GENERADOR DE 455 KHz PARA AJUSTE DE F I

ELEVADOR DE OCTA VA

TEMPORIZADOR HASTA 36 HORAS

Audio: DISTORSION

" i:= 8. 8 '~

! ftI ~ ~ ~ o

''''; "iij e '~Q :::l '" ~ ~ '" "

0:8 '2 , a: " ;; 0'...; : e

TlRISTORES TIC 126 ARCHIVO ~e:ffRON1CA

SCR de 12A para tensiones entre 50 y 600 Volt - Texas Instruments Caracterrsticas: Tensin reversa mxima VRMM F 50 V A 100 V

B 200 V sufijo C 300 V

D 400 V E 500 V M 600 V

Corriente continua mxima.. .. ..... .. ... . .. 12 A Corriente mxima de disparo IGT ...... .. .. . ........ .. 200 mA Corriente de manutencin IH ..... . .... ... ...... 70 mA (mx.) dV/dt ......... ............... . .. ..... ................................ .. .. ... . 100 V/us

TlC l~ 6

FORMULAS OSCILADOR RC ARCHIVO ~e:rRONIC.l

El clculo de la frecuencia de un oscilador RC cuya configuracin es dada en la figura, se realiza mediante la siguiente frmula:

f _ 1 2n:-J6.R . C

Donde: f _ frecuencia en Hertz n: _ 3,14 constante R _ valor de la resistencia

de una clula en ohms C ,., valor de la capacitancia

de una clula en Farads

INFORMATlCA 2147

"

I ARCHIVO ~er'\ONIC.l RAM esttica HMOS de 4096 Bits organizada en 4096 x 1 - Intersi!. Caractersticas: Atta velocidad - 55 ns (tiempo mximo de acceso) Baja potencia - 880 mW (potencia mxima activa) Standby automtico de baja potencia - 20 mA (mx.) Completamente esttica - no necesita clock Alimentacin de 5V simples Entradas y salida compatibles co n TTl Salidas three-state (tercer estado alta impedancia)

Parle N~ tiempo de acceso cordente coffientedB activacin standby

021473 55 ns 180mA 30 mA 02147l 70 ns 140 mA 10 mA 02147 70 ns 160 mA 20mA

I I I I I I I I I I I I I I

J I I I I I I I I I I I I I I

DELEDUOR ALLECTOR

Bien, amigos de SABER ELECJ'RONICA, una vez ms nos encontramos para hablar de nuestra revista predilecta.

Despus del suceso originado por la tarjeta de seguridad, que se puede armar adquiriendo la placa en la seccin ' Para armar sus Proyectos de Saber E1ectrni ca", estamos en el mismo ritmo ascendente con otro proyecto tambin fabuloso: iun timer de hasta 36 horas!

limers hay muchos por a, pero cuantos logran ms que unas cuantas horas? La placa, bviamente, se encuentra en la seccin correslxmdiente.

Ahora una novedad ms: en las encuestas y con el contacto diario con nues-tros lectores sentiamos la necesidad de una seccin por donde fuera permitida la libre comunicacin entre wtedes y, al mismo tiempo, que pennitiera que casas de electrnica del interior y de capital pudiesen darse a conocer a nuestro grande pblico.

En las dos ltimas pginas estn las indicaciones de cmo ustedes pueden relacionarse con los dems lectores.

Para que tengan una idea de como es grande la familia de los amigos de SABER ELECJ'RONlCA basta contemplar los nmeros a seguir:

En Argentina se venden ms de 20000 (iveinte mi!!) revistas mensualmente. Si sumramos las ventas de TODAS las otras revistas mensu.les de electrni

ca editadas en el pas, no a1canzarian las de SABER ELECfRONICA. Como cada revista tcnica es leida por un promedio de 3 personas, son 60000 (isesenta mil! ) personas que directa 6 indirectamente se relacionan con la electrnica y que pue den interesarse por lo que queres vender. .

En Uruguay son cerca de mil ejemplares mensuales y ahora en Chile otros 2500 ejemplares.

Cuando hicimos algo semejante en Brasil, recibimos correspondencias de lec-tores que vivian en pequeos pueblos, agrndecindonos, pues muchas veces ellos se desplazaban deeenas de ki lmetros hasta la ciudad y desconocan la existencia de casas de electrnica en otro pueblo chico pero cercano.

La pennanencia del Arcn depende exclusivamente de los lectores, No se olviden de enviar lo ms pronto posible sus mensajes.

1989 y est en curso, quienes se quedan parados pierden el tren. Embarquen en ese tren y hasta Abril con ms novedades para todos los amigos de SABER ELECJ'RONlCA.

Pro' Ello SOlll/Jschini

4

SABER lliCTRONCI N' 22 iliRIO 1919 Editorial QUARK ~a: Ri'1adM12431

"'*. 4 PIlo 1 . a . 'CIPIII !IIH4JTE. 47ntI

SA R ELECTAONICA

EdRor R...--ble: Bemardo J. S. Ruaquelu

Dlnctor T4cnlco: Prof. Eio SomuctIInI J'" a. R.Macd6n:

ClaudloV.-o ... dmln'-lnlf::l6n:

A. C. May

COLABORADORES:

~",,(:66n y Amla60: Mario cM M8ndgz.

Tr.dl'UIOn: Ma. Hilda Ouin .. .oa

FOCogr.' . : "" .. '"

eorr...poncMnela: Pablo M. Oodero

Publlclded: .. procb::cionrN; IJJ. "'v. SanlaF. 782 10- ...

(1641) AcuIu., TE. 7475410 DI8Ir1budn Caph":

Mateo Carx:.Uaro I Hijo Edlevel'l"la 248" 5" 'C' . Cap.

Inlar1or: Oislributdor. Bartrin SACo Sam.~541 cap.

Urugua,.: VarriaI y Matt/nez

ParaN 750 Montevideo RO.U. TE. 92-0723 Y 90-5155

.

SABER ELECTAONICA II una pubMc:adn men-suaJ cM EdilOrial QUARK, ~i\lml propietaria de los dete! material con"'" do In esta rfMltI, a" como la lnduatnalizaci6n ylo eornerc:ia1i.zaei6n da los apwatos o iOeN qua apar..::en ., 101 menc:ionadol IIxto1, bajo pina da sandonas legales, uI'IO madi ..... autoriza dtl poi' esenIO di la Editorial.

