53
de seleccionar una fuente y com:gtr sus ca racterísticas eleclrlcas para que a posterior! el amplificador le de el nivel necesario para excitar a los parlantes . De esta manera 'slempre suele decirse que la caUdad del sonido reproducido depende fundamentalmente de los elementos y circuitos que constituyen el preamplifx:ador (figura 1), Evidentemente, cuando ~ desean "mezclar' diferentes señales. debe emplearse un circuito adicional conectado a una de las entradas o fuentes de sonido. SI las Informaciones a mezclar poseen las mismas características entre si el circuito a emplear no reviste problemas. pero si deseatms mezclar fuentes de Info rmadón distintas el mezclador debe !Xlseer un "ecualizador -separador' para cada señal. para cada paso previo a la Ine?Cla tal como lo sugiere la figura 2: luego el conjunto debe acoplarse a un adaptador que posea caraderisUcas eléctriCas semejantes a las que posee la entrada del preamplfficador elegido para recibir la información desde el mezclador (ver Ilg, 2). Normalmente los mezcladores de audio reciben Informaciones de características eléctricas similares por lo cual se obvian los pasos de ecual1za~n.
M E Z CLA D OR E S .ma
,,.., ENT.l
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1
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1
BF 245
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1 3. 25Kfl
Mezclador de trss canales con transistor de efecto de campo y transistor blpo19r.
,~
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1 '-'
'"'íT, ~ ." '.'
-
1
Me.l clador de 3 entrada s con FET.
54
..'"
M EZ CLAD OR ES Comencemos ahora a.."'lalizando algunos s.lstemas mezcladores sencillos. Quizás
el mezclador de audio de dos canales más elemental pero efectivo sea el de la figu ra 3, que emplea un potenciómetro doble del lIpo de los usados para "balanceo" de canales, que consiste en dos pistas en tandem con la característica sobresalien te de que la mitad de la pista tiene resistencia igual a cero y luego la otra mitad posee resistencia Iogañl.mlca. El fun cionamiento es muy sencillo, cuando el eje está en la mitad del recorrido las dos señales Uenen conexión directa COn la salida, ya que las mitades de cada pista son r.onduc!.Oras. Cuando giro e:l eje haCia un Jada una de las señales sigue en conexión directa con la salida ya que la pista no tiene resistenda y la otra señal se va derivando a masa paulatinamente con la posición del cursor hasta el punto el] que el eje queda todo girado en un extremo y en la salida se tendrá presente sólo una señal. SI girase el eje en el olro senlldo la con· dición se lnvlerte y ahora estará presente en la salida la otra sefl
que en ningün mom::nlo disminuye la señal presente en los parlantes duranle la lreZCla. pero llene e1lnco1l'lenlenle de que ambas señales no tienen buena alslaclón con lo cual pueden prodUCirse interferencias que limitan la caUdad fInal del sonido. El valor del potenciómetro debe ser de 5Ok.O. si se van a mezclar señales provenientes de cáPsulas magnéticas y 250k.O. para otra fuente de señal; R debe ser de la mltad del valor del jXltenelómetro y para e conviene probar valores comprendidos ent re O,04 7p.f y O. l¡Ú. En la figura 4 se presenta un rrezclador de 4 entradas con un solo Integrado: el LM324. La separación entre canales es aceptable, generalmente superior a los 30dB pero a su vez, cada sección brinda una ganancfa "adlciol1~1 a la se ña l de 20dB, 10 cual·muchas veces es sunclente como para excitar a una etapa de salJda en aplicaciones exper1mentalcs. Para ajustar la senal de saUda máxima a ser enlregada por la elapa se debe actuar sobre el pre-se( de 25Júl (flg. 4). En la figura 5 se muestra el circuito de un mezclador con un transistor de
I
l
¡
55
efecto de campo y un transistor de usos genera1es que resulta sencillo de armar pero JXl5et una respuesta en frecuencia limitada, ca rac terisUca que se mejora en el mezclador de la figura 6, donde AA, RB YRC fijan la Impedancia de entrada de cada sección conectado en
configuración de 'separador" mientras que los pre-set conectados en fuente de los FET deben ajustarse Individualmente hasta obtener la mejor respuesta en frecuencia. SI se quieren mezclar sefiales procedentes de cápsulas magnetlcas Jos resistores RA, RB Y RC de6en ser de 47kíl. En
caso de cápsulas cerámicas deben ser
de 470kn y para micrófonos de lOkn (ver Hg. 5). En ambos circuitos, como transistores de efecto de campo pueden emplearse
2A266. BF245 o MPF102, aunque este último suele ser un poro más caro que los anteliores lfig. 6).
De esta manera hemos brindado un
panlallazo general sobre sistemas mezcladores sencillos de aplicación reaJ que seguramen te seran de amplia utllldad para tooos los armntes del audio. O
TV EL SONIDO MULTICANAL EN TELEVISION Parte I Cada vez son más frecuentes los televisores con sonido esteroofónico u otro tipo de sonido multicanal, no sólo en los países que poseen este servicio en su sistema de televisión pública, sino también en otros mercados que poseen solamente son~ do monoaural en su 1Y, debido a que muchos usuarios poseen fuen/es adicionales de sonido esteroofónico, tales como videocassettes, discos Laser, señales satelitir les u otros que se reproducen a través del televisor y requieren una reproducción eslereofónica. En el presente artículo trataremos más de cerca algunos de los mé, todos actualmente en uso, Por Egon Strauss 1. Las bases del sonido mulUcanal en TV
sonido de dos o más canales que penni-
rales reciben el sonido convencional.
ten una, reproduCCión estercofónlca o mientras Que los televisores equipados
Cuando hablamos de sonido multlc
tamblen señales bilingües. dalos y olfas señales vocales dentro del propio canal de audio asignado a cada estación transmjsora. Estas transmisiones se efectúan
con los circuitos adicionales pertinentes reciben también el resto de la informadÓn. Como se sabe existe en otros medios radiales, como FM·Slereo·MulUplex:. una
desde luego en (orma compatible de tal
situación similar en la cual receptores
manera qué los receptores de 1V monoau·
monoauraJes reciben una señal de suma
.' .
SlA3PQATAOORA
I
,-----'1-----, SEÑAL PILOTO
.
L,
SEÑAL AOICIONAl..(tI· 10 kHz)
SEÑAL PRINCIPAL 0,05
lS 16
ti· 1,5 kHz
I 5~ ,687
31,25
Las normas Japonesas para el sonido múlrlple.
56
FRECUENCIA kHz
EL
SONIDO
I~'
·11d!l
""11
1'ORT¡t,[)()f\A0E/ 'PCRT~
ROE SONID02 ESPEC T ~
M ULTICANAL
DEFrDE
SONIDOl
EN
TV
SEGUNC». PORTAOCRA
'" ,,,..'"
OE$OHJOO FfIECIJeNClo*.
$EAALOE
IlENTlFJCACIOH
DE FI DE VIDEO Y SON IDO ESPECTRO DE FFECUENClA8 ImRf>ORtlll()llA
SlSTEtM ANAL.OOCODE 2 POATAOOI'IAS NORMo\ M(CCIREA.I
Las normas con dos port;Idoras anal6glcas (M).
PORT~ DE S(»llOO 2
6E Ñ.o.l PILOTO
sonido multlcanal de 'IV. a saber: 1. Sistemas analóglcos con dos portadoras. 2. Sistemas con dos portadoras, donde una portadora posee modulaCión analógica y la otra portadora posee modulación digital. 3. SIstemas con dos o más portadoras y/o subportadoras. transmitidas en for ma mulüplexada.
