saber electronica 126

SSAABBEERR

EELLEECCTTRROONNIICCAAEDICION ARGENTINA

EDITORIALQUARK

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00126

RADIOARMADORPUENTES PARA MEDIDASDE PRECISION

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MONTAJESDETECTOR DE MOVIMIENTOSEALIZADOR SONORO PARA JUGUETESCONVERSOR DE POTENCIA DE SALIDA AJUSTABLE DE 1 A 32VPREAMPLIFICADORSINTONIZABLE DERF DESDE500KHZ HASTA2GHZ

ISSN: 0328-5073

$6.50 / Ao 11

/ 1997 / N 125

ISSN: 0328-5073

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ELECTRONICA Y COMPUTACIONAUTOMATISMOS EN EL ROBOTPATHFINDER

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DEL DIRECTORAL LECTOR

E D I C I O N A R G E N T I N A - N 126 DICIEMBRE DE 1997

Director Ing. Horacio D. Vallejo

ProduccinPablo M. Dodero

EDITORIAL QUARK S.R.L.Propietaria de los derechosen castellano de la publicacinmensual SABER ELECTRONICARIVADAVIA 2421, Piso 3, OF. 5 - Capital(1034) TE. 953-3861

Editorial Quark es una Empresa del Grupo Editorial Betanel

PresidenteElio Somaschini

StaffTeresa C. JaraHilda B. Jara

Mara Delia MatuteEnrique Selas

Ariel Valdiviezo

Distribucin: Capital

Distribuidora Cancellaro e Hijos SH301-4942

InteriorDistribuidora Bertrn S.A.C.

Av. Vlez Srsfield 1950 - Cap.

UruguayBerriel y Martnez - Paran 750 - Montevideo -

R.O.U. - TE. 92-0723 y 90-5155

ImpresinMariano Ms, Buenos Aires, Argentina

La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notasfirmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son alos efectos de prestar un servicio al lector, y no entraan respon-sabilidad de nuestra parte. Est prohibida la reproduccin total oparcial del material contenido en esta revista, as como la indus-trializacin y/o comercializacin de los aparatos o ideas queaparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones le-gales, salvo mediante autorizacin por escrito de la Editorial.

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EDITORIALQUARK

ESTE MES, EL EDITORIAL LO ESCRIBE UD.Bien Amigos de Saber Electrnica, nos encontramos nuevamente en las pginas denuestra revista predilecta, para compartir las novedades del mundo de la electrnica.Sin dudas, ste ha sido el editorial que a priori ha sufrido ms modificaciones, entre loseditoriales que recuerdo...Por un lado pens que deba dedicrselo a los MAESTROS, pues me siento identificadocon quienes desde su lugar de tareas luchan denodadamente para reivindicar sus dere-chos en aras de una mejor enseanza. Por otra parte, se me ocurri que debiera hacerun balance de lo realizado durante el ao, pero desist de la idea porque creo que dichobalance lo realizamos mes a mes, para que Ud. siga teniendo el mejor material. Tam-bin se me ocurri que lo mejor sera destacar su presencia en la revista y agradecer atodos los que confiaron en ella, a los que se asociaron al Club y permitieron, de estamanera, que podamos contactarnos con todos Uds. en diferentes lugares de nuestro terri-torio a travs de las Jornadas de Electrnica.Sin embargo, creo que todos estos pensamientos son ingratos con Ud.: la verdaderaALMA de la revista. Por ello creo que lo mejor es que Ud. escriba Su Propio Edito-rial, para lo cual he dejado el correspondiente espacio.Gracias por su colaboracin y que pase junto a los suyos, muy Felices Fiestas

Ing. Horacio D. Vallejo

Por:

SECCIONES FIJASDel editor al lector 3Seccin del lector 71Fichas de coleccin de Circuitos Prcticos 73Fichas Interactivas 79

ARTICULO DE TAPA Seguidor de sealespara reparacin de PC 6

MONTAJESSealizador sonoro para juguetes 15Conversor de potenciade salida ajustable de 1 a 32V 18Preamplificador sintonizable de RF 23Detector de movimiento 28

LANZAMIENTO EXTRAORDINARIOElectrnica Aplicadaal Diseo de Circuitos Electrnicos 31

TECNICO REPARADORMemoria de reparacin:cmo se debeencarar el mantenimiento de un DVD 37Curso de TV color: la etapa de saliday las fuentes auxiliares (Conclusin) 41

ELECTRONICA Y COMPUTACIONAutomatismos en el robotenviado a Marte Pathfinder 46

SEGURIDADImplementacin de un controlde acceso a edificios 50

AUDIOEquipos de audio HI-FI 1997-1998 61

RADIOARMADORPuentes para medidas de precisin 65

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EDITORIALQUARKAo 11 - N 126

DICIEMBRE 1997

NUESTRANUESTRADIRECCIONDIRECCION

AV. RIVADAVIA 2421, PISO 3, OF.5TEL.: 953-3861

HHH OO RR AA RR II OO DD EE AATT EE NN CC II OO NN AA LL PP UU BB LL II CC OO

EXCLUSIVAMENTE DE LUNES A VIERNES DE

10 A13 HS. Y DE14 A17 HS.

6SABER ELECTRONICA N 126

A R T I C U L O D E T A PA

SEGUIDOR DE SEALESPARA REPARACION

DE PC

Para reparar una PC no es necesario poseer conocimientos decomputacin, sino conocer cmo est compuesta. La diferenciafundamental entre las computadoras y un equipo electrnico bsi-co (TV, Audio, Radio, etc.) consiste en que manejan seales digita-les de muy alta frecuencia. En este artculo explicamos cmo es laestructura bsica de una computadora para saber cules son losbloques que la integran, cmo funciona un microprocesador ele-mental, para que pueda adquirir prctica de reparacin en siste-mas comunes y damos el montaje de un seguidor de seales dealta frecuencia para que pueda efectuar la bsqueda de defectos.

Por Horacio D. Vallejo

Desde que han apareci-do las computadoras,se ha conseguido re-ducir diferentes bloques internosa un solo circuito integrado que,al comunicarse con circuitos pe-rifricos, permite realizar un sin-nmero de operaciones almace-nadas en un programa internoque es ejecutado a partir de da-tos que se ingresan desde el ex-terior. Al sistema as formadosuele denominrselo "Computa-dora", la cual est integrada porcinco elementos a saber:

a) Un Procesador o Micro-procesador (P): es el encargadode ejecutar operaciones, estable-ciendo sistemas de prioridad enfuncin de un programa internoalmacenado en memorias.

b) Una memoria de lecturay escritura o memoria de ac-ceso al azar (RAM): donde sue-len almacenarse los programas aejecutar y los datos que debenser procesados.

c) Una memoria de lecturasolamente (ROM): que es aqullaen donde se almacena el progra-ma inicial que le indica al micro-procesador qu es lo que debehacer desde el momento en quese enciende el equipo MICRO-COMPUTADOR. El microprocesa-dor no puede cambiar los datosalmacenados en ROM pues si aslo hiciera, el P no sabra qu eslo que tiene que hacer.

d) Un reloj (CK): que el que vaa definir las secuencias en que sevan a ejecutar los diferentes pa-sos. Sincroniza todas las opera-ciones a realizar.

e) Un dispositivo de entra-da y salida (I/O): es el encarga-do de llevar informacin desde yhacia el P con respecto a siste-

mas perifricos (teclados, panta-llas, impresoras, disqueteras,etc.).

Por todo lo dicho, el micropro-cesador debe manejar un montnde lneas que permitan decir conqu elementos externos al micro-procesador se est trabajando(bus de direcciones) y otro tantoque permita cargar datos o arro-jar resultados a los elementosperifricos seleccionados desde elbus de direcciones. Estas lneasque transportan los datos se de-nominan bus de datos.

En la figura 1 se grafica unsistema microcomputador bsicoy se detalla la ubicacin de los 5bloques recin mencionados.

El microprocesador, que efec-ta el control de proceso, sueledenominarse CPU aunque enrealidad la CPU es ms amplia ycontiene el microprocesador.

Este chip es un bloque mono-ltico de unos cuantos milmetroscuadrados de superficie, en elcual se ha incluido la mayora delos circuitos bsicos de los anti-guos ordenadores. El materialbase es el silicio y para que el

lector tome conciencia de las di-mensiones que se manejan, loshilos que unen la pastilla con lospins de contacto tienen dimen-siones del orden de los 20 micro-nes (un micrn es la milsimaparte del milmetro). Para queentienda mejor, hasta hace unosaos, un microprocesador muyempleado era el 6800 de Motoro-la o, el Z80 de Intel, luego vienie-ron las computadoras tipo PC(personal computer = computa-dora personal), as se sucedieronlas XT, AT con microprocesado-res 386, 486, 586, Pentium...hasta llegar a las "vedetes" de laactualidad que son la serie MMX.Sin embargo, en todos ellos, elprincipo de funcionamiento es elmismo, variando las prestacio-nes, la cantidad de bits que ma-neja cada palabra de procesa-miento, la velocidad deprocesamiento, etc.

En este pequeo "bloquecitode silicio" (microprocesador) seintegran miles de transistoresque forman la circuitera de laCPU (unidad de procesamientocentral). Si bien existen transis-


P RAM

ROM

I / O

CK

RELOJ

MICROPROCESADOR

BUS DE DATOS

MEMORIA DELECTURA/ESCRITURA

MEMORIA DELECTURA SOLAMENTE

PERIFERICOS

SISTEMA DE ENTRADAY SALIDA DE DATOS

BUS DE DIRECCIONES

1

S E G U I D O R D E S E A L E S P A R A R E PA R AC I O N D E P C

tores bipolares, la ma-yora de ellos son MOS(metal-xido-semicon-ductor).

Dicha pastilla juntocon los terminales decontacto se alojan enuna cubierta plstica,presenta una aparienciaexterna como la de la fi-gura 2.

Debe tenerse encuenta que el P slo es capaz dehacer lo que el indique el progra-ma interno almacenado en lamemoria. Recuerde que unacomputadora no es un ser supe-rior qe puede pensar, solamen-te hace lo que se le dice que ha-ga, si bien lo hace muyrpidamente (determinadas ope-raciones pueden realizarse en al-gunos microsegundos).

Los bloques internos de unmicroprocesador son:

a) Unidad Aritmtica Lgi-ca (ALU): es el lugar donde seefectan todas las operacionesaritmticas como sumas y restasy todas las operaciones lgicascomo and, or, etc.

b) Registros: son celdas dememoria destinadas a almacenardatos temporalmente, como porejemplo, el registro de estado decondiciones que indica cul es elestado operativo del microcom-putador en ese momento.

c) Decodificador de Ins-trucciones: en l se analiza lainformacin instruccin por ins-truccin, del programa que in-gresa.

d) Pila (stack): es un bloquede registros donde quedan alma-cenadas ciertas direcciones deprograma necesarias para el mi-croprocesador con el objeto deejecutar un programa.

e) Contador de Programa(PC): es el que indica al micro ladireccin de memoria donde seest ejecutando el programa.

f) Seales de Control: aquse manejan las seales de reloj,seales de acceso a memoria, se-ales de interrupcin de progra-ma, etc.

g) Buses (grupos de lneas):existen, como se mencion, dosbuses, uno es el de datos pordonde entra y sale la informaciny el otro es el de direcciones don-de se seleccionan elementos ex-ternos (memorias, perifricos,etc.) con los que se va a trabajar.