SABER ELECTRONICA NI 22

SRIIER

ELECTR SECCioNES FijAS del editor al lector Libros Seccin del lector Noticias

AIIT1ct1lo dE TApA Temporizador hasta 36 horas

AyudA Al PRiNcipiANTE

4 46 56 58

6

Mo2 MarIo 1989

TEMP036

Electrnica digital para principiantes 15 Audio

Transistores en RF

TAllER

Equivalencias de transistores

MONTAjES Elevador de octava Reloi alimentado a narania Generador de 455 KHz

TCNicA GENERAL Booster de graves de 48 w

Distorsin

22 RAdioARMAdoR

28

Amplificador de FI para receptores de FM Medicin de la potencia irradiada por una antena

RAdioCONTROl ;; Los circuitos osciladores

31 34 CURSOS =~~;;; 37 Las ondas electromagnticas

MO~TAjEs DidCTicos 42 Medidor de intensidad de campo

51

61

64

65

69

77

6

TEMPO 36 Temporizador hasta 36 horas

Por Newton C. Braga

Los temporizadores que normalmente encontramos en el comercio especiali7.ado o que se describen en revistas de electrnica se caracterizan por no proporcionar controles para tiempos mayores que una o dos horas.

Son todos temporizadores de intervalos cortos, siendo raros los que van ms a ll de 4 horas y difciles de encontrar los que tienen ciclos de 25 horas o ms. Teniendo en cuenta que existen aplicacion~s en que son necesarios

ciclos de hasta 1 da, proyectamos este circuito que puede hacer el accionamiento nico O cclico de cargas en intervalos que van desde a lgunos

minutos hasta cerca de 36 horas.

SABER ELECTRONICA Ni 22

ARTiculo dE TAPA

Un temporizador que tiene capacidad de controlar car-gas en intervalos que van desde algunas decenas de minu-tos hasta cerca de 36 horas tiene naturalmente muchas aplicaciones prcticas. Podemos citar como ejemplo la conexin de lmparas de exteriores o vidrieras,- el accio-namiento de automatismos para piscinas, la alimentacin automti-ca de animales en criaderos, el riego de jardines o canteros de plantas, etc.

El circuito que proponemos tiene una estructura bastante sim-ple. ya que buscamos que fuera barato y de montaje sencillo. Por esto, no habiendo un control preci-so de la base de tiempo , la precisin final depender mUf ho del ajuste hecho por el usuario.

Concretamente, la precisin 'no puede ser considerada el punto fuerte de este proyecto. pues la base de t iempo ser ajustada manualmente. As . una variacin de apenas 1% en el ajuste. que en aplicaciones normales es perfecta-mente tolerable. en un ciclo de 36 horas de temporizacin signicar una variacin de aproximadamente 21 minutos. En una aplicacin crti-ca. como un control de proceso. esta variacin tal vez no sea admi-sible. pero en una aplicacin domstica. como por ejemplo la alimentacin de animales o el riego de canteros o llenado de floreros . no tendr mucha importancia.

Incluso considerando estas limi-taciones. las posibilidades de uso siguen siendo variadas y numero-sas, principalmente teniendo en cuenta algunos recursos tcnicos ofrecidos por el circuito. Dentro de estos recursos destacamos los siguientes:

a) Accionamiento de la base de tief1l)O por la red y al mismo tiem-

SABER ELECTRONICA NI 22

1 IUEO( OIVlSOfl OIVII OfI POlI .o..OEITA'~ 1- I'OR 'o 1- l o,z~ ~ \-1 1("'0 ( ~O17,

. -.-- ...

... (~QooIO,

1 ), .1 1024\ 6401"1 ;p -- -----~ CQNTROl OE ' e .. I'ORI Z~CIO"

10.3 A 2" "

po por pilas. lo que significa que en una falta de energa el ciclo de conteo no ser afectado: el circuito continuar marcando normalmente el tiempo para un accionamiento normal allin del proceso, cuando la energa se haya restablecido.

b) Tres tipos de accionamiento para las cargas o aparatos contro-lados.

El primer tipo de accionamiento consiste en desconectar algo al fin del intervalo programado. En esta modalidad, al desconectar al apa-rato controlado el temporizador tambin ~se desconecta~ , cortando su propia alimentacin. Una aplica-cin interesante para esta modali-dad de operacin, con intervalos ms cortos , es romo temporizador de un televisor, desconectndolo en caso que usted se fuera y se lo olvide conectado.

El segundo tipo de accionamien-to ronsiste en la activacin de una carga al final del intervalo previsto. El terrporizador conecta esa carga despus del tiempo programado, mantenindola conectada perma-nentemente. (Para que la misma sea desconectada debe hacerlo usted) .

Finalmente. tenemos la aplica-cin con doble temporizacin. En esta aplicacin podemos conectar

y y g "ni lE

."

algo al final del tiempo programa-do. por un tiempo determinado. Explicaremos me)or: podemos pro-gramar el aparato para conectar un motor, por ejemplo. al final de 24 horas, y en una segunda progra-macin, para que el mismo est conectado durante 30 minutos. La segunda temporizacin puede ser ajustada entre algunos minutos hasta cerca de 1 hora.

Caractersticas Tensin de alimentacin: 220V CA (ms 4 pilas) . Corriente mxima de carga: 2A Gama de tiempos de la primera temporizacin: 30 minutos hasta 36 I'toras. Gama de tierJ1)Os de fa segunda temporizacin: 1 minuto hasta 1 hora. Escalas: 2 Modalidades de operacin: 3 Nmero de circuitos integrados: 5.

El circuito Uno de los problemas de los

temporizadores que se basan exclusivamente en el integrado 555 es el intervalo mximo que se obtiene. que depende de las fugas

7

2

de los capacitares empleados. Normalmente, los intervalos mxi-mos que se consiguen estn alre-dedor de 1 hora.

Sin embargo, teniendo en aJen-la que podemos usar un 555 como base de tiempo y muttipUcar los intervalos con ayuda de circuitos propios. el proyecto de intervalado-res para mayores tiempos se vuel ve posible. Es lo que hicimos en nuestro proyecto. que tiene una disposicin en bloques como rru8stra la figura 1. Asi, tenemos en primer lugar un astable 555 que genera pulsos intervalados a razn de 18 a 120 putsos por minuto. lo que corresponde a frecuencias de 0,3 a 2,OHz.

En una primera fase, estos pul-sos se dividen por 10 en un inte-grado 4017, que consiste en un contador de 10 etapas bastante oonocido. Esto significa que en la salida del 4017 (pio 11.) obtenemos 1 pulso cada 10 pulsos generados por el 555: lo que corresponde a

8

-

-" I OY

er . ...

frecuencias de 0,03 a 0.2 Hz. 1,8 a 12 pulsos por minuto.

Los pulsos rectangulares de este integrado se envfan a la etapa siguiente, que consiste en un nte grado 4040. Este integrado posee un contador binario de 12 etapas capaz de hacer la divistn de fre cuencias por nmeros enteros de 2 hasta 4096.