FRECUENCIA
ESPECTF() DE FRECUeNCIA INTEA"ORlADCAA seAAl DE AUDIO ,
¡J ~Il , R!A 20Hz
/
\
2OII.Hl
sefIAL DE AUDIO 2
~I2RIB\
"",
FRECUENCIA
_""'0 M_O.
117.5 o
1
m:l.IIl ' ) ) IDEt~Ñ~~fe~o~
FREe,
BANOol BASE DE AUDIO CCM'UESTO
SISTEMA ANA.U:X:;ICO DE. PORTAOORAS NCAMA e.'G
Las normas con dos portadoras analógicas (BlGj.
de lzqWerda y derecha (1.01 y los receptores estercoránlcos redben una señal adicional de diferencia. (I • Dl. Se produce luego JXlr un proceso de mal.rizado (de<:OdI.llcadón) la separación de las senales de lu¡uJeroa. 1, Yde derteha. O. Teniendo en cuenta la gran var1edad de normas y sistemas de televisión en el mumo. no es de extrañar que existen varias soluCiones diferentes para la transmlslon del sonido multlcanal. En gran parte se deben estas diferencias no sólo a las variantes de normas y sistemas, sino '· también al factor tiempo o fecha en que estos métodos fueron introdUCIdos en los diferentes paises o regiones geográficas. Ceneralmente. una introducción tardía impUca también una adaptadón de lecrucas más avanzadas, si bien esto no es necesariamente el elemento más decisivo. A contInuadon veremos con mayor detalle algunos de los sistemas de sonido muUicanal. adoptados y en uso en dlrerentes partes del mundo. En principió póclemos disUngu1r tres sistemas diferentes para·él
Est( orden no refle-
ja ne<:esanamente la fecha de la implan-
tación de estos serviCios. lo usamos sim plemente para distinguIr las diferentes
poslbil!dades técnlcas. También aqui se comprueba que a Vf(tS es ventajoso llegar tarde, ya que ello permite la implantación de servidos más modernos y más avanzados. El primer sistema en ponerse en prácUca, fu e el japonés en 1970, basado en la transmisión en multiplex (varian!.t: 3) de una portadora'princlpal, modulada en fre· cuencla y una plrladora auxiliar o subportadora, tambien modulada en frecuenda. Este sislema de FM/FM/MPX. posee un espectro de frecuencias de acuerdo con la figura L Se observa en esta figura la portadora convencional de sonldo como ordenada del graflco y las diferentes seflales adICionales a 10 largo de la abscisa. La portadora de sonido convencional es modulada en frecuencla con la seftal de suma (1 .. 0). Obviamente. esta seilal será aceptada por todos los televisores como señal . de audio, sean ,monoaurales o este-
57
wa E1EClllONICA If' 65
reofónicos. A continuación de esta seflal encontramos en una frecuencia igual a 2J; = 31.250Hz Id doble de la frecuencia de barrtdo horizontal), la señal de diferencia (I-Dl. Esta señal de subportadora
es modulada en frecuencia con una desviación de frecuencia de tlOkHz. Esta
senal debe ser identificada en los equlIXIs respectivos coroo se(¡al de sonido, motivo por el eua1 se transmite además
una sef¡al piloto con una frecuencia de 3,5f~ = 54.687kHz. Esta portadora auxJliar piloto tambien es modulada en fre cuencia con una desviación de frecuencia de t I.5kHz. La frecuencia de modulacIón de la señal piloto es de 922,5Hz cuando la información es Inde· pendiente de la sena l principal, por ejemplo. una transmisIón billngüe. Este modo se denomina 'sonIdo dual ", En cambio. se usa una senal piloto de 982.5Hz cuaooo la seilal. es eslereofómca y constituye por lo tanto la sefial (l-O!. Esta señal puede ser mal.rizada con la se· ñal /I .. D) para obtener las seflales de izquierda, l. y de dered1a, D, siendo éste el modo de ·seflaL Stereo", Se observa que en el sistema FM/ fM / MPX, las diferentes seilales poseen una relación armónica con la frecuenda horizontal para evitar Jnterferendas con la portadora de video o de cromlnancta, los cuales son. como se sabe, en todas las normas, un múltiplo de la fretuencia ho· rizontal,
Esta caracteristica es lUla constante en todos los sistemas de sonido múltiple de 'IV, como veremos a conUnuaclón. En 1981 se aprobó en Alemania un sistema de sonJdo multicanaJ, basado en dos portadoras analó~cas separadas. En este sistema que esta en vigencia actualmente en Alemania, Austria, Suiza y otros paises europeos con la norma S/C y con ciertas
EL
SONIDO
MULTICANAL
EN
TV
serva que, incluyendo la señal piloto, pueden transmitirse hasta 5 señales diferentes en este sistema. Como la protadora de todas las señales contenidas en el sistema, es modulada en 4,5MHz y se encuentra en uso en Argenti- frecuencia por las mismas, debemos suna, Estados Unidos, Canadá. Brasil y TaJ- mar las desviaciones individuales de cada wan. Las características de este sistema sefial para conocer la desviación tol.al de se ilustran en la figura 4 y sus especifica- la portadora de sonido y estudiar de esta ciones surgen de la Tabla n. La denomi- manera la compatibilidad del sistema en nación comercial del sistema usado en los comparación con los canales de 1V monoEstados Unidos es MTS (MULTIPLE 'IV aurales. En la figura 5 vemos la distribuSOUND = sonido mUltiple de 1V) con SAP ción espectral convencional de un canal ¡SECOND AUDlO PROGRAM = segundo de TV en las normas M y N, Se observa programa de audio) y el sistema usado es que el espacio espectral entre la portadodel tipo mulUplex con una portadora prin- ra de sonido y el borde del canal es de cipal modulada FM, una panadora au- 250kHz [O,25MHz). Por otra parte tenexiliar modulada en AM y una subportado- mos la siguiente suma de desviaciones de fa adicional para un programa monoaural frecuencia producida por las diferentes ¡SAP). Además de estas sefiales, existe un señales: 25kHz para la señal de suma lescanal prófeslonal que puede tansportar te valor es idéntico a la desviación en el una señal vocal con modulación de FM o sistema monoauralL 50kHz para la señal una señal de datos con modulación FSK de diferencia, 15kHz para señal SAP y (FREQUENCY SHIFr KEYING :: gatillado 3kHz para el canal profesional, siendo enpor desplazamiento de frecuencia). Se ob" tonces la desviación maxima total de
variantes en China (normas O/K) y en Corea del Sur (norma M). En la Tabla I vemos los valores correspondientes a las dos portadoras de cada norma (B/G, D/Ky M). Con respecto a los valores de las señales de identificación de los modos de Stereo y de sonido dual, cabe señalar que la Identificación para el sonido estereofónico es fh/l33 = 117,5Hz Ypara el sonido dual es fJ5h274,1. En la figura 2 observamos un grafico con la distribución espectral del sistema de dos portadoras analógicas para las normas B/G. Se observa que, al existir dos portadoras separadas, existen también dos frecuencias de F.l. de sonido con la misma separación. En la figura 3 se observa en forma similar la situación existente para el sistema de dos portadoras analógicas en vigencia en Corea con las normas M. En marzo de 1984 se aprobó en los Estados Unidos W1 sistema de sonido múltiple para televisión basado en las propuestas hechas por lenith y dbx Corporation. Se
inauguré este sistema en forma oficial en Los Angeles con motivo de las Olimpiadas de 1984. Este sistema está basado obviamente en la norma M con su separación entre portadoras de video y sonido de
en
SAP"SEGUNDO PROGRAMA DE AUD IH=15,734 kHz BW=ANCHO DE BANDA AM OSB SC=AM DE [)()BI..E BANDA LATERAL, PORTADORA SUPRIMlDA
SUBCANAL STEREO
L-R PILOTO
I I
-"
oox"COMPENSACK:lN DE RUIDO -
I
AM
,
DSB~SC
•
BW=.05-15kHz
CANAL PRINCIPAL
I
,,,,
L,R 15
FM75",
SUBCANAL SAP
I
1
PREENFASIS 5 3
I I
It IH
FM
I I I
:
.H
BW...05 - 10kHz
3IH
51H
CANAL PROFES1ONAL( FM-VO"l) (FSK- DATOS)
n
Las normas americanas para el sonido múltiple de TV (MTSlSAP)_
58
6,5IH
EL
S O NID O
MULTI CA N A L
EN
TV
TABLAL
El sonido multicanal con dos portadoras anal6gicas Parámelros
Norma BlG canal 1 canal 2
NonnaU
Norma O/K
canal 1
cana12
canal 1
canal 2
portadoras de sonido lTewencias F.1.