Los datos son palabras digita-les denominadas bytes (se pro-nuncia baits) compuestas de unaserie de bits. Segn la cantidadde bits que formen un byte se ca-racteriza al microprocesador. Hoyen da son comunes los P de8,16 y 32 bits.

El viejo P 6800 es un micro-procesador de 8 bits mientrasque el 8086 es de 16 bits y la se-rie de microprocesadores Pen-tium maneja 64 bits.

En kits de evaluacin educati-vos, para prcticas y/o procesos,se emplean normalmente micro-procesadores de 8 16 bits,mientras que para uso profesio-nal se emplean los de 32 bits porsu fcil programacin y el gran

nmero de instruccio-nes que admiten (verSaber N 123).

En cuanto a la capa-cidad de direcciona-miento de un 6800,normalmente es de 216bytes, lo que en la jergatcnica se conoce como64kbytes (1kbyte =1024 bytes, luego64kbytes = 65.536 by-

tes). Esto quiere decir que pue-den seleccionarse lneas de me-moria que manejen datos por untotal de 65.536 cada una, com-puesta por una palabra de 8,16 o32 bits, segn el micro.

Para seleccionar 64kbytes ha-cen falta, entonces, 16 lneas dedireccionamiento, las cualescomponen el bus de direcciones.

Debe aclararse que puede ex-tenderse la capacidad de direc-cionamiento del micro emplean-do las denominadas banderitaso flags lo que complica la pro-gramacin y hace ms lento elprocesamiento.

Cada microprocesador manejaun set de instrucciones y la can-tidad de instrucciones que mane-ja habla del potencial de la uni-dad. La cantidad deinstrucciones que componen elset est en relacin directa con lacantidad de lneas que componenel bus de datos, por ejemplo, unmicro de 8 lneas de datos puedetener como mximo 256 instruc-ciones (28 = 256).

Otra caracterstica importantea tener en cuenta al estudiar unP es su velocidad de procesa-miento. Dicha velocidad quedadefinida por la frecuencia del re-loj (CK) con un mximo especifi-cado por el fabricante y tiene re-lacin directa con el tiempo que



2

tarda en ejecutarse una instruc-cin.

La velocidad va desde 10MHzhasta 200MHz en los ms rpi-dos. Puede detenerse el progra-ma que se est ejecutando a tra-vs de lneas de interrupcioneslas cuales pueden activarse encualquier momento debido a al-gn proceso previsto con antela-cin.

Por ejemplo, cuando a travsde una lnea se recibe un pedido

de interrupcin, el micro terminade ejecutar la instruccin que es-taba llevando a cabo y atiende deinmediato dicha interrupcin.Existen varios tipos de interrup-ciones segn el microprocesadorde que se trate.

En cuanto a la cantidad de re-gistros internos (acumuladores ode almacenamiento) podemos de-cir que el chip ser ms poderosocuanto ms registros posea. To-dos los micros poseen un registro

auxiliar: el status o registro deestado que, segn se ha mencio-nado, indica el estado del P enese momento y normalmente secompone de 8 bits,16 bits 32bits.

Todos los micros poseen ade-ms una RAM interna denomina-da Pila o Stack muy til en laprogramacin, especialmentecuando se desea llamar a las de-nominadas subrutinas.

Para ejemplificar lo expuestohagamos una breve descripcindel "patriarca de los micros" elconocido P 6800 de MOTORO-LA. Se trata de una pastilla en-capsulada en un chip de 40 ter-minales con 6 registros internos:

1. Acumulador A (A)2. Acumulador B (B)3. Registro Indice (x)4. Contador de Programa (PC)5. Registro Puntero de la Pila

(SP)6. Registro de Cdigo de Con-

diciones

En la figura 3 se ilustra la dis-tribucin de terminales indicn-dose con flechas el sentido deflujo de la informacin en cadacaso. En dicha figura se observaque los terminales 35 y 38 que-dan sin conexin.

Hagamos una breve descrip-cin de las funciones que se rea-lizan en cada uno de los registrosinternos del microprocesador.

1 Acumulador A (A): es unregistro de almacenamiento tem-porario de informacin de 8 bitsque emplea la ALU (Unidad arit-mtica lgica) para efectuar lasdistintas operaciones.

2 Acumulador B (B): aligual que el acumulador A es un



1 1 H I N Z V C

bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ARRASTRE DESDE EL BIT 3 AL 4

MASCARA DE INTERRUPCIONES

SE PONE EN 1 SI EL RESULTADO ES NEGATIVO

SE PONE EN 1 SI EL RESULTADO ES CERO

OVER - FLOW

SE PONE EN 1 SI HAY ARRASTRE

4

3

registro de almacenamiento tem-porario de 8 bits que trabaja encomunicacin con la ALU.

3 Registro Indice: este re-gistro ocupa 2 bytes (16 bits),por lo tanto para acceder a lhacen falta 2 lneas de direccio-namiento y se emplea especfi-camente para cambiar direccio-nes en la ejecucin de unprograma, cuando se est utili-zando el modo de direcciona-miento indexado.

Es posible incrementarlo, de-crementarlo, cargarlo con dosposiciones de memoria o compa-rarlo con algn valor especificadopor programa.

4 Contador de Programa:es tambin un registro de 16 bitsque indica cul es la direccin dela prxima instruccin a ejecu-tarse. Su valor se incrementa ca-da vez que su contenido setransfiere a la barra de direccio-nes.

5 Registro Puntero de laPila: es uno de los registros mscomplejos del P. Tiene una lon-gitud de 16 bits y contiene la in-formacin de la direccin en quese encuentra el PC y el estado delos dems registros del P cuan-do ste debe realizar otras fun-ciones, como por ejemplo atenderuna interrupcin o saltar a unasubrutina.

Esto se hace porque al aten-der una interrupcin y terminarde ejecutarla, el microprocesadordebe cargar el registro PC con ladireccin que tena anteriormen-te, con el objeto de continuar conla ejecucin del programa.

La direccin almacenada en elregistro es la direccin de co-mienzo de un conjunto de posi-ciones de memoria ubicadas con-secutivamente en RAM, en las

que se almacenan los contenidosde los diferentes registros segnel orden de la Tabla I.

Una vez que se desea recupe-rar la informacin, el punterovuelca los contenidos de la piladesde la ltima informacin al-macenada, y se decrecentar au-tomticamente.

6 Registro de Condicio-nes: es un registro de 8 bits quese emplea para atender a las ins-trucciones de bifurcacin en unprograma tal que pueda decirleal micro si debe romper la se-cuencia de ejecucin de las ins-trucciones que conforman el pro-grama. Por lo dicho, se entiendeentonces, que segn la instruc-cin que se est ejecutando seproduce una bifurcacin o no deacuerdo con el estado de los bitsde este registro.

En la figura 4 se observa elcontenido de este registro dondepuede apreciarse que los bits 6 y7 permanecen siempre en 1 y,por lo tanto, no son nunca con-sultados.

El bit 0 se conoce con la le-tra C y es el bit de arrastre, elcual adopta el valor 1 si se pro-duce un arrastre en el bit mssignificativo del resultado de laoperacin ejecutada.

El bit 1 se conoce con la le-tra V y es el bit de desborde(OVER FLOW) el cual se pone en

1 si se produce un desborde dela capacidad del acumulador encomplemento a 2.

El bit 2 se conoce con laletra Z y es el bit de cero elcual toma el valor 1 si el re-sultado de una operacin arit-mtica es 0.

El bit 3 se conoce con la le-tra N y es el bit de negativo elcual toma el valor 1 si el resul-tado de una operacin aritmticaes negativo.

El bit 4 se conoce con la le-traI y es el bit que correspondea la mscara de interrupciones,tal que cuando toma el valor 1se inhiben todas las entradas deinterrupcin enmascarables(IRQ). Este bit se pone en 1 atravs de una instruccin que enel caso del 6800 corresponde aSEI.

El bit 5 se conoce con la le-tra H y es el bit denominado dearrastre intermedio que se poneen 1 si en ciertas operacionesaritmticas se produce un arras-tre desde el bit 3 al bit 4 del re-sultado.

Dadas algunas caractersticasbsicas de los microprocesadoresvamos a sintetizar cmo operan:

Digamos que para la ejecu-cin de un programa el P poseeel contador de programa que esel registro encargado de apuntarla direccin de memoria de los



Tabla 1

direccin del Puntero de Pila Byte Inferior del contenido PC(direccin del Puntero de Pila) - 1 Byte Superior del contenido PC(direccin del Puntero de Pila) - 2 Byte Inferior del contenido x(direccin del Puntero de Pila) - 3 Byte Superior del contenido x(direccin del Puntero de Pila) - 4 Contenido del acumulador A(direccin del Puntero de Pila) - 5 Contenido del acumulador B(direccin del Puntero de Pila) - 6 Contenido del Cdigo de Condiciones

bytes de instruccin para decodi-ficar la instruccin.

Al comienzo de cada instruc-cin se debe leer el primer bytede dicha instruccin, para ello elcontador de programa (PC) debeestar direccionado en la posicinde memoria en que se encuentra;por sealizacin interna, este by-te entra al P por el bus de datosal registro de instruccin parainterpretarse mediante el decodi-ficador; luego de esto el PC se in-crement en una unidad. Si lainstruccin posee ms de un by-te entonces se trae desde la posi-cin de memoria que indique elPC, el segundo byte va bus dedatos. Si la instruccin es de tresbytes se volver a repetir el pro-ceso.

El tiempo que tarda en ejecu-tarse cada instruccin viene es-pecificado en el SET dado por elfabricante. Una vez que los bytesde la instruccin estn en el P,ste procede a ejecutarlos paraluego ir a buscar el byte de la po-sicin de memoria que est indi-cando el PC.

Es decir que en la decodifica-cin de una instruccin hay dostiempos claves: un tiempo debsqueda y un tiempo de ejecu-cin, los cuales son controlados

por las seales internas queabren y cierran registros y busesde acuerdo con el ritmo impuestopor el reloj del sistema.

Ahora bien, un microordena-dor por si slo no sirve para nadasi no posee un programa paraser ejecutado: el denominadoSOFTWARE. El programa es unconjunto de instrucciones elabo-radas concienzudamente por unhombre (programador). Una vezcargado (puesto en memoriaRAM) dicho programa, el ordena-dor ejecutar una a una las ins-trucciones.

El programador, basndose ensus conocimientos elabora unprograma que al ser introducidoen el P junto con los datos, daun resultado. De no ser por elcomputador, al programador lehubiera llevado mucho tiemporesolver el problema y adems,con la posibilidad de cometererrores.

Sin embargo, la tarea del tc-nico no consiste en programar,sino en reparar las posibles fa-llas. Por eso, no profundizamosen este tema, aclaramos quenuestra intencin es seguir brin-dando informacin de los microsque conforman las configuracio-nes actuales de las PCs.