Esto significa que, teniendo en cuenta la divisin por 10 de la etapa anterior con el 4017, pode mos tener la divisin de los pulsos producidos por el 555 por valores 'hasta 40.960, o sea, iuna amplia-cin de la capacidad de lemporlza-cin de este COlTl'Onente de hasta 40.960 vecesl

De esle modo, operando el 555 en una faja de freaJencias en que no existen problemas de fugas de los capacitores, pues no precisa mos ni siquiera errplear electrolti-cos, llegamos facilmente a interva los tan largos como las 36 horas propuestas.

...

COfIEC' Allll:8CO IIECT ..

..

1 cQiIo de la temporizactn para elaboracin de la escala con las dlvisiones'Sucesivas del 4017 y del 4040 es relativamente sencilla. Para saber cmo hacer el ajuste para el punto de las 12 horas, por ejemplo, basta proceder de la siguiente fonna:

a) Multiplicamos el tiempo en horas por 60 para obtener los minutos. En nuestro caso: 12 x 60 "" 720 minutos.

b) Div.idimos el factor de rooltipli-cacin del circuito pOr el tiempo en minutos, para encontrar la frecuen-cia del 555 en pulsos por minuto. En el caso: 40.960 I 720 _ 56,88 p.p.m.

e) Para obtener este punto de la escala, bastar encontrar la posi-cin del potencimetro en que ten gamos 56,88 pulsos por minuto. Un loo conectado en la salida del 555 permite que este ajuste se haga experimentalmente con la ayuda de un reloj o cronmetro comn,

Para otros valores de tiempos

SABER ELECTRONICA ... 22

n O!;" ", . I

de la escalas, apWcaroos propordo nes directas. AsI, para 36 horas tenemos 19 pulsos por minuto. y para 24 horas. 28,4 pulsos por minuto.

Para los liempos menores, se e1Jl)lea una segunda escala, con-rnJ1ndose el 4040 para una salida en que tenemos la divisin por 1024. En estas condlcaones. el fac-tor de ampliacin quedar en 10.240, o sea, los tiempos de la primera escala quedarn divididos por 4. Esto signlllca que en el punlO en O mnimo en la pri. mera escala del orden de 6 horas, por ejemplo. tenemos un tiempo mlnlmo de 1 hora y media (90 minutos) en la segunda escala.

Los putsos de salida del 4040 en las dos escalas se llevan a dos cir-cuitos separados. seleccionados por la llave "modo" (53) .

En la posicin en que la sena! es llevada de Q2 a 03 (figura 2) tenemos el accionamiento sil1llle del rel. en dos modalidades selee-

"

110/220'11

'.'} " I!>-..,.--

valor de CS. Podemos ajustar el potencimetro para proporc ionar intervalos de 1 minuto hasta cerca de 1 hora. El capacitar CS podr ser alterado en caso que desee aIras intervalos, pero siempre debe ser de buena calidad para que las fugas no afecten el funcionamiento del circuito .

La fuente de alimentacin tiene por base un regulador de tensin .tA7806 y un conjunto de pilas.

Con la tensin de la fuente dis-ponible las pilas no proporcionan comente a la carga, pero en caso de falta de energa las pilas entran en accin, proporcionando apenas energla al 555 que sirve de base de tiempo y a los divisores, que presentan un consumo de corrien-te bastante bajo. AsI, en caso de un corte de energla, la telJlXlriza-cin contina normalmente con el accionamiento del rel al final del tielJlXl programado sin problemas.

En el corte de energla la alimen-tacin de la etapa de accionamien-to del rel tambin se corta, ade-ms de todo porque no habr energfa para accionar la carga!

El diagrama completo del tem-porizador de periodo largo aparece en la figura 2.

Montaje La placa de circuito impreso a

tamano natural aparece en la figu-ra 3.

En el proyecto original usamos rels del tipo MC2RC1 (Microrrel Metallex) con capacidad de corriente de hasta 2 amperes por contacto, pero en caso de necesi-dad el d iseno puede allerarse lac ilmente para alimentar otros tiROS de rels.

Para los integrados sugerimos adoptar zcalos DIL, y el CI-5 debe dotarse de un pequeno disipador de calor.

En verdad, una aheracin posi-ble para el proyec1o seria cambiar el rel de 6V por uno de 12V y la alimentacin por una baterla de la misma tensIn, en cuyo caso se

,.

Itf:Ll Dl nov 4 ALTA COIIIIIlIIU

$:oD~ ~, ~~~:~~I~ I

Tabla 1

llr_ ...... .,.. ......

Escala 1 Escala 2

72mlnuk)s 18 minutos 3,' a horas .5 minutos ','

600,.s 9OminulO. ",5 12 horas "., ...

" 18hofas ',ShOru

63,. 24 ...... ...... 100 36 horas 9 hora.

Tabla 2

- "", .. - -~ ( ..... " .. 1...,' ' .. 36hota

2B.4 24 hofas 37,6 ! BhoJas 56,' 12horas " 3 6hofas 22. ",,,,,

Tabla 3

... .. ,.. ..... , -"

2,4 segundo. ,. 47segundos 20 90 segundos 30 2,Smlnu1OS 3minulO$ 50 4minuloa 60 Smlnuloa 7. 5,Sminulos 60 6mi"lulOS 90 7,5 mlnulOS 100 Bminutos

220V y secundario de 9+9V con por lo menos 500 mA de corriente.

El capacitar eleClrolltico C6, de 1 OOOJF, tiene una tensin de traba-jo de por lo menos 16V, mientras que C2, C3, y CS pueden tener tensiones a partir de 6V.

En la base de tiel1'1'o, donde se exige un capacitar de buena cali-dad, optamos por uno de polister de 1 J.1F. Con este valor la escala sugerida para el aparato es prcti-camente directa. Sin embargo, se pueden usar valores en la faja de 470nF a los 1J.1F, con una calibra-cin correspondiente que lleva una nueva escala.

Los resistores son todos de 1/8 6 1/4W, Y los diodos pueden ser tanto los 1 N4002 como equivalen-tes de mayor tensin . Para 05 cua lquier diodo de uso general sirve, Incluso los 1 N4002.

El led es del tipo comn, no siendo componente critico. Ade-ms de monitorear el funciona -miento del aparato, tambin sirve p,ra su calbracin.

""Los dos potencimetros deben ser lineales de buena calidad, pues de ellos va a depender la precisin de la escala princ~1 y de la escala de la segunda temporizacin.

Para los transistores podemos usar los BC546 cualquier otro equivalente de uso general NPN, como los BC237, BC238, BC547, etc .

Para el fusible de SA se debe usar un soporte apropiado, asf como para las pilas.

En la .Tabla 1 damos la escala de tiempos para los valores de componentes usados.