' .+5,5
+5,742
+6,5
+6,742
+4,5
+4,724MHz
estabilidad portadoras
±SOOHz
t500
±500
±500
±5OO
±5OOH,
13dB
20dB
13dB
20dB
13dB
20dB
diferencia port. video
-sonido ancho de banda audio
40Hz a 15kHz
,
desviación para mIDe
±3OkHz
volumen en 500Hz
pre-énfasis
50~s
desviación porto piloto
±30kHz
5Ü).ls • ,,'
5°11$
±25kfU
50.,
'"-,
<2, '
:1:2,5
±2.5kHz
portadora piloto
a,5th
a.5f h
3,Slh
modulación
AM
AM
50%
50%
50%
Irec. modul. mono
,.
AM sin
stereo
11 7,5Hz
117,5Hz
'"
274,lHz
274, l Hz
276Hz
identificación modo
profundoda modulación
,,,,,
93kHz. Como este valor es menor que el . valor máximo permltldo. se mantiene la compatibilidad con el sonido monoaura! en este aspecto.
149,9Hz
PORTAOORA DE VIDEO
Las elevadas cifras de desviación de fre-
cue ncia introducen sin embargo, una nueva situación con respecto a la relación señal-ruido. A medida que aumenta el ancho de banda ocupado. aumenta también el rudio que puede penetrar al canal de audio. degradando la reladón sel'lal-ruldo. Este aspecto fue contemplado por los creadores del sistema MTS, Las secciones más afectadas por este fenómeno, son aquellas que más lejOS se encuentran de la portadora por ser mayor su excursión de freeueIXia. Por este motivo se usa solamente una preacentuadón, el pre-enfasls de 75).Ls, que es usado también en la seflal monoaural. En cambio, en las señales de diferencia (subcanal l-DJ y en la señal SAP se usa una compresion de señal, del tipo dbx. A continuación veremos qué significado tiene este proceso.
(
PORTADORA DE SONIDO
'"
4~
lo"
.6MH.<
El espectro de frecuencias de un cana' de
El sistema dbx es del tipo complementario de com~resion y expansión, proceso que
59
rv.
se agrega a un pre-énfasls fijo que debe contrarrestar el incremento del ruido que
EL
S O NI DO
MUL TICA N AL
EN
TV
TABIAD. Las caracterlst1cas del8l.stema FMI AM/MPX cana l principal
subeanal
SAP
1.0
1-0
SAP (mono)
0,05 a 15kHz
O.05a 15kHz
0,05 a 10kHz
21.
5/.
modulo subportadora
-
AM/DS BI-SC
FM
desviación de frec.
-
-
10kHz
751"
compro dbx
oompresión cln:
25kHz
SCkH,
15kHz
parámetro 58I\aI modulanto ancho do banda YOCaI Irac. $ubportadora
pre-énlasis desviación má xima de FM
se produce en los canales adidonales, En el canal de diferencia el ruido aumenta con una pendiente de 3dB por oclava y en el canal SAP ellIX:remenlo es de 9dB por octava. Se apUca. entonces, un pre-énfasls de 75w3 Igual al canal de suma y ademas un pre-énfasls fijo de 39O¡Ls que se observa en la figura 6. Esto obliga, desde luego, a usar un circuito de desénfasls en el receptor. Estos dos Upos de pre.fJúasis mejoran la rdadón señal-rudio de las se!'tales MTS. pero no son suficientes para asegurar una compensaCión completa. Por este motivo se Introduce en el MTS con SAP una compensación dinámica adiciona!, basada en el contenido espectral de la se· ñal a transmitir, Esto produce un pre-énfasts vartable que se agrega al pre-énfasis fijo y que se ilustra ro la figura 7. Se obselVa que la suma de ambos Upos de preénfasis, fijo y variable puede llegar a una acentuación de 55dB en 15kHz o quedar en el otro extremo de 500Hz Omenos en casi cero, con una curva prácticamente plana. En el receptor se compensa esta compreslón de la setJal con el paso Inver-
o o o o o
I
I
,,
so de la expansión por medio de etapas que responden al espectro dinámico de la señal. Esto elimina el nUdo que acompaña a la señal, con la salvedad que la compresión red uce la se¡'jal y el ruido por igual. llevando la primera a su nive1 original, mientras que reduce ootablemente el ruido producido posterlonnenle. Se agregan también en el sistema dbx de reducción de ruidos las etapas correspondientes a una "C
ces BTSC (BROADCASI'ING TEIEVISION SYS1'EMS COMMITI'EE" comité de siste-
mas de 'IV para radiodifusión), debido a que es el sistema que está en uso en los paises americanos que poseen este servido (Canadá, EE.UU .• BrasIl) Yque, por lo
tanto. muchas marcas que poseen modelos mulUnonna venden éstos en la mayoría de los mercados americanos, también en la Argentlna, a pesar de que no existe aún ninguna aprobaCión oficlal en este sentido. Por otra parte. tam~n los videograbadorés con sonido mulllcanal y de ortgen de Estados Unidos, están equipados con esle sistema. Hemos visto hasta ahora varios sistemas
de sonido multiple en 'IV. basados todos en diferentes modalidades de señales analógicas. ya sean de AM. FM. de portadoras separadas o de portadoras mutuplexadas o de combinaciones de estas técnicas analógicas. En la segwxla parte de este articulo veremos un sistema más avanzado, basado en técnicas dlgltales y tambltn algunas alternativas de deoxlificadón de las señales de sonido multicanal en 'IV. O
IX' ./: I, ,,
, ,
I -, 20 50I 100200
soo
l K 2K 5K 10K 20K
FRECUENCIA - Hz
FRECUENCIA - Hz
El pre-énfasls var iable en el UTSlSAP.
El pre-énfasis fijo en el MTSISAP.