En la figura 5 se da un esque-ma de la interaccin entre elhombre y la mquina. All se ob-serva que, frente a un problema,el programador, utilizando cono-cimientos y su poder de anlisiselabora un programa que es car-gado junto con los datos del pro-blema al ordenador y luego deprocesar la informacin la m-quina arroja un resultado.

Como dato tcnico podemosagregar que al poner en marchala computadora, el procesador vaa la direccin de comienzo en lamemoria en donde debe haber si-do cargada la primera instruc-cin del programa. Luego el Plos ir ejecutando secuencial-mente hasta la finalizacin delprograma para luego arrojar losresultados.

Este ha sido un pantallazopara que el lector tenga una ideadel papel que cumple un micro-procesador en la ejecucin de unprograma.

La Reparacin de una PC

En base a lo explicado, propo-nemos el armado de un seguidorde seales para los circutos digi-tales de frecuencias altas, dividi-mos su frecuencia de tal maneraque sta caiga dentro de la ban-da auditiva.

Si dividiramos por 16.000una seal de 150MHz de una PC,dicha seal caera en una fre-cuencia de 9kHz aproximada-mente y podr ser escuchada enun parlante. Si la frecuencia fue-se de 8MHz, la divisin por 16mil arrojara una seal de500Hz, que de igual manera se-ra escuchada por un parlante.



PROBLEMA

PROGR

AMADO

RPROGRAMA

ORDEN

ADOR

ANALIS

IS

CONO

CIMIEN

TOS

SOLUCION

DATOS DEL PROBLEMA

5

Aunque si la seal tiene unafrecuencia menor, alrededor de50kHz, se hara una divisin porun cociente menor, por ejemplode 8, y sta bajara aproximada-mente a 6kHz, pero sin tenerproblemas para su audicin.

As solamente habr que am-plificar la seal para que se pue-da escuchar.

Si contamos con un divisorprogramable de frecuencia sepuede seleccionar un "cocien-te" menor para la divisin dela seal digital y luego poderamplificar la seal de audioresultante.

Luego de leer la introduc-cin terica, comprender que

la PC maneja seales digitales.Las misma pueden localizarsecon un osciloscopio, pero no to-dos los tcnicos cuentan con unoy los que lo tienen pueden versecon el inconveniente del trasladoa las casas de los clientes. Por talmotivo, podemos contar con unaparato manual y de un costo

accesible que pueda detectar elnmero de terminal de un chip ode una seal digital, o las extre-midades de un cable de comuni-caciones que manejan seales di-gitales. El circuto propuesto esalimentando por la propia fuentede la computadora y se puedetransportar en una pequea cajaplstica.

Si observamos la figura 6, ve-remos que la base del proyecto esun circuto integrado CMOS4020, que radica en una cadenade flip-flops y forma un divisorbinario de 14 estados. Cada flip-flop maneja una seal y su fre-cuencia es dividida por 2.

En el caso del integrado 4020las salidas corresponden a Q1,Q4, Q5, Q6, Q7, Q8, Q9, Q10,Q11, Q12, Q13 y Q14. Nosostrosutilizamos en nuestro proyectosolamente las salidas Q4, Q6,Q9, Q12 y Q14.

En cada salida se tendr unaseal dividida en frecuencia, cu-yo cociente ser el que apareceen la tabla II. As por ejemplo,una seal de 16MHz que ingreseal circuito, a la salida de Q14 se-r de aproximadamente 1kHz.

Las divisiones son selecciona-das por una llave rotativa y elusuario puede llegar al valor ide-al que le d una seal audible enla salida segn la seal seguida.

El integrado 4020 es unCMOS que se puede alimentar

con 5V para opera con las se-ales digitales de una PC yasean procedentes de un inte-grado TTL o CMOS.

La seal de frecuencia bajaobtenida de la salida de 4020es conducida a un amplifica-dor de audio del tipo LM386,cuyo volumen puede ser ajus-tado con un potencimetro.



6

Tabla IINmero de Seal dividida por

Pata del Integrado

Q1416 384Q12 4 096Q9 12Q6 64Q4 6

7

El digrama completo del se-guidor se muestra en la figura 7.En la figura 8 vemos la disposi-cin de los componentes en laplaca de circuito impreso.

Para mayor seguridad y paraobtener seguridad en el cambio,los circuitos integrados podrnser montados en zcalos DIL.

La llave selectora S1 es de 1polo x 5 posiciones y podr serutilizado en un conjunto de dip-switches, aunque la persona quelo utilice tendr que tener pre-caucin para no cortocircuitarlas salidas del 4020.

Debe tener cuidado con laidentificacin de las polaridades,para que pueda preparar correc-tamente el instrumento, de modoque reciba 5V. La "masa", puedeser sacada de la fuente de la mis-ma PC, luego ella proveer el re-torno de la seal.

Para que uno pueda probar el

aparato aplquele una alimenta-cin de 5V y luego ingrese unaseal digital de alta frecuencia.

Si no se cuenta con una fuentepara dicha seal, se podr usarun circuito como el dado en la fi-gura 9. Este circuito genera unaseal de frecuencia superior a200kHz que es inaudible si es co-nectado en forma directa a la en-trada del amplificador. Uniendo lapunta de prueba del seguidor a lasalida del circuito y alimentandoa los dos circuitos con 5V de lamisma fuente, escucharemos se-ales de frecuencias cada vez msbajas a medida que cambiemosS2 para las posiciones de divisinde mayor cociente.

Comprobado el funcionamien-to, slo resta aprender a utilizar-lo en una PC. Para ello se unirla alimentacin a la fuente de laPC y luego se le colocar con pre-caucin la punta de prueba.

Remtase al circuito en blo-ques de la figura 1 y comprobarque en cada terminal de uninde los diferentes bloques se debecontar con una seal digital quedebe ser detectada con nuestroaparato. Si detecta que hay sealen los terminales de direcciona-miento de una RAM, por ejemplo,y no en los Buss de datos, signi-ficar que la misma est daada.Igual criterio se sigue para el res-to de los componentes.

Este departamento tcnico es-t preparando artculos para queconozca "en qu terminales" delos equipos comerciales debeefectuar cada medicin.



8 9

C1, 4020 - Integrado CMOSCI2- LM386 - Int. Amplif.D1, D2-1N4148 - Diodos de uso gral.R1- 10kR2 -10P1 - 25k - PotencimetroC1 - 220nF - PoliesterC2 - 47nF- CermicoC3-220 F - Electroltico por 16V.C4-100F - Electroltico por 16V.

VariosPlaca de circuito impreso, zcalospara circuitos integrados, caja paramontaje, conector de fuente de PC,puntas de prueba, parlante, etc.

LISTA DE MATERIALES

Seguramente recordarlos llaveros electrni-cos que responden unsilbido con un particular soni-do, de esta manera el usuariopuede localizar sus llaves. Es-tn compuestos por un circuitointegrado especial y su funcinconsiste en escuchar y respon-der.

El proyecto que proponemosemplea componentes discretos yse podra utilizar y embutir enrobots u otros juguetes, con llograr hacer unos juegos diver-

tidos para los nios, quienesobtendrn respuestas slo alsonido de su voz. Cuando seemita algn sonido con la voz,el robot responder: se escu-char un bip bien ntido.

Para montarlo es simple, esde fcil utilizacin y necesita deun nico ajuste.

Puede ser alimentado con pi-las o batera de 6 a 9V pues suconsumo es bajo.

En la figura 1 vemos el dia-grama esquemtico del circuito.El corazn del montaje es el cir-

cuito integrado CMOS 4069 quetiene 6 inversores digitales, loscuales se conectan para generar

M O N TA J E S


SEALIZADORSONORO

PARA JUGUETES

Hace un tiempo, los llaveros sonorosse hicieron famosos dado que res-pondan con la emisin de un silbidocada vez que se batan las palmasde la mano. Aprovechando el princi-pio de funcionamiento de esos apara-tos, diseamos un circuito que emiteun BIP, durante un segundo, cadavez que se capta un sonido cuyo tim-bre y volumen puede ser ajustadopor el usuario. Por estas caractersti-cas, el circuito puede ser incluido enjuguetes que slo respondern a lavoz del dueo


3

el sonido de la respuesta conun mini alto parlante piezoelc-trico. Para calibrar el circuitocoloque las pilas o la batera pa-ra alimentar el circuito, accioneel interruptor general y coloqueel trimpot a medio giro, si se lle-gara a disparar y emitir unbip, espere unos 5 segundospara comprobar que el sonidotermine.

Si esto ocurre hable cercadel micrfono, para tratar de te-ner una nueva respuesta, sereajustar el trim-pot, si estofuera necesario, hasta obtenerla sensibilidad deseada.

En el circuito de la figura 1no se ha previsto el control detimbre de voz y por ende, tam-poco aparece en el impreso de

la figura 2. Para conseguirlos,se debe colocar un filtro sintoni-zable por medio de una celdaRC que deber conectrse en se-rie con C1, tal como se muestraen el circuito de la figura 3,luego para realizar el ajuste, de-ber mover el cursor del poten-cimetro de 100k para que elcircuito slo responda a un de-terminado tono caractersticodel timbre de voz que uno de-see. Dems est decir que esteno es un ajuste fino, ya quepara conseguirlo se necesitarnvarias celdas como la dibujadaen la figura 3, ajustadas a valo-res de frecuencia levemente dis-tintos.

El montaje no requierecuidados especiales.

S E A L I Z A D O R S O N O R O


1

CI1 - CD4069 - Integrado CMOSD1, D2, D3 - 1N4148Q1 - BC548 - Transistor NPNR1, R3 - 4k7R2, R4 - 390kR5 - 1MR6 - 47kP1 - Potencimetro de 220kC1, C4 - 0,1F - CermicosC2 - 0,22F - CermicoC3 - 10F x 16V - Electroltico.C5 - 0,01F - Cermico

VariosPlaca de circuito impreso, gabinetespara montaje, micrfono electret, mi-crfono de cristal, interruptor simple,Potencimetro de 100k y capacitorde 22pF para el control de timbre devoz, etc.

LISTA DE MATERIALES

2

Si se tiene una baterade auto de 6V o 12V,es posible conmstruiruna fuente estabilizada de ten-sin variable a partir de estesimple conversor.

Por otra parte si un equipotiene una fuente de 6V o 12V yle agrega algn tipo de circuitoque funcione con una tensincontnua ms alta, con esteconversor podr encontrar unasolucin.

Nuestro circuito posee trespartes fundamentales: un eleva-

dor de tensin, un conversor yun regulador. La base del circui-to est en los dos primeros blo-ques cuyo corazn es el circui-to integrado TL497 de TexasInstruments, que tiene el dia-grama interno mostrado en lafigura 1.

Consiste en un regulador detensin conmutado con un ren-dimiento del 58% puede traba-jar con corriente de salida delorden de los 600mA.

En realidad, este integradoposee caractersticas sobresa-

lientes, a tal punto que puedeser controlado a partir de cir-cuitos TTL, particularidad queno es aprovechada en nuestroproyecto.

En la figura 2 se da el circui-to completo del conversor. El ca-pacitor C2 determina la fre-cuencia de operacin deloscilador interno que permitirla elevacin de tensin. ConC2 = 220pF, la frecuencia de os-cilacin hace que el ciclo activose ubique en torno de los 18s.