Recordamos que los puntos marcados en la escala no tienen en cuenta la tolerancia normal de los componentes. AsI, tomando como

podrfan usar unidades de autom6- base esta escala, ser interesante viles o motos, inclusive para el que marque en la suya los puntos accionamiento de la carga. En este correspondientes, teniendo como caso el circuito serfa alimentado orientacin el procedimiento que por una nica bateda de 12V y ya daremos ms adelante. en la parte no por la red local. . que se refiere a la prueba y uso.

El transformador de alimenta- Como el aparato Uene dos sec-cin tiene bobinado primario de tares, uno que trabaja con baja ten--

SABER ELECTRONICA NI 22

sin y otro que trabaja con la ten-sin de la red, es importante tener mucho cuidado en el montaje para que no ocurran cortocircuitos entre los dos, lo que facilmente dal"lara los componentes ms delicados.

Si bien el circuito tiene buena inmunidad a los ruidos, no es con-veniente que los cables de cone-xin a los potencimetros sean muy largos.

las funciones de todos los con-troles quedarn claras en las expli-caciones que damos a continua-cin.

Prueba y uso Ser interesante conectar una

lmpara comn en Xl para verifi-car el funcionamiento del aparato hasta el accionamiento final del rel.

Conecte la unidad, el led debe comenzar a guinar en una veloci-dad que depender del ajuste de P1. la llave de reset SI petjJ1ite que se inicie la cuenta del tie~ en cualquier momento.

la llave S5 debe estar en la fun-cin "conecta" , cuando la carga

ser activada al final del perodo. S3 puede ser colocado inicialmente en la posicin en que tenemos el accionamiento sin temporizacin, o sea, que coloca Q2 y Q3 en el cir-cuito. (luego de temporizada , la desconexin de la carga es manual) .

la llave S2 puede ser colocado inicialmente en la escala 1.

Ajustando PI para mayor veloci-dad de los guil'1os, en algn tiempo debe ocurrir el accionamiento del rel. Este tiempo. ser del orden de 1 hora o un poco ms.

Con un multimetro, o incluso un led y un resistor de lk, podemos verificar el pasaje de los pulsos por el 4017 y 4040.

Verificado el accionamiento del rel en la funcin directa, pasamos la llave S3 para e l modo temporiza-do y reseteamos el aparato para que el conteo del tiempo recomIen-ce.

Una vez verificado el funciona-miento podemos pen sar en la obtencin de la escala. Como la divisin de frecuencia se hace por un valor fijo , podemos hacer la cali-bracin do:> la escala simplementf'

LISTA DE MATERIALES

en funcin de los guinos del led, lo que es muy simple.

As, para la llave en la posicin de divisin por 40.960 (escala 1) tenemos los valores de temporiza-cin que se ven en la Tabla 2.

Para la escala 2, divisin por 10.240, basta dividir por 410s valo-res de tiempo de la tabla 2.

Se puede hacer un retoque de los ajustes si, al final de los interva-los largos, se constata una varia-cin muy grande en el tiempo obte-nido.

Para usar el sistema es necesa-rio tener en cuenta la corriente mxima de control del rel. As, en la red de 220V no se deben accio-nar aparatos de ms de 400W.

Para potencias mayores pode-mo s usar un segundo rel, de mayor capacidad de corriente , como muestra la figura 4.

La escala de la segunda tempo-rizacin aparece en la Tabla 3. El calcu lo de los extremos, en funcin del capacitar C5 y de la asociacin P2 + A7, se puede hacer por la fr-mula:

T ,- 1,' xC5x(P2+A7)

CI-l, CI-4 - ~555 - circuito integrado temporizador CI-2 - C04017 - circuito integrado CMOS

R5, A" - 'Ok - resisto res (marrn, negro, naranja) A7, A8 , A9, Al0 - 4k 7 - resistores (amarillo, viole-ta, rojo) CI-3 - C04040 - circuito integrado CMOS

CI-S - ~7806 - circuito integrado regulador de ten-sin Q1, Q2, Q3 - BC548 equivalente - transistores NPN de uso general 01, 02, 03, 04 ~ , N4002 equivalente - diodos de silicio 05 - , N4148 equivalente - diodo de silicio Kl - MC2ACl - microrrel Metaltex de 6V led 1 - led rojo comn T1 - transformador con primario de 220V y secun-dario de 9 + 9V x 500 mA Fl - fusible de SA PI - 2M2 - potencimetro lineal P2 - , M 2M2 - potencimetro lineal Al, 42, 46 - 47k - resisto res (amarillo, violeta, naranja) A3 ~ 1 k- resistor (marrn, negro, rojo)

SABER ELECTRONICA Ni 22

Cl - 11lF - capacitar de polister (ver texto) C2, C4 - 1 O~F - capacitares electrolticos C3 - 100llF - capacitar electroltico CS - 470llF - capacitar electroltico C6 - lOOOIlF - capacitar electrolitico S, - interruptor de presin de 2 polos S2 - llave de 1 polo x 2 posiciones S3 - llave de 2 polos x 2 posiciones S4 - interruptor simple SS - llave de 2 polos x 2 posiciones Bl - 6V - 4 pilas medianas grandes X1 - loma

Varios: caja para montajes, soporte para 4 pilas medianas o grandes, placa de circuito impreso, perillas para los potencimetros, soporte para fusi-ble, alambres, soldadura, tornillos, tuercas, etc.

11

AyudA AL PRiNcipiANTE

ELECTRONICA DIGITAL

Introduccin

En nuestro pals, asr como en otros paises en vlas de desarrollo, se c:orrprueba que existe una faha de informaciones tcnJcas, princ:~ palmenta en lo que respecta a obras didcticas: es tarea de las revistas tcnicas promover la dlvul gacin de esta maravillosa clencla ~e es la electrnica.

Estas publicaciones tcnicas mensuales en su mayorfa no abor-

SABER ELECTRONICA NI 22

Por Aquilino R. Lea

PARA PRINCIPIANTES (1 a Parte)

dan un tema con suficiente profun-didad, muchas veces necesarias para una pequena parte de sus Iec~ tores habituales, pero incluso asl, desde mi punto de vista. son el nico recurso disponible para los tcnicos de nivel medio para aumentar su caudal de conoel-mentos tanto tericos como prcti-cos.

Alguien un poco ms afortunado argumentar que existen docenas de libros y revistas de procedencia

extranjera, para satisfacer las necesidades de nuestros tcnicos. Pero cuntos pueden leer flulda-mente Ingls, alemn u otras len-guas para entender ciertas publica-ciones extranjeras? Y cuntos tienen el poder adquisitivo para comprar tales publicaciones? Y ni hablar de los libros extranjeros, que representan una Inversin que no est al alcance de todos.

La faKa de suficiente. obras edi-tadas en nuestro pafs puede

15

deberse a la rem.Jnerack)n relati-vamente baja que obtienen los autores por la ardua tarea de ela-borar un libro. y peor todavia un articulo.