60
VIDEO
EL SISTEMA OPTICO EN EL CAMCORDER Todo equipo de carácter óptico'(cámara fotográfica, filmadora, camcorder, I3rgavista, etc.) posee para fa .aptación de I3s escenas y/o imágenes un sistema óptico compuesto de fentes que siguen ciertas leyes básicas que a veces no son tenidas en cuenta o aun desconocidas para el usuario de estos equtpos. Consideramos que el usuario y el técnico de camcorder deben conocer, aUf>que sea sólo en forma básica y general, algunos aspectos/unclonales y cons.' tructivos de estos sistemas ópticos, principalmente por dos motivos: 1) para hacer un mejor uso del equipo a través del manejo correcto de su sistema . ó~ tico; y 2) para brindar al sistema óptico el cuidado y 13 atención de mantenImiento y conservación que son necesarios para una larga vida útil del eqUipo. 1) Aspectos básicos de óptica Aquí no pretendemos exponer un curso de ópti ca completo. s610 deseamos referirnos a los ospectos directamente relac ionados con los sistemas ópticos de camcorder. En los mismos. la base del sistema son las lentes. también llamadas dioptríos (del griego: OlA = a través y OPloMAl = ver). Se define un dioptría como LI"I sistema óptico formado p or dos medios transparentes. A su vez, la designaci ón de ft dioptría se aplica ,o w
H
la convergencia de una lente que posee una distancia focal determinada. La convergencia de una lente de dista ncia focal ~fH (en metros) es de l/f dioptrías. Una lente común es un sólido transparente limitado por dos superficies esféricos o por una superficie plana y otra esférica.
•. e tCONVU", : • . BICOto/C ... V... :
2 Pl",NOCONYEX ... : ~ . P ~"' HOCONC"'v", :
iCONC "'VOCOHVEX"': l . CONVEXOCONC ...V....
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Diferentes tfpos. ele lentes;. _. - , -
. ,"".. >: - _ . _
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Por Egon Slrauss
Según su formo. los lentes reciben diferentes nombres . como vemos en lo figura 1. Lo lente morcado (1) de esto figuro es Biconvexo. lo lent e (2) es Plonoconvexd. la lente (3) es Cóncavoconvexo o Menisco-divergente. como se llama a veces , el (4) es Blcóncavo,.el (5) es Planoc9ncavo y el (6) es Convexo-c6ncavo o Meniscodivergente. Una recta que cir'le los centros de dos superficies esféricas, o si una de tas dos superficies es plana , la recta que va del centro de la cara esférico perpendicularmente a la cara plano, se llQJ;no eje principal de la lente. Este término permite una correlación de los parámetros ñsicos de las lentes. En las lentes se presenta el fenómeno de la refracción . Se denomina refracción de la luz 01 cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso cua nd o paso oblicuamente de un medio transparente . como el aire, a o tro que puede ser el agua o el vidrio. René Descartes . el famoso filósofo. matemático y físico francés (1596 O 1650), investigó los fenómenos de lo luz y publiCÓ en su obro DIOPTRICA, editado en leyden en 1637, las leyes de lo refracción. indic ando también los elementos del término - Indice de refracción". n = sen ¡¡sen r. donde i es ei ángulo incidente y r es el ángulo de refracción . .
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SIIBE~ ,,¡cn/OlfCA~ '
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EL
SISTEMA
EN ' EL
c>PTICO
Desde el punto de vista ópti co. las lentes pueden clasificarse en lentes convergentes y lentes divergentes. En las primeras. el espesor se acreciento desde los bordes hacia el centro, en las segundas. lo contrmio. En los lentes conver- ' gentes. de un di6metro de ab ertura bastante pequef'lo. todo haz de ¡uz paralelo al eje principal viene a converger, después de 10 refracción a través de la lente. en un punto del eje que constituye un foco principal. En la figura 3 podernos apreCiar que esto no es el único punto fo-_ cal. $lno que existen dos puntos. Fy F' . que constituyen los dos focos principales de lo lente. Si lo lente tiene una abertura demoslado grande, los rayos refractados no pasan por un punto único. sino que se cruzan en una pequeña superfiele. lIamadcl cóustlca. Se prOduce entonces, en este caso, lo que se llama uno aberración de -esfericidad. En general, las fallos producidas por las lentes. se denomInan aberración. En una lente delgada . existe un punto del eje. llamado centro óptico . que impide a los royos que posan por él, desviarse de su dirección primitiva. Toda recta que une un punto luminoso con el centro óptico. constituye un eje secundarlo . los rayos luminosos procedentes de un punto situado mós 0116 de lX't foco con respecto a una lente convergente. viene a converger en un segundo punto. colocado en el eje secundario que paso por el primero. Se llama a este segundo punto ~imagen· del primero y se construye geométricamente de modo sencillo. Al construirse lo. imagen de U'1 obJeto luminoso se hallará la misma invertida con respecto al objeto. Un punto luminoso y su imagen son puntos conjugados y ocupan posiciones recfprocas uno del otro. Si p Y p' son las distancias del Objeto y de la Imagen a la lente que se supone Infinitamente
\
CAMCQRDER
delgado y f es lo álStancia del foco. S9 puede demostrar que II p + IIp' :: I/f. Esto es. entonces. la fórmula general de las lentes. SI se hace variar la posición de un Objeto luminoso con respecto a la lente convergente. la posición de la imagen varía. Esta Imagen se llama real cuando puede ser proyectada en una pantalla y virtual en el coso contrario. es decir. cuando la imagen. a pesor de ser percibida por el ojo. no puede serlo en uno pantalla. las lentes divergentes dan motivo a reftexiones teóricas similares. En los lentes reales existen imperfecciones que dan lu gar a las aberraciones que ya fueron mencionadas anteriormente. Una de las consecuencias de estas aberraciones es lo deformación o falta de nitidez de los imágenes de un sistema óptico. Otro tipo de fall a es lo aberración cromático en la cual los bordes de la lente. al actuar como prismas de óngulos pequeños. desvían mós los rayos azules que los rojos, de tal manero que el foco de los rayos azules y violetos se encuentra más cerca de la lente que el de los rayos rojos. Para suprimir este defecto y obtener lentes acromáticos. se unen a lentes convergentes talladas en vidrios poco dlspers!vos. denominadas CROWNS unos lentes divergentes de vidrios poco dJverslvos. los FlINTS. que contienen silicato de plomo. como el cristal. que como se sobe. es químicamente un silicato doble de plomo y potasa. En la figura 4 vemos algunas lentes corregidos en cuanto a su aberración cromótica y geométrica. Demós está decir que en un sistema óptico. como el del camcorder, que produce Im6genes en cotores, este aspecto es de sumo Importancia. la calidod final de la imagen prOducida por un camcorder puede ser el resultado de la calidad de su sistema óptico.