As mismo, el circuito inte-

M O N TA J E S


CONVERSOR DE POTENCIA

DE SALIDA AJUSTABLE DE 1 A 32V

Es muy frecuente que eltcnico se vea con la nece-sidad de contar con unafuente de alimentacin detensin variable con co-rrientes de hasta 600mAy tenga como nico recur-so una batera de autom-vil. Con este proyecto sepuede tener una tensinde salida ajustable entre1V hasta 32V, con lo cuales posible alimentar la mayora de los equipos electrnicos porttilesdesde una batera de 6V o 12V.


grado al que nos referimosacepta capacitores en la bandade 200pF a 2nF.

La configuracin bsica delTL497 utilizada en este caso.permite operar con tensionescomprendidas entre 4,5 y 12V,lo que permite el uso de bate-ras de automviles.

El punto de disparo del cir-cuito comparador y de la ten-sin de salida de dicho regula-dor se obtiene con el ajuste deP1.

La tensin de salida elevada(30V), se obtiene de la pata 6 yes enviada al circuito regulador

que se construye a partir delcircuito integrado L200C, quiedebe ser montado en un disipa-dor de calor, pues manejar co-rrientes del orden de los 600mA(si bien el TL497 tambin mane-ja corrientes altas, como prcti-camente no tiene tensiones dedisipacin, no debe manejaraltas potencias).

Se pueden utilizar otros re-guladores de tensin para estafuncin, tales como los clsicosTL085 o similares.

El regulador L200 permiteuna tensin de salida ajustablepor medio de P2.

C5, ubicado a la salida delregulador, se emplea como ele-mento de desacople.

XRF es un choque de 150Hy es el encargado de producir laalta tensin del circuito con susparticularidades de inductancia.

XRF puede ser un microcho-

C O N V E R S O R D E P O T E N C I A


1

CI1 - TL497 - Circuito integrado con-versor de tensin.CI2 - L200 - Circuito integrado regu-lador de tensin.R1 - 1R2 - 22kR3 - 1kR4 - 680P1 - Trimpot de 10kP2 - Potencimetro de 10kC1 - 220F x 25V - ElectrolticoC2 - 220pF - CermicoC3 - 470F x 50V - ElectrolticoC4 - 0,1F - CermicoC5 - 100F x 50V - ElectrolticoXRF - Choque - ver texto

VariosPlaca de circuito impreso, gabinetespara montaje, interuptor simple. disi-pador para el CI2, fuente de ali-mentacin o batera de 6V 12V, etc.

LISTA DE MATERIALES

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que comercial o se la puede fa-bricar enrollando unas 100 es-piras esmaltadas de alambre 30en un resistor de 100k x1/2W.

El montaje puede ser efec-tuado con la placa de circuitoimpreso, como lo vemos en la fi-gura 3. Para el montaje, debertener en cuenta que el conver-sor opera con frecuencias eleva-das; por lo cual, las capacida-des parsitas pueden modificarel funcionamiento.

Para la prueba, conecte a laentrada una batera de 6V o12V por 1A de corriente.

Habr que ajustar el trimpotP1 para lograr la mxima ten-sin de salida en la pata 6(aproximadamente 32V).

Luego habr que revisar labanda de regulacin del poten-cimetro P2.

C O N V E R S O R D E P O T E N C I A


3

Si se desea emplear unfrecuencmetro digitalpara medir la frecuen-cia de una seal, es probableque si la frecuencia es alta, lasensibilidad del instrumentosea tan baja que no alcancepara realizar la lectura. El apa-rato que proponemos permitepreamplificar las seales cuyafrecuencia se ubiquen en unrango comprendido entre

500kHz y 2GHz, de ms estdecir que la ganancia del circui-to disminuir en la medida queaumente la frecuencia, pero na-da impide emplear un tanque desintona que le permita trabajaren un rango de frecuencias pre-determinado por el operador.

El circuito ha sido diseadopara tener impedancias de en-trada y salida normalizadas en50, para que pueda ser em-

pleado en cualquier aplicacinde comunicaciones, razn por lacual, es conveniente utilizar co-nectores BNC para realizar losacoples de seal (estos conecto-res no aparecen en la foto depresentacin (arriba).

El circuito se puede utilizarpara preamplificar las seales atratar por un receptor. Para ellodigamos que este circuito poseeuna figura de ruido cercana a

M O N TA J E S


PREAMPLIFICADORSINTONIZABLE DE RFDESDE 500kHz HASTA 2GHz

Para muchas aplicacioneses necesario aumentar elnivel de seales de frecuen-cias variables, con el objetode poder medir su valor, o altener que tomar decisionesdentro de un sistema contro-lado. Proponemos el armadode un circuito preamplifi-cador que puede aumentarel nivel de cualquier sealde hasta 2GHz, que puedeser utilizado a la entrada de un frecuencmetro, para aumentar la sensi-bilidad de un receptor o simplemente para amplificar las seales com-prendidas dentro de una banda determinada.


3dB con lo cual, si no se lo sin-toniza, pueden haber problemasde intermodulacin por tratarsede un amplificador de bandaancha.

En la figura 1 se da el circui-to de nuestro preamplificador.

La seal ingresa por los capaci-tores C1 a C4 que son derivadosa masa por medio de diodos s-per rpidos (schotky), DS1-DS2.

Estos diodos evitan cualquiersobrecarga de entrada, y comoson rpidos, no importa la fre-cuencia. La amplitud mximaest limitada en algo menos que300mV.

La base del proyecto es unamplificador integrado de bandaancha llamado MAR6. Dichocomponente, muy comn en lascasas del gremio, tiene la incre-

ble ventaja de amplificar sea-les desde 1Hz hasta ms de2GHz, por supuesto que con ga-nancia cada vez menor en lamedida que aumenta la fre-cuencia. Si se desea amplificaruna seal determinada, se debecolocar en paralelo con la entra-da E un tanque sintonizado for-mado por una bobina y un ca-pacitor, a la frecuencia deseada,no importa el Q del circuito tan-que, en la medida que no resul-te definitiva la selectividad delcircuito. El integrado MAR 6 tie-ne cuatro terminales (E=entra-da, U=salida, M=masa, que sondos terminales) y su costo nosupera los $5 (vea la figura 2).

La seal amplificada de lapata U del MAR 6, alcanzar lasalida del preamplificador a tra-vs de los capacitores C8- C9.

El amplificador puede ser ali-mentado con una tensin de12V y el valor de la resistenciaR2 se calcula para hacer absor-ber al MAR.6 una corriente de

P R E A M P L I F I C A D O R S I N T O N I Z A B L E D E R F


1

CI1 - MAR.6 - Amp. de RF de gran an-cho de banda.Ds1, Ds2 - BAR 10 - Diodos schotkyR1 - 3k3R2 - 560C1, C3, C8 - 0,01F - CermicosC2, C4, C9 - 18pF - CermicosC5 - 2,2F x 16V - ElectrolticoC6 - 0,001F - CermicoC7 - o,1F - CermicoDL1 - Led 5 mm

VariosPlaca de circuito impreso, gabinetespara montaje, interruptor simple.Tanque de sintona calculado por eloperador (remitirse a Saber N 6, porejemplo), etc.

LISTA DE MATERIALES

3

2

Entrada

Masa

Salida

Masa

E U

15mA, sabiendo que en el ter-minal U, habr una tensin de3,5V.

V 12V - 3,5VI = _______ = _____________ =

R 560I = 15, 17mA

Si se quisiera alimentarlocon una tensin diferente, ha-bra que calcular el valor de R2,conforme a estas ecuaciones.

En el esquema elctrico de lafigura 2 vemos que la tensin dealimentacin tpica en la pata Use fijar en todo caso en 3,5 vol-tios. Para el montaje se empleaun impreso como el mostrado enla figura 3. Todos los componen-tes se sueldan directamente enel lado del cobre superior delcircuito. Para este armado seusar un soldador con puntamuy fina y estao bueno, dadoque el integrado amplificador

puede destruirse con facilidad.Tenga en cuenta que las

malas soldaduras limitarn lamxima frecuencia de operacin,por ejemplo, si no se utiliza unestao de buena calida, difcil-mente puedan conseguirsebuenos reultados por encima delos 400MHz.

A diferencia de lo que ocurrecon otros montajes, el MAR 6 esel primer componente que hayque soldar. Para eso habr queverificar que el punto blanco im-preso en su cuerpo est ubicadohacia el lado de los capacitoresC3 y C4. Los bornes BNC hayque fijarlos en el panel frontal delgabinete que debe ser metlico,

Este circuito es muy prcticocuando se deben medir sealesmuy dbiles, a tal punto que unfrecuencmetro o un osciloscopiono puedan captarlo.

El cable coaxil de entrada sepuede conectar directamente a lasalida de cualquier generador RFque tenga una impedancia de50; como alternativa sera bue-no tener la seal de RF por me-dio de un pequeo capacitorcermico de algunos pF.

Cuando se tiene una seal deuna etapa osciladora, esta capa-cidad podra cambiar la frecuen-cia generada; para que esto noocurra, se puede usar un acoplemagntico: se acercar una espi-ra a la bobina de la etapa oscila-dora o al cuerpo del transistor odel integrado.

Poniendo a la entrada delpreamplificador una antena dealgunos cm, se puede leer en elfrecuencimetro digital la fre-cuencia de transmisin de sutransceiver sin hacer ninguna co-nexin directa con el aparato.

P R E A M P L I F I C A D O R S I N T O N I Z A B L E D E R F


Si el espacio que se estmonitoreando para es-tablecer el pasaje deuna persona es interrumpidoaunque sea por un escaso tiem-po, el circuito de deteccin lopercibe y la alarma se acciona.

En ocasiones la instalacin ycalibracin de los dispositivosse tornan un tanto complica-das, ya que se necesita un per-fecto ajuste ptico entre el emi-sor y el receptor. Tambin habrque tormar en cuenta la canti-dad de luz que el ambiente tie-ne, para realizar la calibracin

conforme con el nvel de luz quehaya en el lugar. Un tercer pro-blema radica en que el circuitosuele ser caro y hasta complica-do de armar.

El circuito que proponemospuede ser usado en ambientescerrados o al aire libre, sin ne-cesidad de tener que calibrar untransmisor, funciona con cual-quier nvel de luminosidad, ydispara un sistema sonorocuando se detecta el pasaje deun objeto. Adems el circuito esfcil de armar y posee un con-sumo muy bajo.

El principio de funciona-miento es sencillo, dado que de-tecta cambios en la iluminacindel ambiente.

Utiliza dos sensores pticosque detectan el contraste delos niveles luminosos vistos poresos dos ojos, lo que le brindauna sensibilidad bastante alta.

Una ventaja del equipo con-siste en que se requieren sola-mente dos ajustes, luego de loscuales puede funcionar en cual-quier ambiente.

En la figura 1 vemos el es-quema de nuestro detector, que

M O N TA J E S


DETECTOR DEMOVIMIENTO

La mayora de los circuitosque detectan el paso deuna persona emplean sen-sores piezoelctricos, piro-mtricos, leds, etc. y todosellos suelen poseer un ajus-te complicado cuando for-man parte de un sistema dealarma. Basndonos enuna aplicacin de NationalSemiconductor, publicamosun circuito sencillo de exce-lente desempeo.


emplea dos circuitos integrados:un operacional 741 y un tempo-rizador 555.