Otro factor decisivo que conspi-ra contra la abundancia de obras didcticas en nuestro medio, se me ocurre que es el siguiente : algunos profesionales se sienten obligados a escribir trabajos abso-lutamente originales, teniendo, digamos "verga enza" de publicar material ya explorado o bsico. Esto los lleva a publicar apenas una o dos obras en su vida, llevn-dose a la tumba un cmulo de conocimientos que serian verdade-ramente valiosos para nuestros tcnicos.

Para que nadie me acuse de retener Informactones ni de "predi-car con la palabra pero no con el ejemplo", decid! ofrecerles este minsculo trabajo. muy simple, sobre un tema todavfa ms sl""Ie, pero que segn espero llenar algunas lagunas en los aficionados a la electrnica, en particular res-pecto a la llamada electrnica digi-tal.

Esta serie de publicaciones , referentes a los fundamentos de la electrnica digital, estn destina-dos a todos los que lidian con com-putadoras digitales, sistemas de transmisin en PCM (Pulse Code Modulation: modulact6n por impul-sos codificados), telesenalizacin y/o telesupervisacin dtgital, servo-

(*) Las expresiones digital y analgico son opuestas: la primera significa algo de naturaleza iocre-mentable, y la segunda expresa algo que varia de forma continua. En verdad. las senales digitales varlan repentinamente, o sea, en pasos discretos.

Pensemos en un cuarto con cierta cantidad de lmparas que pueden ser apagadas o encendi-das, una . una, a travs de Inte-

16

mecanismos, sistemas de teJeme-dicin numrica, etc., y que desean comprender el funcionamiento bsico de tales sistemas.

Definicin

Podemos definir "electrnica" como la ciencia que estudia la con-duccin e~rica tanto en el vaclo, en los gases o en k,)s semiconduc-tores, utilizando dispositivos basa-dos en estos fenmenos, como por ejemplo las vlvulas de vacio (actualmente en desuso salvo raras excepciones), transistores, diodos, etc.

No es necesario decir donde la electrnica, o mejor dicho, k:)s com-ponentes electrnioos, toman parte en nuestra vida: basta mirar alrede-dor y veremos docenas de apJica-ctones de la electrnica.

La electrnica digital, al contra-rio de la lineal o analgica, no manipula senales, ya sea de corriente o de tensin continuas; utiliza en cambio senales discretas, o sea, senales elctricas que ape-nas poseen dos condiciones, o estados, posbles.

Las senales que caracterizan la voz humana. por ejemplo, varlan en amplitud y frecuencia, con el tiempo. Esto quiere decir lo siguiente: en un momento dado la senal presenta una cierta amplitud, y, claro, determinada frecuencia. Un Instante csespus puede ocurrir la disminuct6n de esta amplitud, o

rruptores individuales colocados en un nico panel de control. Al Ir con-mutando cada uno de esos Inte-rruptores el recinto se ir iluminan-do paulatinamente hasta alcanzar la luminosidad mxima cuando estn encendidas ladas las 1rr4>a-ras. TantMn se podrla haber con-IrOIado todas las ilJ1)aras a travs de un silll>lO restato (polenclme-lro) que produjera el aumento gro-OJal de la luminostdacl del recinto a

continuar disminuyendo de forma oontinua hasta alcanzar, digamos, un cierto nivel, despus de lo cual volver a aumentar, de fonna tam-bin continua, a medida que trans-curre el tiempo. La amplitud ' de esta senal (senal analgica) podr asumir cualquier valor entre dos previamente astabtecidos con ante-rioridad (lIgura 1).

En las senales digitales, al OJn-trario de las analgicas, la amplitud varIa abruptamente de un valor limite a airo lambln limite ('), no exlsUendo estados o tases interme-dias entre estos dos limites (~itudes) . La figura 2 representa varias senales digitales en tensin. Note como la tensin varIa repenti-namente entre los dos astados: estado aMo y estado bajo. El _ do .Ho puede ser caracterizado oomo la lensin ms positiva de la senal y el estado bajo por la ten-sin ms negativa de esa senal. (Nada impide invertir las oosas, o sea: .... do .Ito - tensin ms OjIgativa, y _ bajo tensin mas posftiva; en este ltimo caso decimos que la lgica usada es la negativa (lgica negativa) pues 'Iodo est cambiado' y, evidente-mente. an el primer caso decinlos que la lgica es positiva, o sea, al mayor valor, al estado alto, y al menor, el estado bajo, kl que est perfectamente de acuerdo con ",estros principios).

Tambin es usual representar cada uno de los dos estados de

medida que se fuera girando el alr-sor de dicho polenci6metro desde la posicin de t01a1 oscuridad hasta la de mxima claridad.

Note que en el primer caso el aumento de la luminosidad se reali-za mediante pasos discretos mien-tras que en el segundo se realiZa de manera contil'lJa. Con este s(mW queda ejemplificado lo que son realmente las ssnales digitales y las analgicas.

SABER ELECTRONICA ... 22

una senal dig~aI por dos sfntlolos matemticos: el O (cero) y 91 1 (uro o unidad), y nuevamente ah! podremos aplicar una de las dos lgicas. o sea:

Lgica positiva:

1 corresponde al mayor valor de tensin de la senat dig~al

O corresponde al menor vak>r de tensin de la senal digHat

Lgica negativa: .

1 corresponde al menor vak>r de tensin de la senal digital

O - corresponde al mayor valor de tensin de la senal digHal

La ligura 3 Intenta aclarar mejor lo que acabamos de exponer sobre lgica posHlva y negativa.

Nota: en el transcurso de este trabajo slo utilizaremos la lgica positiva, para facilitar la expliGSCin y para que el lector no aprertda a razonar -al contao.

Tantlin 58 acostumbran Identt-. Ilcar loS dos estados lgicos por las Iniciales de las palabras Bajo (B) y Alto (A), pero debido a la penetracl6n de obras de proceden cia Ingresa o norteamericana en ooestro pars, se usa la convencin de las k!tras L y H, respecUvamen-te Iniciales de Iow (lase: loo, bajo) Y de high (lase .jaig., aHo).

Las senales digitales son las Ideales para obtenerlas a partir de elementos elctricos o electrnicos propiamente dichos. De hecho. una lmpara Incandescente, por ejemplo, posee a priori slo dos estados bien definidos de funcio-namiento: apagada o encendida. A cada una de estas dos condiciones se puede asociar un estado lgico que tanto podr ser el O (cero) o el 1 (uno), o sea:

lmpara encendida - O ( 1) lmpara apagada - 1 (6 O) Con el fin de hacer las cosas

ms sencillas, adoptaremos la con-SABER ELECTRONICA NI 22

FIGURA'

E 11- "'-' C- .---. i ---- ---I

--- - ---

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TII!..-oCII

E ' -" 'C- . - - .. - .... ! .---i

TI_ell .