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EL
CAMCORI;>ER
punto nodal dentro del sistema óptico. S.e denomina "punto nodal ~ aquel en que se cruzan los royos luminosos dentro del sistema óptico . Como las lentes en este sistema son convergentes y divergentes, se produce un segundo punto nodo!. antes que la luz de lo escena incida sobre el frente del CCO. la distancia entre el segundo punto nodol y el CCD, se denomina "longitud focal·. las longitudes focales usadas en los carncorder, son del orden de los p ocos milímetros. por . DEFECTO BARRil O'EFECTO ALMOHADILLA ejemplo 4, 6 -6 9 mm en cosos prócticos para lentes del tipo gran angular 'if de longitud '\- -- -- --7 :, ' variable, por ejemplo de 6 o , 48 mm pora el zoom, Paro lograr una imagen sin distorsiones geométricos. es necesario Que lo lente sea compensada con respecto a los distorsiones del tipo "baAberración geométrica. rril" y almohadillo, cuyo efecto se obse:rvd en lo figuro 6. B efecto barril es especialmente notable en los 2. Sistemas ópticos en los cdmcorder lentes del tipo gran angular, sobre todo cuando Tomando en cuento lo expuesto en el bloque lo misma es o'g regada en forma externa adicioanterior. sobre las característicos óptIcas de los nal a la lente del propio camcorder. En la ftglJ"a 7 lentes y agregando las prestaciones adicionale's vemos el aumento del 6nculo de viSión que se de los comcorder. toles como Zoom, gran angu- prQduce mediante el agregado de uno lente lar.lris autom6tico. etc .. no nos asombro que 'el externa. de 50 grados con lente normal. hasta sistema 6ptlco usado en el camcorde r es nec e- l'3d grados con el gran angular. La figuro 8 nos sariamente complejo. En lo figIJa 5 vemos el aspecto de un sistema óptico estóndor con zoom , tal como se uso en muchos modelos de SO· camcorder. Si comparamos esto figura con 10 figura 1, vem os que existe uno gran cantidad y variedad de lentes diversos que conforman el sistema óptico de un comcorder. El objeto es visible debido a lo luz qu e recibe y re freja, siendo e{ destino finol de esto escena Iluminado el cap1ador de imagen. que en lo actualidad es c a sI siempre del tip o CCD. lo luz de la es· Ampliación del ángUlo de visión con lente gran angular. ceno es enfocada y llego a un primer
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EL . SISTEfV1A
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PT I C O
permite observar los efectos de tres lentes: gran angular. lente normal y t eleobJetivo. Uno lente panorámica o gían angular típico posee una longitud focal de 52 mm y una ampliación o reducción de 0.42 veces. Este foctOf revelo que a medido que aumenta el óngulo de vIsión, el toma· 1"10 de los objetivos enfoca· dos se reduce con el factor indicado. En el zOQm se indi· ca lo cantidad de veces en que incremento lo longitud focol que puede ser de 6. 8. 12 o más veces. :rambién indl· ca el aumento del tam añ o del objeto enfocado. En lo figura 9 vemos el aspecto tfpico de un sistemo óptico automótico. Se obseva la lente del zoom con su sensor y el motor correspondiente poro su' movimiento que obedece a los Indicaciones del sensor o· de lo botonero correspcr.ld!ente. El recorrido de lo lente del zoom es bastante amplio 'debido o que en este t'-po de construcción se obarca desde una pOSición de macro Que es de opanas 20 a 30 mm desde el frente de la lenle, hasta muchos metros y a veces kilómetros de distancla, para clrcer la Imagen y reproducIrla en un enfoque de nitidez perfecta. A continuación se encu9fltra el iris que aumenta o disminuye la entrada de luz y que posee también un sensor y un mo1or para este fin. Finalmente. se encuentra la lente esférico del conjunto de enfoque, un sensor de posición y un motor lineal. En la figura 10 vemos la sección de! circuito eléctrico del camcorder que cumple con estas funciones. Se observan los tres molores de zoom, iris y foco, el CCO del captador de imagen y un sensor Han Que completa el circlflo.. En el uso pr6ctico del camco rder es necesario tomar en cuenta cuidadosamente las combinaciones de abertura de iris y ajuste del zoom y enfoque. Con una pOsición de gran angular del zoom y una reducdÓfl del Iris )....r)to con I.X)Q iIurninoción muy intenso de lo escena. se logran imógenes con uno gran profundidad' de campo, lo que signi fica Que prácticamente toda la escena delante de la lente estará · bler.·' enfo~adb ' des~ '. de 1 metro de cistancio hasta '30 metros o más.
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EN
EL
CAMCORDER
Un sistema dptfco
Esta posici.ón es Ideal·paró tomas con lo cómo· ro en movimiento o plenÓ sol o en InteriOres m.uy bien Iluminados. Cabe destocar que esto peslción reduce también .el efecto del temblor de lo mano : inevitoble en un camcorder en movimiento. lo contrario es aplicable cuando.ss uso el zoom en lo posición de teleobjetIvo ro paro tomas a gran dIstancia. 'En estos casos la poslción del enfoque es más crítlco~ si bien también esto permite lograr efectos.interesantes. Se puede enfocar, por ejemplo, con toda nitidez uno sola persona o coro en una mutitud, que saldrá nitida, mientras que el resto de lo gente. más cercana o más lejana, saldrá borrosa. Este efecto refuerza, a veces, el impacto de una toma y puede agregar un valor artistlco. Con respecto a la aberturo del iris. cabe otro re flexión m6s."Cuando mós y mejor estq una eseeno. mós reducido. será lo aber1u"a del iris que se mide en pUntos f, PO( ejemplO f/lA o f/l2. Con estas pOSiciones el iris 9st6 muy ci:>lerto, la luz necesaria es poca, pe'ro la profundIdad de compo es ¡educida. En cambio con 1/4 O t/8. lo luz necesario es mucho mayor. ya Qúe coda vez que se aumento la obertura en dos veces. lo luz necesario se reduce con el mismo factor: a doble abertura. la mi tad de 1.0 luz V una men or profundidad de 'eampo. 'Esta sltuaci6r es, qesde luego, muy paf€ú:::ida a la Que existe en folografía. como todo
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EL
SISTEMA
aficionado sabe perfecta-
OPTICC>
EN
EL
C A M C O R DER
Im~'r---------------ll~E;N~S~U~N~ITT-:oI(;===--rr-------------4~ 1
meme. los sistemas de control automótlco, sobre todo aquellos FP2O~ con FUZZY lOGle, funcionan FP2(I~ muy bien dentro de sus pará3 metros. pero estos sistemas r -----, no son Instantáneos. Esto sigFñiñ' nifica que hay que estar preAL CODlFlCJ,DOIl parado para permtir que el U€L lOO'" L-w._ L sistema se adopte automáticamente o los condiciones particulares de uno toma. Hay que calcular que un sistema automático necesita 1 segund o para adaptarse a ¡-.J\". AL CIRCUITO estas condiciones y otro sel-...y" . DIlL CCO gundo mós pora efectuar las correcciones necesarios. Esto significo que la toma re cién debe comenzar cuando se observa en lo miro del YOTOR DE FOCO :EN PASOS) camcorder q ue lo escena está estabilizada en cuonto o distanCia, luz y enfoque. En los sistemas ópticos poro comcorder existen también requisitos adicionales relacionados con el tamaño y peso del sistema. Todo tipo de lente, CJ,Ja p9fmte reducir estos factores sin perjuiciO del rendimiento óptico, es tomado m..Jy en cuenta por los fabricantes del camcorder. En la figura 1'1 vemos un esquema de un sistema óptico, basado en lentes esféricos en contraposición con las lentes esféricas habituales. Se observa que la inclusión de lentes esféricos reduce el peso. tamo.w y cantidad de lenfes en condclones de fur'lcionomiento comparables. El sistema asférico usa 7 lentes asférica') y 2 esféricas. contra 13 lentes asféricds del sistema convencional. El diámetro es de 8,5 mm contra 12.7 mm. El tamaflo de lo imagen pro- ., ducl d a es de 3.6 x 4.8 mm con un d iámetro d e 6 mm. L-~ ___E_/c::i::rcu~i/_o.:.e::/éc~/r_lco..:..d::e::l:.s::is::/.::m::.a::.6~p~t::ICO..:..d:.:s/.:..:.ca:.:","",:::..::::d;."':::.._ _ _...l