El operacional funciona co-mo comparador, recibe las dosentradas las seales proceden-tes de los sensores pticos.

La calibracin del sistema dedeteccin se realiza por la regu-lacin de una red simple de re-sistencias.

Si se detectara al-guna modificacin,aparece un pulso enla salida del opera-cional (pata 6), el quese enva a un oscila-dor monoestable for-mado por el clsico555, cuya salida seaplica a un buzzerpiezo-elctrico de al-ta eficacia sonoradurante el perodo detemporizacin (10 se-gundos aproximada-mente, de acuerdocon los valores dadosen el circuito) .

El buzzer es reso-nador de estado sli-do con terminalespolarizados, funcio-

nar con una alimentacin de 3a 30V con corrientes muy pe-queas.

Para un buen funcionamien-to, conviene colocar los LDR ensendos tubos opacos de 5 mmde dimetro por 3 cm de largo,los caules se deben enfocar enla direccin en la que se deseedetectar el movimiento.

Para ajustar el equipo debecolocar los dos trimpots en posi-cin central, conecte la alimen-tacin y espere 5 segundos paraque la alarma sonora dispare.

Recuerde que elfuncionamiento sebasa en la compara-cin entre dos nive-les, si hay necesidadla alarma funcionarcon dos tubos queestn centrados endos direcciones dife-rentes.

Para controlar va-rios ambientes almismo tiempo, bas-tar con colocar va-rios conjuntos sen-sores en paralelo,conectarlos mediantecables blindados.

Cuando todo estajustado y equilibrado,cualquiera de los paresde ojos har funcionarla alarma.

D E T E C T O R D E M OV I M I E N T O


1

CI1 - Circuito Integrado 741CI2 - Circuito Integrado 555LDR1, LDR2 - LDRs decualquier tipo.R1, R2 - 12kP1 - Trimpot de 25kR3 - 470kP2 - Trimpot de 250kC1 - 0,1F - CermicoC2 - 10F x 16V - Electroltico.S1 - Interruptor simple.Buzzer - Buzzer piezoelctrico.

VariosPlaca de circuito impreso, gabinetespara montaje, batera de 9V yconector, tubo opaco para los sen-sores, etc.

LISTA DE MATERIALES

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EELECTRONICALECTRONICA AAPLICADAPLICADA ALAL DDISEOISEO DEDE CCIRCUITOSIRCUITOS EELECTRONICOSLECTRONICOS

Ing. Horacio Daniel Vallejo 31SABER ELECTRONICA N 126

LANZAMIENTO EXTRAORDINARIO

Electrnica Aplicaday Diseo con OperacionalesSiguiendo con la edicin de textos cuyo contenido satisfa-ga los programas de los establecimientos de enseanzamedia, terciaria y universitaria, Saber Electrnica tiene elagrado de presentar una nueva obra editorial con ampliocontenido terico prctico, que al ensear la ElectrnicaAplicada, hace uso de la Teora de Circuitos y se detieneen los sistemas con Amplificadores Operacionales. El libro,conteniendo los teoremas fundamentales de la electrnicaaplicada, explica cada punto sobre circuitos reales, con locual el lector contar con ms de 40 circuitos que podrarmar, dado que se presentan con todos los componentes,sabiendo adems, que modificaciones debe realizarles pa-ra adaptarlos a sus necesidades. Damos a continuacinuna parte de uno de los captulos del libro

para que pueda evaluar la presentacin del contenido.

Amplificadores Operacionales

Daremos las nociones bsicas y aplicaciones de los amplificadores ope-racionales. Estos amplificadores, hoy en da han pasado a ser bloquesque se emplean en gran escala como componentes de circuitos.

El amplificador operacional ideal es un amplificador de corriente conti-nua con entrada diferencial (figura 1), que tiene las siguientes caractersti-cas:

- Ganancia (amplificacin) infinita- Ancho de banda infinito- Impedancia de entrada infinita entre ambos terminales de entrada

y entre cada terminal y tierra.- Impedancia de salida nula- Corriente de entrada nula- Posibilidad de corriente de salida infinita

El amplificador operacional real no cum-plir estas condiciones sino en forma aproxi-mada. Sin embargo, las tcnicas modernas deconstruccin hacen que la aproximacin seamuy buena.

La representacin mostrada en la figura esesquemtica a los efectos de los modelos cir-cuitales. No se incluyen las entradas correspon-dientes a las alimentaciones, tierra y otras en-tradas auxiliares, que habr que tener encuenta, sin embargo, al disear un circuito real.

LANZAMIENTOEXTRAORDINARIO

LANZAMIENTOEXTRAORDINARIO

Figura 1


Actualmente, la utilizacin del amplificador operacional se ha extendidoa todo el campo de la electrnica, en aplicaciones tales como:

- Generacin y amplificacin de seales- Sistemas de Seguridad- Conversin (analgica digital, digital analgica, sincro digital, etc.)- Filtros activos- Servomecanismos y control de procesos

Ganancia Del Amplificador Ideal:Sabemos que la amplificacin es:

vsA = ______

ve

siendo vs = tensin de salida, y ve = tensin de entrada.

Esto quiere decir que si A por ejemplo vale 20, y aplicamos ve = 0,1V,tendremos a la salida:

vs = 20 . 0,1 V = 2 V

Si la amplificacin vale A = 1000, en cambio, slo necesitaremos unatensin de entrada de 0,002V para tener la misma salida de 2V, puesto que:

vs = 1000 . 0,002V = 2V

Es decir, para tener una misma tensin de salida, la entrada debe serms pequea cuanto mayor sea la amplificacin. En el caso del amplifica-dor operacional, hemos dicho que la amplificacin es infinita. Evidente-mente, eso significa que la entrada debera ser cero.

En la realidad, la tensin de entrada deber ser muy baja para tener de-terminados valores de tensin de salida.

Impedancia de entradaComo hemos dicho que la impedancia de entrada es infinita, implica

que cualquier corriente existente en el terminal de entrada del amplificadoroperacional deber circular por otro camino, pues no puede ingresar alamplificador.

Podemos decir tambin que al colocar la entrada del amplificador ope-racional en paralelo con un determinado circuito, no lo cargar a este l-timo, es decir, no influir sobre l porque no le drenar corriente.

Impedancia de salida Si la impedancia de salida vale cero, la salida del amplificador opera-

cional puede considerarse como un generador de tensin de valor vs = A.veen serie con su impedancia de salida.

Si la impedancia de salida es cero, el generador resulta ser un genera-dor ideal, cuya tensin no ser afectada por las variaciones de la carga (suregulacin ser perfecta).

Ancho de bandaSi el ancho de banda del A.O. es infinito, significa simplemente que el

amplificador operacional funciona desde frecuencia cero (corriente continua),hasta una frecuencia infinita, amplificadas todas por igual, sin introducir ate-nuacin (el ancho de banda de un amplificador se define como el intervalocomprendido entre aquellas dos frecuencias para las cuales la ganancia detensin decrece en un 70,7% con respecto a la ganancia mxima).

Ing. Horacio Daniel Vallejo .32SABER ELECTRONICA N 126

Entradas inversora y no inversoraEl amplificador operacional tiene dos

entradas y una salida. La entrada marca-da con el signo + se denomina no in-versora, y la otra, marcada con el signo- es la inversora. Para aclarar el signifi-cado de esta nomenclatura explicare-mos el circuito de la figura 2.

La parte (a) de la figura muestra elcaso en que se aplica solamente una se-al v1 al terminal inversor. En este caso,la tensin de salida ser:

vs = - A . v1

Siendo A la amplificacin. El signonegativo indica que vs tiene polaridadinversa a la de v1. Si esta ltima es po-sitiva (negativo a tierra), vs ser negati-

va (positivo a tierra). Recordemos que elsigno + dibujado en la salida se adopta ar-bitrariamente y no significa, como en estecaso, que la tensin all sea siempre positi-va.

En la figura (b), se aplica solamente latensin v2 a la entrada no inversora. Enestas condiciones, la tensin de salida ser:

vs = A . v2

Es decir, la tensin de salida tendrigual polaridad que la de entrada.

La figura 3 aclara estos conceptos paralos casos de tensiones de entrada continuay alterna. En este ltimo caso, habr unarotacin de 180 de la fase de las sealesaplicadas en la entrada inversora, mientrasque la salida estar en fase con la sealaplicada en la entrada no inversora.

Finalmente, en el caso general en quese apliquen al mismo tiempo v1 y v2 (fi-gura 2c), la salida ser la diferencia entreambas.

Caractersticas del Amplificador Operacional Real

Veamos las diferencias existentes entreel amplificador operacional ideal y el real.

Amplificacin diferencial y de modo comnLa salida del amplificador operacional ideal es la diferencia entre las

dos entradas v1 y v2 de la figura 2c.La amplificacin diferencial Ad se define como:



Figura 2

Figura 3


vsd vsdAd = ____________ = ________

v1 - v2 vd

En el amplificador operacional real Ad ser normalmente un valor muygrande pero no infinito (oscila entre 20.000 y 100.000 para el tpico 741).

La diferencia:

vd = v2 - v1

se denomina tensin de entrada en modo diferencial.Tal como hemos definido al operacional ideal, la salida dependera so-

lamente de la diferencia entre v2 y v1 y no de sus valores absolutos. Esdecir, para:

v2 = 300 V y v1 = 200 V

se debera obtener la misma tensin de salida que para:

v2 = 100 V y v1 = 0

porque en ambos casos es:

vd = 100 V

Asimismo, en caso en que v1 = v2, sera

vd = 0

y por ende, tambin vsd = A vd = 0

Sin embargo, el amplificador real no se comporta exactamente as, sinoque la tensin de salida diferencial depende tambin del valor de E1 y E2.

Para tener en cuenta este fenmeno, se define la amplificacin demodo comn Ac, como:

vsc vscAc = ___________ = _______

v1 - v2 vc_________2

donde vc se denomina tensin de entrada de modo comn.Es evidente que este es un comportamiento indeseable, ya que tendre-

mos una tensin de salida total:

vs = vsd + vsc

es decir, vsc se agregar a la tensin de salida diferencial deseada.Los fabricantes tratan de desarrollar circuitos en los que Ac sea lo me-

nor posible.

Nota de Redaccin: Nota de Redaccin: Hasta aqu un pantallazo de laparte terica de uno de los captulos de la obra. A conti-nuacin reproducimos algunos de los circuitos dados en elmismo captulo a modo de ejemplo.

Proyectos con Amplificadores Operacionales

En base a los datos tericos vistos hasta el momento,reproducimos a continuacin, circuitos reales construidosen base a amplificadores operacionales que pueden ser deltipo CA741, LM101, 106, 107, 108, 102, LF356, TIL71, etc.

El circuito de la figura 4 es un detector de umbral parafotodiodos, usando un LM101A (pero tambin podra utili-


Figura 4

zarse un CA741). La fuente de alimentacin que no siempre esindicada en estos circuitos es simtrica con tensin positiva enel pin 7 y negativa en el pin 4.