FIGURA 2

vencin que parece ms lgk:a a primera vista, o sea:

lmpara encendida - 1 (estado aHo, H)

lmpara apagada - o. (estado bajo, L)

Se consiguen resultados 58mb-antes si sustituimos la lmpara incandescente por el contacto de un rel o Incluso por un interruptor de tipo conecta-desconecla de tipo convencional El pasaje O no pasa. je de corriente por un alambre tam-bin caracteriza los dos estados

lgicos de la electrnica digital. C~rtamente el lector hallar una gran cantidad de dlsposHlvos de dos estados, capaces de cartactert-zar rualquler senal diglal.

Es obvio que en 1.1 actualidad nadie ir a utilizar una 'bruta- lm-para de incandescencia o incluso un rel, salvo rarfsimas excepcio-nes, para caracterizar cada uno de los dos estados binarios. Para eso se usan los clR:uHos (cllQJltos lgl cos) a base de componentes elee-trnloos capaces de rumplir luncio-

17

nes lgicas, en que los sfmbolos O '1 1 se traducen por dos niveles, perlectamente definidos, de una tensin elctrica; originalmente esos circunos eran realizados con componentes discretos hasta el advehimk!nto de los denominados circuitos integrados a comienzo de los anos 60. El circuito integrado, abreviado CI. es un microcircuito cuyos elementos se encuentran asociados, de manera inseparable, sobre un pequenrsimo material semiconductor. normalmente de silicio, de superficie del orden de 10 mm2. Estos microcircuitos son finalmente encapsulados en un material aislante cuya finalidad es propiciar la debida resistencia mecnica.

Adems de este encapsula-miento. los CI poseen varios "pines (palitas") metlicos que posibilitan la conexin entre algu-nos puntos del microcircuito con componentes. o incluso otros cir-cuitos (integrados o discretos). externos al CI propiamente dicho, adems, estas "palitas tambin tienen por objeUvo la soldadura o fijacin del CI a una base de mon-taje.

Gracias a los circuitos Integra-dos, asf denominados porque inte-gran, o sea, agrupan, decenas, cenlenas e incluso millares de oofT'4'Onentes, fue posible, no slo obtener un ni(X) circuito digital en una nica pastilla, sino varios de estos clrruitos 5601005, lo que vino a disminuir considerablemente el costo de un proyecto y, en conse-ruencia, el costo del dispositivo en el que toman parte.

No piense el lector que la Imple-mentacin (Integracin) se limita slo a circuitos digitales; la misma tambin se aplica a circuitos no lgicos (lineales) .

En este hlmo caso, el CI recibe la designacin especifica de cir-cuito Int,grado IIn.al, y en el otro, recI>e el nombre de circuito Integr'do no lineal o circuito ,.

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FIGURA 3

'.," "," I . _ ._'-'- .. -

Diferenciacin entre la lgica positiva y la lgica negativa

FIGURA -1

Aspecto externo de un circuito integrado en la clsica configura-cin "doble en linea" (DiL)

Integrado lgico, o tambin clr-cuno Integrado digital.

La mayorfa de los circuitos inte-grados, principalmente los digita-les, tienen exteriormente el aspecto indicado en la figura 4, Note la elevada cantidad de terminales: en el dibujo slo se ven perfectamente siete, pero existen otros tantos del

otro "lado" del CI, Qu el lector no se impresione por tan elevado nmerol iExisten Cls de 40 pins

rpal~as") 6 ms! Ciertamente los CI no son des-

conocidos a los lectores. y hasta es bien posible que hayan realizado algn montaje con estos compo-nentes casi milagrosos, No nos

SABER ElECTRON1CA N' 22

FIGl 'RA 5 ~ , , ~' , " : , , ,

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Operador "E" de dos. entradas a rel. Las condiciones lgicas del circuito son: a --+ L, b --+ L Y s --+ Q.

FIG URA (, , ' o , ,

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U'D'

-:;:; .. .. ' .. Al2 ~ r ~

Configuracin del circuito "Y" de la figura anterior cuando se apli-ca solamente a la entrada b el estado alto (H).

Las condiciones lgicas del circuito son las siguientes: a --+ L, b ~ H Y s --+ Q (lmpara apagada).

FIGURA 7 'o

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o , , , , ,

o , , , ,

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-

...: ~ L' ...: ~l 2

r r ....h--

Aplicando el estado lgtco alto a la entrada a del circuito ~Y" .

SABER ELECTRONICA Ij' 22

detendremos por lo tanto ms en este tema que ya ha sido abordado en publicaciones anteriores.

Circuitos lgicos fundamentales

Los circuitos lgicos elementa-les, o fundamentales, constituyen el fundamento de las aplicaciones de la electrnica digital. El debido agrupamiento de estos circuitos bsicos permite la realizacin de operaciones ms complejas de la electrnica digital; es necesario, por lo tanto, una atencin muy especial al estudio que sigue a fin de poder, en un futuro no lejano, entender, y quizs elaborar, circui-tos lgicos altamente complejos.

Para que el lector tenga una idea de cun importantes son estos circuitos lgicos fundamentales, basta que haga una analogfa con las cuatro operaciones fundamen-tales (+, -, X, Y %) de las matemti-cas : a partir de ellas se cre un enorme edificio de clculos mate-mticos que poca gente conoce en su totalidad. iLO mismo ocurre con la electrnica digital!

Para describir con cierta claridad el comportamiento de cada uno de los operadores lgicos funda-mentales (nombre dado usualmen-te a los cirruitos lgicos), apelamos a nuestro conocido: el "rel", con sus contactos, y nuestra no menos conocida lmpara incandescente. Suponemos que de esta forma el "profano" no tendr diftcuttades en hacer su primer viaje a travs de los portales de la sabidurfa.

Circuito lgico "Y"

Consideramos et circuito elctri-co de la figura 5 en el cual la bobi-na del rel RL 1, cuando est debi-damente alimentada por la tensin de la fuente de alimentacin 81 de Vcc volI, cierra su contacto A Y la tensin Vcc ser aplicada al Inte-rruptor B del segundo rel cuyo

19

coll1JOrtamiento es similar al ante-rior, si bien le toca a ste realizar el ltimo enlace para que se encien-da la lmpara LPD1 .

En la forma en que se encuon-tra el circuito de la figura 5 la lm-para no enciende, pues no recibe alimentacin por los contactos de Jos rels cuyos selenoides, como podemos ver, estn en potencial nulo asf como la extremidad libre de LPD1 . Ahora, como los poten-ciales de entrada son nulos (Va- Vb- O volt) y tambin porque el de salida tambin 'lo est, pode-mos establecer, de acuerdo con lo visto anteriormente, lo siguiente:

a ... L

b ... L

o bien:

s -. L - lmpara "'3.CJada

s -. O - lmpara

FIG URA 8

-"=81 -

,

-.