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om de 1 x 6. El diámetro del objetivo es de 21.5 mm en er <113 ' SISTEMA CON LENTES 112' SISlEUA CONVJ:NCtONAL CON sistema esférico. contra 32 rrm ASFE~ICOS en el sistema esférico. la longitud de los sistemas es de ti) mm contra 101 .3 mm. El peso de los vidrios ópticos es de 11 .6 gramos contra 54.2 gro• -~~ mas y el peso del S:iStema ópI.EIITElMf'MICOS tCH LlfOru EIIEftICOS , 1'1.0 IU • .....) •• aA mm) tico completo es de 60 gra-~1.4 _ 1.2 YIUJ#4 01' mos contra 170 gramos. Se , ._5-1 .... 5.1_40""" LOHQITUDFOCN. observo una reducción drástiI RnN;IOOIOIII_ • • co d el peso y tamaño. sin EifEAICO: 1 IUEhlCO¡ 13 CAN'""", , ASf EIIICO r : ello afecte el rendimiento que -".....;rJlODIl.08JEIrlO óptico . lO!.:! mm Mmm 1.QNQOTUD !>ELlllTE .... 01'11(:0 Muchos morcas estudian cui:;Ug 11.1 g PEI D DE I.0Il CR'6' .... Ei dadosamente todos estos as,m, • N, PES<> DIL IiSTEMA DE LEN'EI pectos poro lograr un camcorder cada vez más pequeño y liviano, sobre todo Sistema con lentes asféricas. en los formatos de 8 mm y de contra 4,8 x 6.4 mm y un dl6metro de 8 mm. lo VH$-C. la lente osférlca que hemos mencionolongitud focal es de 6.7 o 40·rrm contra 9 a 54 do aquí corresponde 01 camcorder modelo NVmm. En ambos cosos exiSte una relación del zo- $100 de Ponosonic y es del formato VHS-C. O
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67
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RADIOARMADOR
COMO EVITAR ONDAS ESTACIONARIAS En un sistema de Comunicaciones la antena es el elemento más importante ya que su funcionamiento puede representar más del 50% de la calidad del sistema_ De la misma manera, el elemento que la une al equipo Transmisor o Receptor debe ser de buena calidad por manejar señales de RF. A estos elementos se los denomina Lineas de Transmisión y es el tema del cual nos ocuparemos en este articulo. Ing. Luis H. Rodriguez s sabk:lo que una antena debe instalarse bien alto y en un espacio despejado lo que en ocasiones obliga a que quede l~os del equipo de comunicaciones. La linea de transmisión en ese taso juega'un papel muy Importan le. ya que por manejar sem1es de RF y poseer pérdidas. ' muchas veces condicionan el diseño de la antena. Supongamos un generador de seftaJes de RF como el de la figura 1 que transporta lIÚormaclón por dos hilos conductores: La corriente viaja a una velocidad algo menor a 300.000 km/seg lo que significa que tarda llls en rerorreT 30 metros y si habl~mQs de una se(¡a! de l OMHz. en esos 30 metros completó un ciclo (o sea, pasó por sucesivas máximos y minlmos de corriente), Esta variación hace que los
E
elementos parásitos de la línea no se 'car-
guen' modificando constantemente el campo eleclIomagnetlco. Por supuesto, estos elementos parasUos IL y el harán que las lineas posean carac-
terisücas propias, tales como se describen en la figura 2 en la cual se observa que una linea puede ser considerada como una sucesión continua de tnductancias y capacitares asociados, Los fabricantes suelen especUlcar la Induclancia la capacidad -r- de una tinea por unida de longitud. Si la linea no posee pérdida se dice que es pura y el generador "la ve como una resistencia. de valor 1.0. La inductancla y la capaCidad asociadas determinarán la impedancia caracterisU-
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La 'señal de un generador viaja DO" ""alinea de transmisión.
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Una linea puede considerarse como una sucesión de L y dsncia caracterJstica Zo.
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La Impedancia caracterlstlcB de una linea de transmisión dep6nde de sus dimenslones_
68
ONDAS
ESTA C I ONAR IA S
producen las denominadas "ondas estaclonartas', Hay dos situacimes extremas de des
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TUlSION DE LA ONo.<. INClDEN1E IV,)
al Carga en cortocircuito Podemos asemejar el cortocircuito a una pared donde la onda rebota y cambia de rase, en ese momento V = OYla corriente es mAxlma (figura 41.
Se genera entonces un onda estacklnaria de Valor 1I + IR'
bJ Car¡¡a abierta En la ngura 5 se observa la representación de las ondas incidente y reflejada en una linea de transmisión en circuito abierto. Puede comprenderse que en los casos extremos Oinea en corto y abierta) se genera una onda estacionaria que es máxima. Cuando se coloca una carga de valoc R -¡.
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20. entonces se produce una onda estacionaria cuyo valor será mayor cuanto mas grande sea el desequilibrio. Se denomina Relación de Onda Estaclonana IRO.E.) al cociente entre la intensidad máxima y mínima de una onda estacionaria presente en una linea de Transmisión: lmáx R.O.E.;: Imin
.
Comportamiento de lB señal en una linea de transmisión en cortocircuito.
ca. por lo tanto, cuanto mayor es el diá- Impedancia característica Z2 es mayor metro de los conductores meror es su Inductancla y cuanto más cerca estén lUlO del otro, mayor será su capacidad. lo que dará como resultado una linea de baja Impedancia caracterísUca. En la figura 3 se representan dos lineas de transmisión de las denominadas blfilares, donde la
que Zl. Se dice que una linea de transmisión esta equilibrada cuando al conectarle la carga en un extremo (la carga es la antena) es puramente resistiva y su valor coincide con ZO. Cuando la línea no está equilibrada se
Cuaooo la linea está en cortocircuito o en circuito abierto la corriente mínima vale cero, luego la ROE es Infinita
ROE=I~áx =_ Cuando R=7.0, entonces lmiix. :: Irmn y ROE =1. SI la corriente mínima se produce a 1/4 de ;.. desde la carga, entonces, R
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A. 20
Relación de Onda Estacionaria establecida en una linea según R ses mayor o menor que Zo.
69 SABE~
EL¡CTRON ICA ~ M
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E S T AC I O N AR I AS
Por.ejemplo: SIR = l OOy Zo =50
lI NE A4il I E ~l .
entonces ROE =1: :: 2 y se dice ROE :: 2: 1 SiR= ID y Zo=75
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HNSION!)E LA ONDA~ICE""'E(V,I
entonces ROE::
COA_Nl'EOElA Ot
Note en la figura 6 que midiendo con un Instrumento la distancia exlstente entre máximos y mínimos de la onda estad o-
7,5 y se diCe ROE:: 7,5%
narta (o entre máximos, o entre mínimos) puede conocerse la frecuenda de la señal
que se está transmitiendo, ya que
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TENS>ON O. LA OOO A fIIOF LEJAOA. ¡V, 1
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Comportamiento de fa señal en una linea de transmisión en circuito
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ACOPL ... OOfl
ParB dism inuir la ROE se debe adaptar fa Impedancia de la Unea con la de la antena.
a 1 /2~ desde la carga. enlonces, R>ZO (figura 6.bl. 1.0 dicho corresponde a una onda estacionarla de corriente; si considero la tensión, esto se Invierte. En sintesis:
Cuando ROE :: 1 fl Unea en equiUbrio Cuando ROE t. 1 fl Linea desequUibrada Cuando R> Z fi ROE
.