El circuito de la figura 5 muestra cmo ajustar la corrientede offset en un seguidor de tensin que no tenga entradas pa-ra este fin.

Junto al diagrama tenemos la frmula que da las caracters-ticas de ajuste del potencimetro, en funcin de R1 y R3.

Para amplificadores diferenciales, una manera de hacer elajuste de la tensin de offset se muestra en la figura 6.

Los valores de los componentes, ganancia y banda de ajus-tes se dan en frmulas junto al diagrama.

Para amplificadores inversores con fuentes de seal de im-pedancias menores de 10k tenemos el circuito de la figura 7.Las frmulas que permiten calcular las caractersticas de estecircuito tambin aparecen junto al diagrama.

A continuacin tenemos una serie de circuitos generadoresde formas de onda. Las frecuencias lmite de estos osciladoresdependen de las caractersticas de los amplificadores opera-cionales usados, salvo algunas excepciones.

El primer circuito se muestra en la figura 8 y consiste en un osciladorsenoidal de baja frecuencia con salidas en cuadratura, o sea, con desfasajede 90 grados.

De esta forma, cuando la seal alcanza su mximo en una salida, en laotra la misma estar en el mnimo.

Para los componentes usados en este circuito, la frecuencia de opera-cin es de 1Hz. La fuente de alimentacin debe ser simtrica.



Figura 5

Figura 6

Figura 7

Figura 8

Figura 9


Para una operacin en frecuencia ms alta, en el casode 10kHz, tenemos el circuito de la figura 9.

Se usan dos amplificadores y tambin tenemos salidasen cuadratura.

La amplitud de la seal de salida en este circuito, co-mo en el anterior, son bsicamente determinadas por losdiodos zener.

El circuito de la figura 10 es un multivibrador, que ha-ce uso apenas de un amplificador operacional.

El capacitor C1 bsicamente determina la frecuenciade operacin del circuito. En este caso, la frecuencia esde 100Hz. La forma de onda de la seal de salida es rec-tangular.

Se usa un nico amplificador operacional en este osci-lador senoidal de Wien. El circuito se muestra en la figu-ra 11, y usa una lmpara piloto como estabilizador.

Las caractersticas no lineales del filamento de la lm-para en funcin de la tensin aplicada sirven para llevarel circuito a producir una seal senoidal con pequea dis-torsin. La frmula junto al diagrama permite calcular lafrecuencia de operacin del circuito.

La precisin de la frecuencia depende de la precisinde los componentes y para mayor simetra en la seal ge-nerada los resistores deben ser de 1%.

Un generador de funciones usan dos amplificadoresoperacionales, como se indica en la figura 12.

En el pin 6 del LM101A tenemos una seal rectangularmientras que en el pin 6 del LM107 tenemos una sealdiente de sierra. El circuito tiene dos controles: de fre-cuencia, hecho en R3, y del factor de realimentacin oamplificacin en R2. El capacitor C1 determina la bandade frecuencia de operacin.

En la figura 13 tenemos un modulador de ancho depulso y usa un LM101A. La amplitud de seal de entradapara modulacin mxima es de 5V y la frecuencia centralde operacin, dada por el capacitor C1.

De esta manera, damos por concluida estapresentacin. Creemos que es un material deconsulta valioso, mxime si tenemos en cuenta que, como he-mos dicho en un principo, contempla el programa de la asig-natura Electrnica Aplicada de muchos estableci-mientos de nivel secundario y terciario.


Figura 10

Figura 9

Figura 13

Figura 12

3. DETALLES DE CONSTRUCCIONDE UN DVD

Conociendo las prestaciones, supongo que ellector sentir curiosidad por saber cmo es pordentro un disco DVD. Bien, si Ud. conoce cmoes un disco CD, no tendr mayores problemasen entender que la separacin existente entrecada brazo del espiral que forma el surco hipo-ttico depende del dimetro del haz utilizado pa-ra leerlo. Y el dimetro del haz depende, a suvez, de la longitud de onda de la luz coherentedel lser. En el CD se utiliza un rayo de luz quese encuentra en el infrarrojo cercano (780nm),frecuencia en la que se consigue generar rayosde potencia suficiente para el CD. En tanto, enel DVD se utiliza una luz roja visible (635 a 650nm), que permite guardar datos con una mayordensidad pero que, a cambio, genera menosenerga luminosa.

En la figura 7 mostramos un dibujo compa-rativo con las dimensiones del CD y el DVD, quenos permite calcular cuntos brazos tiene la es-piral divergente que forma el surco hipottico siconsideramos una superficie en forma de anillocircular de 3 cm de ancho. Si en 1 cm hay10.000 um en 3 cm existen 30.000 um y conuna separacin de 0,74 um entre brazo y brazotenemos nada menos que 40.540 brazos queforman la espiral divergente de cada capa del

disco DVD. Muy poca sera la diferencia entre elDVD y CD si slo ganramos espacio por la re-duccin del paso del espiral de 1,6 a 0,74 um(34,5%). Pero el haz se reduce en forma circular;es decir que tambin se puede reducir el largode cada PIT que, como vemos en el DVD, es deslo 0,4 um contra 0,83 en el CD (32,5%) parael PIT ms corto. Con ambas reducciones es co-mo si los datos se comprimieran 0,34 x 0,32veces, lo que da un valor de 0,11 veces. Si el CDpermite guardar 0,64 Gb el DVD permite guar-dar 0,64/0,11=5,8 Gb.

En realidad no se llega a una cifra tan alta,sino que slo se llega 4,7 Gb, debido a que semodifica la codificacin para mejorar la tasa deerrores.

Aun as el incremento de capacidad es real-mente considerable, pero la cosa no para all.No existe ninguna razn real para no realizar undisco utilizable por las dos caras. Por supuestoque no le vamos a pedir al usuario que en la mi-tad de una pelcula se levante y de vuelta el dis-co, pero se pueden utilizar dos pick-up: uno porencima del disco y otro por debajo que se tur-nen para leer las dos caras del mismo. Pareceraque con 9,4 Gb ya es suficiente; pero cuando sepretende revolucionar una tecnologa hay quepensar en dar un salto bien grande para quesea duradero. Los ingenieros de Philips y Sonyse dieron cuenta de que se podran poner ms

CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR


MEMORIA DE REPARACIONCOMO SE DEBE ENCARAR

EL MANTENIMIENTO DE UN DVDING. ALBERTO H. PICERNO

Ing. en Electrnica UTN - Miembro del cuerpo docente de APAEE-mail [email protected]

WEB http://www.geocities/SiliconValley/Pines/4673

CONTINUANDO CON EL DESARROLLO DEL ARTICULO PU-BLICADO EN LA LECCION ANTERIOR, DAMOS EN ESTAOPORTUNIDAD, LOS DETALLES DE CONSTRUCCION DELDVD, DADO QUE ES UNO DE LOS EQUIPOS QUE PRONTO

LLEGARAN AL BANCO DEL TECNICO REPARADOR.

de una capa por cadacara, en tanto se utili-zaran capas semitrans-parentes. El pick-uppodra enfocar una ca-pa semitransparente yleerla perfectamente yluego enfocarse en otracapa totalmente reflec-tante separada de laanterior por una dis-tancia de slo algunascentenas de um. Ver fi-guras 8, 9, 10 y 11.

En realidad la tcni-ca de las capas semi-transparentes podraaplicarse hasta el infi-nito, dado que slo au-mentan el espesor deldisco en algunos micro-nes por cada capaagregada. Pero la capasemitransparente norefleja la luz tan biencomo la reflectiva y en-tonces requiere un de-cremento de la capaci-dad de acumulacin dedatos para mejorar latasa de error (en la ca-pa semitrasparente s-lo se pueden guardar3,8 Gb). En realidad este es el nico problemaque no nos permite colocar ms capas, pero elautor no duda que, en el futuro, este problemaser superado y tendremos discos y reproducto-res que permitirn la lectura de 3 o ms capaspor cada cara.

Cuando el reproductor lee una capa en unsistema de doble capa, la capa inactiva generaseales pero de un valor muy inferior al de la ca-pa activa. Estamos ante el eterno problema de lamodulacin cruzada; en este caso la seal inter-ferente no es reconocida por el sistema ya que se

recogen datos binariosque son muy poco afec-tados por el ruido.

4. LOS PROBLEMASDE LOS DERECHOS DEAUTORIA

Las grandes solucio-nes pueden acarreargrandes problemas.Imagnese el lector lasprdidas que tendrauna compaa de soft-ware si sus discos DVDfueran copiados alegre-mente. Por cada DVDROM copiado, las prdi-das seran 28 veces ma-yores que por cada CDROM copiado. Por esarazn, los discos DVDROM tienen proteccincontra el copiado. Porsupuesto que nada sesabe en la actualidadsobre la tcnica de pro-teccin, pero a juzgarpor la reticencia de al-gunas de las ms cono-cidas empresas (Micro-soft no tiene planes

para utilizar el DVD) en utilizar el medio, y porel tiempo que hicieron demorar el lanzamiento,esta proteccin no debe ser muy efectiva. Peropor fin las compaas de software dieron el vistobueno al sistema y realizaron un clculo (obvia-mente una extrapolacin) sobre la cantidad dereproductores de DVD ROM que estarn insta-lados en el ao 2000 en las computadora de to-do el mundo. Esa cifra estar seguramente en elentorno de los 100 millones y se incrementar aunos 17 millones de equipos por cada ao pos-terior al 2000.

Las compaas cinematogrficas fueron lasque ms trabaron el lanzamiento del DVD; ellasno slo queran una proteccin contra el copia-do, queran una proteccin zonificada y apa-rentemente la obtuvieron. Es decir, si Ud. com-pra un reproductor en EE.UU. slo reproducediscos de video comprados en EE.UU., si Ud. locompra en Argentina deber comprar sus discosaqu. Esta codificacin zonal no tiene nada quever con las normas de cada pas, es simplemen-te un cdigo de acceso puesto a solicitud de lascompaas distribuidoras cinematogrficas para



no complicar sus planes de lanzamiento mun-diales. El lector me podr decir cmo es que re-cin ahora se acuerdan de pedir proteccin con-tra el copiado; ya que un cassette de video notiene ninguna proteccin y sigue el mismo es-quema de fechas de estreno que el DVD; en rea-lidad existieron algunos intentos de proteccincontra copiado en nuestro pas, pero fueron pi-rateados con una notable diligencia. Lo queocurre es que el cassette de video tiene el pro-blema de la traduccin que no existe en el DVD,porque es polivalente en este sentido; el mismoDVD se podra comercializar en Etiopa y enAlemania y slo basta pulsar un botn del con-trol remoto para que los ttulos sobreimpresoscambien de idioma. Aparentemente las compa-as distribuidoras de cine consiguieron lo quequeran aunque el tema no fue debidamente pu-blicitado por las empresas fabricantes de repro-ductores (es un punto a favor del videograba-dor). De cualquier modo le ofrecemos al lectorun diagrama con las diferentes zonas de estrenode la industria cinematogrfica para que lo ten-ga en cuenta, si piensa comprar discos o repro-ductores en el exterior.