'"

" , , /LPOl

/ , , -

Ambas entradas a y b del circuito en nivel alto hacen que la lm-para se encienda (s -.) .

:=l 8 r ' :j)--. :=l 8 r' :D-.

apagada FIGURA, 9 , b ... O

donde a y b representan las dos entradas del circurto de la figura 5 y su salida.

Supongamos ahora que apli-quemos la tensin de la bateria (Vcc) solamente a la entrada b (f\Jura 5) , Ou ocurrir?

El solenoide del rel RL 2 ser activado y su contacto B conroota-r pero la lmpara LPDl no encen-der pues el contacto A de RL 1 no permitir la aplicacin de la tensin Vcc (f\Jura 6) , AsI, podemos elabo-rar el siguiente cuadro:

a ... L (O)

b ... H(1)

s ... L (O) - lmpara apagada

que resume las condiciones lgicas de la nueva "posicin" del circurto.

Uevado solamente la entrada

20

SrTOOlos usados comunmente para representar graflcamente un operador lgico V de dos entradas a y b Y una nica salida s. En este articulo adoptaremos el sfmbolo del ngulo inferior derecho.

(a) al estado lgico ano (H) ser el turno del rel RL para operar, el cual cerrar su contacto como IkJs-tra la figura 7; ~sr como en el caso anterior, LPDl no encender (esta-do lgico bajo - O) porque ahora ser el turno del contacto B de AL 2 de impedir que la lmpara se encienda. As! seguimos teniendo el siguiente cuadro descriptivo:

a ... H(1)

b ... L(O)

s -. L (O) - lampara apagada

Pues bien, la lmpara lPDl (figura 5) slo se encender cuan-do los contactos A y B de los rels estn cerrados, lo que sucede

cuando, nicamente, se aplica la tensin Vcc (estado atto - H) en ambas entradas a y b (figura 8). Tenemos entonces:

a ... H(t )

b ... H (1)

s ... H (1) -1a"'4>"ra encendida

Llegamos a la conclus in , entonces, que la Il11>8ra LPDl del circuito "V" de la figura 5 slo emrti-r luz (nivel alto) cuando se aplica a ambas entradas un nivel de ten-sin alto en relacin a tierra, o sea, cuando el contacto A y el contacto B estuvieran operados.

Esa caracterfstica fundamental hace que el circuito rlescriplo sea

SABER ELECmONICA JrfII 22

Culldro f

ENTRADA a b O O O 1 1 O 1 1

Cuadro 2

L I L ~ H

dosignado circuito lgico "Y", u operador lgico " V, o almpla-. mente operador " V". En ingls se lo desinga "'agie ANO gate" de donde proviene la expresin puer-ta lgica "Y" o puerta lgica ANO, romo tambin se la conoce.

Un circuito lgico Y puede ser reaizad9 de varias formas diferen-tes de la considerada en la figura S, teniendo particular importancia la implementacin con componen-les elect rnicos de concepcin redente (semiconductores) . Es as que para definir un circuito tgico Y no hace falta considerar el circuoo proplamente dicho; basta repre-sentar el circuito por un smbolo apropiado que no acarree ambi-gOedades. Est claro que esta especie de "caja negra" debe pre-

SABER ElECTRONICA NI 22

SAliDA s O O I O I ,

b i s L , L H ' L L I L H I H

sentar. para el circuito analizado (ngura 5) dos entradas, a y b, Y una salida nica, S.

Desgraciadamente, todava no existen normas internacionales para los smbolos de elementos lgicos, para usarlos en los diagra-mas de circuitos ; esto tambin es vlido para los trminos empleaoos para definir los estados lgicos. Por estas razones nos vemos obM-gados a dar los s mbolos ms comunes usados para la puerta lgica. En este t rabajo adoptare-mos los smbolos de la A.S.A. americana. Tales smbolos son los que aparecen en la figura 9, para un operador ANO de dos entradas y una nica salida (note que son semejantes por pares) .

Representando la condicin de

ausencia de tens5n 'POr O (cero) y la condicin de existencia de ten-sin (Vcc) por 1 (uno) y atendiendo a la caracterfstica fundamental del circuito lgico V, podemos decir que el circuito queda completa -mente definido por el cuadro 1.

En esta tabla , llamada tabla de verdades del circuito lgico Y, estn definidas todas las combina-ciones posibles para las dos entra-das, proporcionando 22 - 4 cormi-naciones posibles ; para un operador Y de 3 entradas tendra-mos 23 - 8 combinactones posi-bles.

En terminos de tensin, la tabla de arriba toma el siguiente aspecto en que: L - O Y H - , (cuadro 2).

Verificamos que la salida slo asume el nivel alto cuando armas entradas se encuentran en ese estado lgico, o sea, alto .

En el prximo nmero continua-remos analizando los otros circui-tos lgicos fundamentales.

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21

TRANSISTORES EN RF Por Newton C. Braga

Por qu los transistores usados en los circuitos de altas frecuencias deben ser diferentes de los transistores comunes, usados en aplicaciones de audio y bajas

frecuencias? Qu impide que un transistor oscile o amplifique seales de frecuencias por encima de ciertos limites? Qu es el SMS? Vea cmo se obtienen transistores para la operacin en frecuencias muy altas y cules son los problemas

enfrentados por el proyectista.

Todos los lectores saben que los transistores usados en los circuitos de altas frecuencias son diferentes de k>s usados en la amplificacin y generacin de senales de audio, bajas frecuen-cias y corrientes continuas. Por qu? Para entender bien las dife-rencias , debemos comenzar del princip io, o sea , de la propia estructura y funcionamiento de un transistor bipolar.

En la figura 1 mostramos la con-figuracin ms comn usada para un transistor como amplificador, que es la configuracin de emisor comn, donde la senal se aplica entre la base y el emisor, haciendo fluir una corriente proporcional-mente mayor entre el colector y el emisor.

En los proyectos simples, que involucran corrientes continuas o de bajas Irecuencias , podemos prever una cie rta ganancia para esta configuracin y el resultado obtenido en la prctica no ser rruy diferente.

Sin embargo, los transistores no se comportan del mismo modo cuando trabajan con senales de altas frecuencias. La ganancia de un transistc:r comienza a ser cada

22

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Figura 1 - Etapa amplificadora con transistor bipolar comn da emisor comn. las varia-ciones de la corriente de base corresponden a variaciones de la corriente de colector.

vez ms influenciada a medida que la frecuencia aumenta ms all de cierto valor.