=zR
Cuando R < ZIl ROE
:;~
·.1
Cuando hay onda estacionarta la carga no absorbe toda la energía recibida y parte de ella vuelve al ge~rador, lo que implica que la antena no irradiará toda la energia que deberla Irradiar.. Pero el problema no es simplemente la disminución del rendimiento del sistema sino que al volver parte de la señal al generador, éste se puede encontrar con CQnientes y tensiones mas grandes de las que puede soportar, con lo cual se producirla la destrucción del transmisor. Este problema es más grave en equipos translstorlzados que en los anUguos valvulares y para que no ocurran acddentes ¡:Klr cortos en la antena o apertura en la linea de transmisión, suele colocarse un acopiador entre el lransmisor y la antena o un buen control automático de potencia de salida. Otro efecto importante es que la ROE aumenta las perdidas de la linea delransrnlslón Se admite como buena una ROE de 1,5 : l. En equipos transistorlzados una ROE de 2 : 1 es problemáUca y una ROE de 3 : I no es aconsejable. Para disminuir la ROE hay que adoptar la carga para que salida de transmisor,linea y carga tengan la misma Impedancia. Si no hay equilibrio, un acopl ador en el transm isor evita su destrucción pero no la s pérdidas. Como adaptadores suelen usarse circuitos denominados ·bal u m ~ ¡ngura 7) o in· cluso trozos de linea de transmIsión que reciben el nombre de "stub'. Nos queda ahora. el análisis de las dos lineas de transmisión más usuales . la billlar y la coaxil. cuyo desarrollo será tema de otro articulo.O >, •
70
CURSOS
EL OSCILOSCOPIO CURSO DE OPERACION Lección 13
En la última lección de este curso analizamos el funcionamiento del generador de marcas que siguió al estudio del generador de barrido, itas importantes equipos usados junto con el osciloscopio en el tra· bajo de análisis de televisores. Continuamos nuestras lecciones so· bre el osciloscopio, pasando a verificar formas de onda en otras eta· pas de un televisor. Después de analizar las etapas de FI de audio y video, pasamos ahora a las etapas de sincronismo. Los dos tipos de sincronismo, horizontal y vertical, que se encuentran en los televisores pueden ser vIsualizados, desde la formación de sus pulsos, por medio del osciloscopio, posibilitando asi la fácil ublcacion de falfas. Por Newtcn e.Braga
aOsciloKoplo en la IV (111) En esta lección abordamos los c ircuitos bósicos translsto rizados, pero los mismos ra zona mientos son válidos para c ircuitos mós complejos o que hacen uso de c ircuitos Integrados.
El Separador de Sincronismo
do baje frecuenc:O da 50Hz da ias seflales de 0 1te frecuencia de J S.625Hz del berrido horizontaL Estas señeles slNen pmc conrrolar los respectivos c ircuitos de deflexlón', En la entrada del c ircuito separador de slncron[srno, debemos visualizar la forma de onda que contiene les dos componentes (vortlc al y horizonta l), En el drc ulto Indicado. la amplitud hacia crr.oo de lo set"lcl es de 4,SV \o que p6(mlte u ltizor une escola de sensblildad rolativamente bcJG del osciloscopio e n el anóllsls, En lo flgLtO 2 tenemos las formas de onda' vlsuallzodas en el circuito tomado corno ejemplo.
Después de lo separación do ¡as soñc:es de vi· deo y audio en el final de le e tapa de FI en el televIsor, tenemos .que obtener las ser,eles de slncronismo tonto vertical corno horizontal. En la figura 1 mostrarnos dónde .... estón ubicadas estas 5e,'"la- - - -- - - -- - -- - - -- - -les dentro de le ser,al más empila d e vk:leo. Este circuito consiste e n un fitro que sepo~o las señales
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Pulsos de sincron ismo en la señal de video,
El separador de sincronismo.
72
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horizonta l y 10 componente de 50Hz va hacia \as etapas verticales. Dada lo operoclón con se(lales de frecuencia relativamente ba,la y pequer'lo Intensidad, los ajustes y recLtsos' osados en el OSCiloscopio no son dIfíciles. En la flguo 4 mostramos c6mo hacer estos ajustes para los mediciones y vlSlKlllzaclones de kls formos d e onda indicadas. La pinzo de 'Halla es conectada al negativo de kJ fuente y la pLnta es conectodo o los puntos donde deseamos visualizar la forma de onda. El barrido del OSCiloscopio debe ser ajustada para una base de 0,5 a 1ms que permita lo observación pormenorizada de las frecuencias Ihd!cados. Para lo SGI"Iol de 50Hz es Interesante usar el barñdo de 2Oms. Evidentemente, si el osc il o scopio tuviera el disparo Inferno propio poro operación con N (según ya vimos es U) recurso que se encuentra en \os tipos Indlc ados a los técnicos. estas funciones deben usarse. l as ser'lales de estas e tapas d eben excitar las slgt:ientes de manera apropiada sin lo cual Controles y conexiones usadas no tendremos slncrQnis6n la visua{jzación de las Señales después del separador mo o' tampoco defleformas de onda. d6 sincronismo, xl6n, seg(n el coso. AnaDeemos los etapas separpqqrnente: . a) o,R_I'UC~ ~o (lzontal 1 ¡-~ ~ J En kj\ flgura 5 tenemos Ln clréulto tlplco de un ,.~ televisor translstorlzado 1 ose. _ _ T de e tapa de solide .w . horizontal. ¡ ""'11 Lo primero etapa es un S"LIIM~, n ya"," oscilado r ga tlllado, o 560n sea, un oscllador que opero sin cronIza do con la set"lal del separador, de modo que ,, haya coincidencia de las llneos obtenidas en lQ'n la transmisl6n con las líneas que deben se( reproducidos en 10 posición adecuoda. los fOfmos de onda en los diversos puntos de la primera etapa se muestran en lo figua
la mayorfa de los diagramas d e; televisores pro pordonan estas formas de onda, lo que faclUto bastante el trabajo del técnico reparador. lo ausencia de ser'loles o Incluso lo deformacl6n de lo señal en este punto roica que debemos verificar los etapas anteriores. ' Después del transistor ya tenemos lo se~ racl 6n de los dos sa!\ales con las formas, de oAéIo IMI~ . . codos en la flgua 3. l a componente horizon tal de 21~VfOIV l S.625Hz va hacia las e tapas de de fle xl6 n
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Etapa de deflex/ón horizontal hasta el flyback con formas de ondas tlpicas.
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la senal obtenida no es muy aguda y de Intensidad relativamente pequer"la. pu-
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Formas de onda en el circuito.
dlendo ser fócllmente visualizada en el osciloscopio. Una deformaCIón en esta señalo pérdida de Intensidad debido a problemas !=In la etapa puede significar la pérdida del sincronismo horizontal, como sugiere la figuro 7. los pulsos de sincronismo horizontal obtenidos en esto etapa pasan por un segundo circuito que modifica su formo, volviéndolos
Etapa Clase e usada para obtener pulsos agudos de sincronismo.
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Driver y salida de una etapa de deflexión horizontal.