5. CONCLUSIONES

La llegada del reproductor de DVD modifica-r, con toda seguridad, a corto plazo, las cos-tumbres de compra del usuario en los pasesms desarrollados. En el nuestro y similares to-do est por verse. En principio es muy probableque el sistema de alquiler de pelculas quede ob-soleto o, por lo menos, daado dado el precioactual de un disco DVD, comparado con el deun casete de un estreno. En cuanto a que elmundo adopte el sistema de agregarle un repro-ductor de DVD a la computadora y distribuyaluego la seal al resto del hogar o destine un lu-gar de la casa para situar un TV de dimensionesy caractersticas especiales, tanto para el tama-o de la pantalla como por el equipamiento de

audio, es imposible en la actualidad. Me inclinopor pensar en la convergencia de TV y computa-dora pero esto es slo una conjetura que eltiempo debe resolver.

La posibilidad de agregarle a un TV comnuna entrada "S" es cierta; no presenta un pro-blema tan complejo como una modificacin denorma y todos sabemos que en nuestro pas, enotras pocas, se modificaron televisores en can-tidades enormes; en fin, que todo consiste enubicar la entrada de luminancia y de crominan-cia del procesador video y conectarla a un co-nector de entrada agregado que llamaremos "S".El usuario argentino es muy especial y antes dedesprenderse de un TV comprado hace 5 aoslo piensa mucho y decide mandarlo a modificar.La realidad es que, tericamente, para gozar delas prestaciones de un DVD a pleno, se requiereun TV con tubo de alta definicin, pero con unonormal ya se obtiene una diferencia notable quemerece el cambio. Con respecto al audio, no escuestin de despreciar los equipos actuales. SiUd. compr algn centro musical de buenasprestaciones, puede conectarlo a su reproductorde DVD por la entrada auxiliar y obtener sonidoestereofnico de muy buena calidad para obser-var sus pelculas preferidas.

Si Ud es usuario de computadoras y tieneque comprar un nuevo reproductor de CD ROM,porque el suyo ya es muy lento, le informamosque el precio actual de un reproductor de DVDROM es de 900 U$S. Saque sus cuentas y deci-da: 250 U$S por el CD o 900 (por ahora) por elDVD (no tire sus CDs, ya que el reproductor deDVDs los puede reproducir).

En conclusin: el Hombre tiene un recipientede informacin de inimaginable tamao y dura-cin eterna.

Y ahora con qu lo llenamos?. La siguiente revolucin debe estar dada por

parte de los artistas; deben comprender el al-cance de las tcnicas de diseo asistido porcomputadoras. Los ltimos desarrollos son tales



que prcticamente no ha-ce falta nadie que lo ayu-de a crear su obra porms compleja que stasea. Un slo hombre sen-tado en su computadora yconectado por su mdemcon el resto del mundopuede crear un sper lar-gometraje con sonidocuadrafnico y con todaslas tcnicas de composicin electrnica de im-genes. Puede difundirlo gratuitamente o cobrarpor ello, recibir dinero electrnico y permitir quese lo guarde en un DVD. No necesita organiza-ciones administrativas de ningn tipo (slo sa-car el dinero cobrado de su disco rgido y gas-tarlo, a su vez, para comprar en la red opersonalmente. Por primera vez, parecera queel mundo est en condiciones tcnicas de pagarslo por el valor de la creacin, sin gastar en elpaquete y retribuir slo al artista que cre laobra. De ste depende que abandone lpices,pinceles, lienzos, instrumentos musicales yotras herramientas perimidas para tomar tecla-dos, mouse y monitores.

No crea el lector que mi imaginacin es de-masiado febril. Creo que las diferentes tcnicasse unirn para lograr productos de entreteni-miento y aprendizaje jams imaginados por na-die. Analicemos por ejemplo, con qu se entrete-na y aprenda el mundo hace 200 aos. Sidejamos de lado a aqullos cuya posicion econ-mica les permita comprar un cuadro de un au-tor famoso o contratar un pianista o una or-questa de cmara, el grueso de la poblacin seentretena y aprenda leyendo libros. Pero fabri-car un libro y distribuirlo era una tarea en don-de contribua un ejrcito de personas. El autorhaca sus manuscritos y luego participaban eldibujante, el fabricante de papeles y tintas, eleditor, el imprentero, el distribuidor y toda unaorganizacin administrativa que distribua la re-caudacin entre todos los participantes. La obrano era ms que un papel con texto y algunospocos dibujos y el lector de deba imaginar lasimgenes descriptas en el texto. Hoy en da unautor puede dictarle un texto a la PC (que es co-rregido en tiempo real segn las reglas ortogrfi-cas del idioma utilizado tanto ortogrficamentecomo en la construccin gramatical); puede di-bujar sus propios grficos, ya que es ms rpidoque realizar borradores y comentrselos a undibujante para que los termine. La edicin serealiza automticamente segn un patrn dedistribucin de texto y grficos elegido previa-mente y cuando todo est terminado y corregido

por el propio autor en lapantalla del monitor, se im-primen las transparenciasque se envan a la imprentapara generar las matricespor mtodos fotogrficos ycon ellas imprimir el libro.La ltima parte de lo querelatamos, la fabricacindel libro, es donde quedamucho por cambiar, pero

no porque no exista la tecnologa sino porque notodos los lectores tienen una computadora y unlector de CDROM o DVD ROM a su disposicin(las ultimas estimaciones indican que en EEUUel 51% de las familias poseen computadora). Pe-ro falta poco tiempo para que en cada hogar conun aceptable ingreso haya una computadora; apartir de ese momento el libro se transformaren un DVD con todas las ventajas de interactivi-dad y capacidad de acumulacin de datos queesto representa. En principio ese DVD deberser comprado en una disquera pero en algunosaos ms, cuando las computadoras tengan laposibilidad de grabar sus propios DVD, segura-mente sern adquiridos por Internet (o como sellame en ese momento) ya que en una comuni-cacin por fibra ptica a 20 Mbd los 17 Gb deun DVD pueden ser bajados en 15 minutos. Enese momento el autor llegar directamente allector y la editorial se habr transformado enun grupo de silenciosas computadoras y sus co-rrespondientes modems que el autor alquilarpart time a su proveedor de servicios on line.Y el dinero de la transaccin comercial dndeest? El dinero como papel moneda est desa-pareciendo de la faz del mundo y se calcula queva a desaparecer completamente en la primeradcada del siglo XXI. Todas las transacciones serealizarn con dinero virtual, se enviar al discorgido de su computadora por su banco on line yde all pasar al autor del libro cuando Ud. locompre (esta parte es la que ms me gusta). Ytal vez nuestra querida editorial ser un conjun-to de chips que estarn en un servidor de Inter-net dentro de una computadora. (No me animoa augurar como ser el vigsimo aniversario deSaber). Haciendo volar la imaginacin veo unnuevo Miguel Angel frente a un monitor de 29"con un mouse en la mano, que recree sus obrascon movimiento y msica y luego me observo yomismo frente a mi monitor de 16/9 y alta defini-cin, coloco un DVDI (interactivo) en mi compu-tadora e interacto con el mouse para observarla obra desde diferentes ngulos. Los dispositi-vos ya existen, slo falta resolver el problemaeconmico y llenar los DVD.





Un circuito real es un poco ms complejoque el descripto en la leccin anterior, perocada componente sigue teniendo la mismafuncin especfica que tena en los circuitosbsicos. Ver figura 18.5.6.

Podemos observar que se agregan LF y C3,y la llave se reemplaza por el transistor TR1.LF es, en realidad, el primario del transforma-dor de alta tensin fly-back y C3 es el capaci-tor de acoplamiento al yugo. Ahora la energaingresa al circuitopor LF desde C1.Cuando el transis-tor est abierto C3se carga desde C1.Para cargarse apleno C3 necesitavarios ciclos hori-zontales pero fi-nalmente terminacargndose a latensin de lafuente. Como suvalor de capacidades alto (entre 2 y 3mf) a todos los

efectos puede ser considerado como una bate-ra del mismo valor que la fuente. En un prin-cipio puede considerarse que LF no producirmodificaciones en el funcionamiento del cir-cuito por tener un valor de inductancia quepor diseo es varias veces superior al del yugoy, por lo tanto, la corriente de colector detransistor se derivar principalmente por laserie C3, Ly y no por LF, por lo tanto, inicial-mente lo despreciamos. El circuito de la figura

CURSO DE TV COLOR

LA ETAPA DE SALIDAY LAS FUENTES AUXILIARES

Captulo 18 - CONCLUSION

ING. ALBERTO H. PICERNOIng. en Electrnica UTN - Miembro del cuerpo docente de APAE

E-mail [email protected]

CONTINUAMOS CON LA EXPLICACION DE LOS PRINCI-PIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LA ETAPA DE SALIDAHORIZONTAL Y SUS FUENTES AUXILIARES DE TENSION.INTRODUCIMOS CONCEPTOS TEORICOS QUE FACILITAN

LA COMPRENSION.



18.5.6 se transforma por lo tan-to en el de la figura 18.5.7.

Ahora, cuando TR1 est satu-rado la fuente queda conectadasobre el yugo y se produce el pe-rodo de consumo correspon-diente a la segunda parte deltrazado. Cuando TR1 se abre elyugo tiene su mximo campomagntico y C2 se encuentradescargado. La fuente de 120V(en realidad el capacitor C3) es-tablece una unin para la co-rriente alterna que se intercam-bian L y y C2 y comienza a

crecer la tensin sobre C2 y producir el mis-mo intercambio energtico que en el circuitobsico slo que ahora el pulso de retrazadotiene polaridad positiva que es lo adecuadopara la operacin de TR1. Ver figura 18.5.8.

Nuestro circuito presenta algunas ventajasque parecen poco importantes pero son fun-damentales para un buen funcionamiento. Loms importante es que la circulacin de co-rriente por el yugo no se cierra sobre el elec-troltico de la fuente de alimentacin. Por lslo circular una parte de la misma que de-pende de la inductancia del fly-back compara-da con la del yugo, ya que ambos componen-tes estn en paralelo, si despreciamos lasreactancias de C3 y C1. Ver figura 18.5.9.

De este modo preservamos el capacitor C1,evitamos interferencias con la fuente reguladay, como se ver luego, mejoramos la linealidaddel sistema que depende de la resistencia enserie con el yugo.

Otra ventaja es que el emisor del transistorqueda conectado a masa, lo que facilita sucontrol por base. El agregado de un inductor(principio del fly-back) es, a la postre, unaventaja ya que de l se extraer la energa dealta tensin y otras tensiones secundarias alaprovechar que sobre el colector del transistorde salida horizontal (nuestra llave TR1) se ge-neran tensiones superiores a 1 KV.

18.6 LA SOBRETENSION EN EL TRANSISTOR DE SALIDA HORIZONTAL

Con los datos que tenemos se pueden cal-cular los valores de C2 y la tensin de pico so-bre l, lo que nos permitir entender ms pro-fundamente el funcionamiento del sistema. Yasabemos que la inductancia del yugo es del

orden de 2,5 mHy, tambin sabemos que elperodo de retrazado es de unos 10ms. Conestos datos ya se puede calcular el valor de C,al utilizar la conocida frmula de Thompsonpara la resonancia de L y C. La frecuencia deretrazado tendr un perodo de 20ms, ya queel semiperodo es de 10ms. En efecto la fre-cuencia de retrazado se calcula como F= 1/T= 1/20ms = 0,05MHz o 50 kHz enforma aproxima-da.

En realidad eltiempo de retra-zado de 10mscorresponde aun valor supe-rior al semipero-do de retrazado,ya que no co-rresponde al pa-saje por cero dela tensin sobreel capacitor, sinoel pasaje por latensin de fuen-te (alrededor de120 V). Ver la fi-gura 18.6.1.

Si considera-mos este errorde clculo, lafrecuencia es dea p r o x i m a d a -mente 55 kHz.Ahora, aplican-

do la frmula de Thompson y la ley de Ohmpara corriente alterna se puede obtener elvalor del capacitor de retrazado y la tensinde pico sobre l, que no es otra cosa que latensin de retrazado. Ver figura.18.6.2.

18.7 LA CONMUTACION DE TR1

En un estudiocompleto de laetapa de salidahorizontal no pue-de faltar un anli-sis de la potenciainstantnea pues-ta en juego. Enprincipio el tran-sistor parece nodisipar potencia;en efecto, paraque se disipe po-tencia es necesa-rio tener al mismotiempo tensin ycorriente.

En nuestro cir-cuito tenemos quela corriente delyugo circula alter-nativamente porel diodo recupera-dor, el transistor yluego el capacitorde retrazado, se-gn se puede ob-



servar en la figura 18.7.1. En el perodo deconsumo sobre el transistor tenemos aplicadauna tensin constante de alrededor de 1V (sa-turacin) y la corriente tiene una forma endiente de sierra desde 0 hasta 1,5 amp. Estosignifica que la potencia producto de V.I varia-r tambin en forma de diente de sierra. Verla figura 18.7.2.

En los casos prcticos se pueden esperarperodos de recuperacin del 30%, de consu-mo del 52% y el resto de retrazado del 18%.Esto significara un consumo del orden del0,75W . 0,52 = 0,35W prcticamente despre-ciable.

En realidad, la disipacin en el transistores mucho mayor.

Ocurre que nosotros analizamos al transis-tor como una llave ideal que se abre instant-neamente en el comienzo del retrazado, cuan-do le llega a la base la orden de cortar la

conduccin de colector. El caso real es muydistinto, el transistor se corta lentamente y si-gue circulando corriente de colector mientrasla tensin de colector comienza a aumentarrpidamente debido a la accin del retrazado.Este perodo de conmutacin del orden del 2%de perodo horizontal es el que genera el caloren el transistor de salida y, por lo tanto, debe-r minimizarse si se pretende construir uncircuito confiable y de alto rendimiento. Ver lafigura 18.7.3.

Por lo tanto, debemos analizar en profundi-dad cmo debe ser la seal de base para lo-grar que el transistor conmute en el menortiempo posible. Por otro lado, es convenienteconocer este tema de la excitacin con muchodetalle porque no slo se aplica en la salidahorizontal sino tambin en muchos otros cir-cuitos, incluidas las fuentes conmutadas.

Debido a lo extenso del tema, el mismo se-r tratado en varias entregas; en la prxima ,agregando los bobinados auxiliares del fly-back, se completara la etapa de salida y se ex-plicar la necesidad de los circuitos de lineali-dad, ancho y correcciones geomtricas.



Introduccin

Es evidente que la nueva tec-nologa est orientada a la apli-cacin de automatismos, tantoen el espacio, como en la indus-tria o en el hogar.

Adems, la construccin derobots sin motores elctricos,que realicen determinadas ta-reas, ya es una realidad, debidoa la gran cantidad de dispositivosque aprovechan caractersticasfsicas de determinadas aleacio-nes, que varan sus dimensionescuando son sometidos a camposelctricos o diferencias de tempe-ratura.

En Saber Electrnica N 102,103 y 104 presentamos los alam-bres musculares y otros materia-les con memoria de forma, ini-ciamos as una serie de notasdestinadas a informarlo sobre latecnologa actual, la cual se em-plea en robots lanzados al espa-

cio que estn al alcance de cual-quier usuario para construir dis-positivos de movimientos rpidosen el marco de la robtica.

Un Poco de Historia

Los msculos de alambre per-tenecen a la clase de metales co-nocidos como Aleaciones de Me-moria de Forma (AMFs), lascuales tienen una estructuracristalina que puede asumir dis-tintas formas a diferentes teme-praturas. A bajas temperaturas,los msculos de alambre puedenestirarse fcilmente, luego cuan-do se calientan, regresan a suforma original con una fuerza yvelocidad sorprendente, las quepueden ser aprovechadas pararealizar trabajos mecnicos (veala figuira A).

En 1932, el investigador sue-co Arne Olander observ las ha-

bilidades de recuperacin de for-ma de una aleacin de oro-cad-mio y not su potencial paracrear movimientos. en 1950, L.C. Chang y T. A. Read, en la Uni-versidad de Columbia en NuevaYork, usaron rayos X para estu-diar la aleacin y entender los-cambios de fases en su estructu-ra cristalina.

En 1961, mientras se busca-ba por una aleacin marina nocorrosiva, el equipo liderado porWilliam Beuheler, en el Laborato-rio de Ordenanza Naval (NOL) en-contr el efecto de memoria deforma en una aleacin de nquely titanio, que denominaron Niti-nol (pronunciada en ingls "naiti-nol"), un acrnimo de nquel, ti-tanio y NOL.

Cuando hicieron pblicas susobservaciones, su descubrimien-to gener gran inters.

Durante los '60 y '70, investi-gadores de varias partes del mun-

AUTOMATISMOS EN EL ROBOT ENVIADO A MARTE

PATHFINDERLos alambres musculares son utilizados en el RobotPathfinder que estuvo recabando datos del suelo delplaneta Marte, como parte del sistema de medicinde depsito de polvo marciano (MDP) sobre las cel-das solares del Pathfinder. En este artculo expon-

dremos las bondades de este sistema.

Por Gustavo ReimondoColaboracin: Horacio Vallejo

ELECTRONICA Y COMPUTACION


do observaron que el efectode memoria de forma se pro-duca en varias aleaciones detitanio, cobre, hierro y oro.

La NASA estudi las alea-ciones de memoria de formapara aplicaciones tales comoantenas satlite, que se abri-ran con el calor del sol yotros experimentos desarro-llaron una variedad de moto-res que operaban con aguafra y caliente.

Las universidades y lascompaas investigaron acercade las aleaciones de memoia deforma y resultaron algunas apli-caciones comerciales. Entre lasaplicaciones ms exitosas, Ray-chem Corporation introdujo unalnea de conectores de tubera deAMF, los cuales se encogeranpara sujetar y hacer un mejor se-llo para motores de jet y sistemashidrulicos.

En 1986, China fue el anfi-trin del Simposio Internacionalsobre Aleaciones de Memoria deForma, en el cual se presentaron78 ponencias de 14 pases. Lostrabajos incluan investigaciny desarrollo bsico de aleacio-nes, estructuras cristalinas,aplicaciones mdicas, diseode productos y estudios de ma-nufactura.

La aleacin del nitinol con-tiene casi igual cantidad de n-quel que de titanio. Diferenciasde menos de 1% pueden cam-biar las temperaturas de tran-sicin que se encuentra alrede-dor de 150C. As que losmateriales requieren una for-mulacin y procesamiento muycuidadosa.

El fabricante mide los meta-les componentes y luego losfunde. El material es luego re-frigerado, enrollado y moldea-do en la forma deseada. La du-

reza del nitinol, ms grande queen algunos metales, y sus habili-dades de cambio de forma hacenque su procesamiento sea msdifcil y ms caro que otros meta-les similares que no poseen elefecto de memoria.

Cuando se trefila para produ-cir alambres, el nitinol puede ca-lentarse fcilmente por una co-rriente elctrica y, conprocesamiento adicional, comoun msculo de alambre, el alam-bre puede contraerse y relajarsepor millones de ciclos. Estos

alambres de aleacin de me-moria de forma funcionancomo msculos elctricos ypueden contribuir a los dis-positivos de robtica queseran difciles de hacer conotros mtodos.

Alrededor del mundo, elinters en las aleaciones dememoria de forma continacreciendo y muchas fronte-ras estn vidas de explora-cin.

Los Alambres Musculares en el Pathfinder

El experimento de medicinde adherencia de materiales, abordo de del robot Sojourner Ro-ver, es el primer antecedente deluso de un actuador repetitivoconstruido con materiales de me-moria de forma, el nico materialque puede cambiar de forma alcalentarse o enfriarse. Estos ma-teriales son utilizados para reem-plazar motores y solenoides, para

crear movimientos en meca-nismos como ser ejectores dedisqueteras y robots.

El instrumento MDP mideel depsito de polvo marcianosobre el robot. Se encuentraubicado en la esquina frontalizquierda del robot, tal comose aprecia en las figuras 1 y 2.

Este sistema, consiste enen un plato de vidrio montadopor ensima de una celda solar,de acuerdo a la disposicinmostrada en la figura 3.

En forma comandada, elrobot le aplicar corriente alalambre muscular, esto harque el alambre eleve su tem-peratura y se contraiga. Estacontraccin empuja el plato aun lado y deja la celda solarexpuesta a la radiacin directa



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del sol. Entonces loscientficos comparanla seal del sol direc-to con respecto a laque se tena con elplato con polvo depo-sitado, determinanas el total de polvocontenido en su inte-rior. Los resultadosse muestran en la fi-gura 4.

Las misiones fu-turas a Marte nece-sitarn contar condatos sobre el depsito de pol-vo para predecir qu tan bue-no es el uso de paneles solarespara evaluar la inclusin deun limpiador automtico. Porqu no incluir otro pequeorobot que, navegando por enci-ma, limpie los paneles?

La misin del Pathfinder-/Sojourner demostr a la NA-SA la posibilidad de la utiliza-

cin de nuevas tecnologias enla reduccin de costos y mejo-ra en los resultados. GeoffreyLandis y Phillip Jenkins de laNASA's Lewis Research Centerhan sido los pioneros en el de-sarrollo del sistema por inter-medio de alambres muscula-res.

Un alambre muscular de trescentmetros de largo y 150 mi-

crmetros de dimetroprovee una potentefuerza de movimiento,resulta pequeo y s-per liviano. Es delgadocomo un pelo huma-no, ms resistente queel acero inoxidable y,al alimentarse, ejerceuna fuerza capaz delevantar 330 gramos(con gravedad terres-tre).

El mercado ofrece ahobistas, maestros y

diseadores una amplia gama deproductos y kits, activados elc-tricamente por alambres muscu-lares, cintas rectangulares y cir-culares, resortes, y kits elctricos.

Los materiales con memoria deforma han encontrado aplicacio-nes en numerosos campos comoser: medicina, electrnica, aeroes-pacio, automotores, educacion,robtica y muchas ms.



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Qu son los alambres musculares?Son alambres delgados de al-

ta resistencia mecnica. Construidos con aleaciones de

materiales con memoria de for-ma. Estos materiales pueden serentrenados para cambiar de for-ma, a diferentes temperaturas.

Cmo trabajan los alambres musculares?A temperatu

saber electronica 126

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