74
ITlÓS agudos, según muestro la figura 8. Finalmente. tenemos la etapa de excitación de la sef'lal que debe alimentar la sanda horizontal. Estas etapas, d~ver y salida aparecen en la figura 9. El diagrama tomado como eJemplo es tradicional usando transistores comunes. Existen aparatos en que las diversas etapas pueden estar contenidas en un único chip, quedando apenas las funciones de potencia con trar".sIstores. Tenemos también el caso en que hasta las funciones de potencia ya estón incluidas en el chip, lo que puede dificultar el acceso a diversos puntos donde serlo Interesante obse rvar las formas de onda. Lo Importante es que en 'la saUda horizontal tendremos pulsos agudos de gran Intensidad. En nuestro circuito, la amplitUd de estos pulsos llega a los 5ODvolt, según muestra la figura lO. Para visualización de estos pulsos el técnico debe tener cuidado eligiendo la banda apropiada de sensibilidad, de modo de no tener problemas de sobrecarga de los circuitos de entrada de su aparato. la visualización de los pulsos de salida horizontal permite realizar un buen diagnóstico de problemas en este circuito, Veamos cómo proceder al análisis de defectos tomando por base las formas de onda en esta eta-
pa. La amplitud de la señal obtenida en esta etapa determina el ancho de la imagen, pues influye directamente en la deflexlón. En la figura 11 tenemos dos oscllogramas que muestran la condición en que la ser"lal está
EL
CJoSC:IL C'>Sc::.C:>P IC'>
b) Denexión vertical En kJ figura 104 tenemos LI1 circuito tIpIco de eta¡::xl de procesamiento vertical de sertal en un televisor transistorlzado. Esta etapa tiene por elemento final el Yugo Cyoke") que es una bobina de deflexlÓll. Esta bobina crea el campo magrtétlco que deflexlona el haz de electrones para abrir la imagen en el sentk:Jo verficd. la forma de onda de la señal de esta bo~na determina la linealidad de lo Imagen y su amplitud determina lo altl.xa, como sugiere la figura 15. Analizamos el funcionamIento de las etapas del televisor que tomamos como ejemplo; recordamos que en muchos a¡::xlratos modernos estas funciones son disponibles en un único circulo Integado o In-
normal y que tiene amplitud Insuficiente o deformacl6n que causa fal ta de ancho (estrechamiento) de la Ima-
gen.
S! el capacitar en la base del transistor Q18 presenta un problema de abertura, por ejemplo, la forma de onda podró ser alterada en el punlo Indcado en la figura 12. En la tiglJ'O 13 tenemos e! patrón normal y la deformación que ocurre por problemas en el capadtor. Pulsos de alta tensIón en el coModificaciones en la amplilector del transIstor d9 salida hotud y formas de' ondas de las rizontal, ser"laJes de las diversas etapas Indican problemas con los componentes los que d eben ser verificados por los medios tradlclOf"lClles. Una vez ocompaflodas los formos de onda hasta lo etapa en que aparecluso en pocos Integrooos. ce lo anorma~dad. usamos e! l a primera etapa también multrmetro inicialmente para consiste en un oscilador gaftmedir tensiones en lo s elementos activos (válvulas y liado, nOHnalmente LI1 mt..i1ivlbrador astable donde el distransistores). MSOCON paro externo es ajustado por A partir de esas mediciones _ INS.UFICIENTE medIo de un potenciómetro llegamos entonces a los comque deriva parte de la ser'lal ponentes que presentan prof - , --j de sincronismo, del separador blemas. Es importante obserde sincronismo. var que en esta etapa las formas de of'lda de este encontramos e! sector de Muy Pulsos con amplitud Insuficiente oscilador son las que apareAlta Ter\Sl6n (MAl) del televicausan el "cierre" de la jmagen. cen en la flgtJo 16. sor, donde el cnólisis de los forComo necesitarnos lJ)(] señal mas de onda con el oscilosdiente de sierra para la denexión, podemos reticopio debe hacefse solamente si d isponemos de rarla del emisor de! transistor, como muestra el U'lO punta especial. Como en general los p!"obIe· mas pueden ser observados por otros medios, el diagrama. Vea que las alteraciones en los componentes oscIloscopio no es tan usado después del transde este cIrcuito pueden afectar tanto la ampliformador de salida horizontal (flyback). tud de la saflol como la formo de onda lo que se visualizará fácilmente en el osciloscopio. Una deformocl6n afecta la Ilneak:lad verHcal, como muestra la tlgtJa 17 y uno dteraclón en la amplitud puede modificar la altura de la Imagen. la ser.al obtenida en esta etapa debe ser nneallzada a l móxlmo en las 000 e t apas siguientes que PAOOLEMA también aumentan su intensida d al punto de que pueda excitar la bebino deflectora (yugo). Capacitor con problemas 9n una Problemas en la etapa de salida Un tipo importante de etapa de salida horizontaL horizontal.
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circuito de salida vertical a considerar es el que se muestra en la figura 18 que no usa trar.sformador. Su principio de funciona~ miento es el mismo de las etapas de salida en simatria complementarla usa~ da en amplificadores de audio. De la misma forma que la anormalidad de funclo~ namlento de la etapa de audio produce dlstorslo-
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ALTURA REDUCIDA
Forma de onda en el punto X de la figura 14.
Una etapa de salida vertical translstorlzada.
nes de sonido, una anor~ malldad de esta etapa produce distorsiones en
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etapa. Un translstOf' en corto o un copocltOf abierto causan estos p roblemas. Mediciones de tensión detec ta n problemas co n transistores, pero en el caso de c apacitares debemos verificar la presencio de lo senal antes y después del c apacitar.
Conclusión NO~III"'"
Según podemos percibir en los lecciones en que Pérdida de altur8 por la trotamos el uso del oscllodeformación y pérdida de informaciones extroldas copio en la reparoclón de amplirud dflla señal vflrlical. con el osciloscopio. lV, el mismo se comporta como un "seguidor de señales "de óptimas caracterfstlcos. Acompaoondo los sei'lales e tapa por e tapa po"00 A LO. SolUOA O"' DE VIDEO demos comp arar formas de onda e in te nsidades según un patrón o riginal f/Z lZ d ictado por el fabricante. Sin embargo, mós que en el caso de Un seguidor de aud io en que lo evalua~lZO "o. ción del estado de los circ uitos es m ás d lffcll pues sólo tenemos·hdlcoclones "UI de distorsión, a usendo de seool o p resendo de señal. en el coso del oscilosOlstorsiones dll señales copiO podemos extraer rectangulares. muc has Informacion es adic io nales (figura 20) . Este probleCon e l osciloscopio, por el tipo de deformación ma puede rxesentada por una formo de onda, podemos Etapa ~ salida vflrtlcal ser ocaslolegar 0 1componente defectuoso. lo que represin transformador. nodo por sentó algo mós. Mientras tanto, es preciso saber espiras e n Interpretar las defor maclo~s. co rto en Según estudiamos en ~ lecciones en que tratabobinas , mas los ampMtlcodores de audio, como los concapacitarás figuraciones se repiten, los deformoclones puealterado$ o aen ser ana Ñzados en los mismos términos. con tugÓ~. AsL capacitores a lterados causan modlficadoCa pa c lto nes en una sei'lOl rectangular como muestra la BN«l#o res abiertos figlJ(o 21. NEaM ' • en el circuiEn 10 mismo figura mostramos las alteraciones to de desoque un capacltor o lterado causo en una semi cop lamlentriangular. Vea q ue el ' estudlo de lo que ocurre to o Incluso. con una sei'lOl de su fo rmo de onda se puede Problema causado por la quema de' f II t r o d o hacer basándonos en lo que conocemos de uno de los transistores dll salida. pueden ser electrónico fundamenta l. detectados por las formos de arda en LIl c irculEn lo pró~ma lección continuaremos tratando too el uso del osc llascQpió en otros apara tos como • Ausencia de semi por ejemplo los gft;lbadores de video y cómaras CompoMntes en corto o totalmente abiertos que en muchos aspec tos poseen semejanzos pueden impedir el pasaje de la ser"la l de una . '.. con los teieviSOfes. O .
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