En la figura 2 mostramos como la ganancia de un transistor cae cuando la frecuencia se eleva,

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hasta el punto en que el mismo no puede ser usado ms para la amplificacin.

Como un oscilador ex ige reali-mentacin y ganancia, sin ganan-cia el mismo no puede ser usado ms para generar senales.

~La electrnica crea cada da dis-positivos que pueden trabajar en fre-cuencias ms elevadas, encontrn-dose ya diversos dispositivos que sobrepasan la barrera de los giga-hertz (GHz, o sea, 1.000.000.000 Hz .) . Componentes que pueden operar con tales frecuencias ya se encuentran en los comercios espe-cializados , aunque no sea fcil conseguirlos.

Mientras tanto , para llegar a este punto, los obstculos vencidos fueron muchos. Analicmoslos.

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o : ~ -1

Figura 2 . Grfico que mUdstra la calda de ganancia que ocurre para frecuencias por encima de cierto limite. la frecuencia de cor\e es definida para el punto en que la ganan-cia cae en 0,707 en relacin a la ganancia anCC.

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SABER ELECTRONICA N1122

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FIlPI 3 Estructura bica de un traosis-lar con la c:ircIJaci6n de las corrientes de buoy,,_,

TIempo de trnsito Si analizamos un transistor a

partir de su estructura, como rruest;ra la figura 3. vemos que la corriente entre la base y el emisor es la responsable por la corriente principal, entre el colector y el emi-sor. Como esta ltima corriente tiene mayor intensidad que la pri-mera, decimos que el transistor 3JTIlIif1ea senales.

Las variaciones de la corriente de base son las que deben coman-dar, pues, las variaciones ~ la ooniente de colector (conllgur~ de emisor comn).

Para los materiales "mlcon-c1JcIores ms usados como el ger-nanlo y el silicio, los por1adores de carga se m.Jev8n en una vebcidad "'" depende de su naturaleza.

En el germanio, por e)8l1"4'1o, los electrones se mueven a una vak>-cidad del orden de 3.600 cm. por segundo. mientras que las lagunas son ms lentas, con una velocidad de 1.60 cm. por segundo. Pode-mos decir que, tanto en el silicio como en el gennanio. las velocida-des de los por1adores negativos de carga (electrones) es casi el ~ de la velocidad de los portadores de carga negativa (lagunas").

SUpongamos entonces que una senal de alta frecuencia sea aplica-

Si no recuerda bien el tema de los electrones y las lagunas, puede convenirte repasar el tema en la leccin 3 del Curso General de e_lea (SABER ELECTRONI CA N' 3). SABER ELECTRONICA ... az

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FtgUra -4 - El tiempo ele trimikl es il"l8U~18 para que loe ponadorn lleguen al emitor, ti la Irecuen::ia de la sena! fuera muy alta. - .

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Figura 5 - PortadonIs mayoritarios y minoritarios de 13"91 en un transiIttI" NPN. Campo. de coniertes en el cristal semicondudor.

da a la base de un transistor. En el momento en que la senal

-entra- en el circuito (transistor) , la corriente de colector para el emisor debe comenzar a fluir. Los portado-res de carga deben atravesar toda la regin semiconductora que corresponde al colector, a la base hasta llegar al emisor. Dependien-do de la distancia que debe ser recorridla, y de la velocidad de los portadores, puede no haber tiempo sufk:iente para eso.

Lo que puede ocurrir es que durante un ciclo de ampliftclcln de la senal de entrada, puede no haber tiempo suficiente para que la corriente correspondiente fluya entre el colector y el emisor del transistor.

Antes mismo que la corriente alcance su mximo correspondien-te al pico positivo de la senal de entrada, su polaridad puede haber-se invertido, cancelando el efecto.

En estas condiciones, el transis-tor ya no consigue a"lJlillear, pues no hay tiempo para el tnl ..... de las ca~gas entre el colector y el emisor. Inlluye en este efeclo tam-bln las capac:landas enco_ entre la base Y el emisor, y enIt8 el ooktdor y el emisor.

Antes de "'" la con1ente alean-ce su mAxlmo, es necesario que haya tiempo para cargar estas capadtandas pa_.

Podemos aumentar la respuesta de frecuencia de un transistor, capaclt'ndolo para operar con

23

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FtgUrs 6 Portadores mayoritarios y minoritarios de carga en un transistor PNP. Campos de corrientes en el cristal semicooductor.

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F'f1Ura 7 Estructuras de dversos tipos de transistns usados en apIcaciones de altas frecuencias.

24

senales de frecuencias elevadas con la disminucin del espesor de la regin que forma la base. pero para est existen limitaciones .

El problema bsico que encon-tramos inlcialmente est justamen-te en el hecho que los portadores de cargas N y P tienen velocidades diferentes de propagacin,

Asr, si un transistor tuviera ms material 'P a recorrer que material N, el transistor tiende a ser ms lento que su equivalente,

Vea entonces que, si tuviramos dos transistores con las mismas caracterfsticas generales, pero uno NPN y el otro PNP, el PNP tiende a ser ms lento, con una frecuencia limite de operacin bastante ms baja.

Consultando los manuales podemos tomar como ejemplo tran-sistores bastante conocidos:

Mientras que el BC548 tiene una frecuencia de corte de (fT) 300MHz, su MequivalenteM comple-mentario PNP, el BC558 tienen una Ire,cuenca de corte de MapenasM 15.gMHzl .

Observe el lector que la gran mayorfa de los transistores que se destinan a la operacin oon sena-les de RF, principalmente en las frecuencias ms elevadas. son NPN yoo PNP!

En las figuras 5 y 6 tenemos ilustrados los modos en que ocu-rren las propagaciones de corriente en los transistores NPN y PNP. para mostrar de qu modo el trn-sito es ms rpido en un NPN,

Obtencin de transistores para frecuencias altas

Las industrias de semiconducto-res han desarrollado diversas tc-nicas de fabricacin que les permi-ten obtener transistores con caractersticas propias para la ope-racin en frecuencias elevadas. Estas tcnicas tienen por fin dismi-nuir el efecto del trnsito de k>s portadores de carga, con regiones semlconductoras de dimensiones mfnimas y tambin los efectos de

SABER ELEC'1lIONICA ... 22

~"'"UC:TU"'" fUJoICIONAL Dl!L""

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Figura 8 - Estructura bsica del transistor $M$ (semiconductor-metal-semiconductor) mostrando el movimiento de los portadores de carga.

FIgUra 9 - Estructura de un transistor PNIP data-rroIado por la compafila

n_"M. DI! OOUCTOfI

BaIlen 1954.

las capacitancias parsitas. Existen tambin invesllgaciones

que demuestran que los materiales semioonductores como el arseniuro de galio (Ga As) poseen ia capaci-dad de conducir los portadores de cargas en velocidades hasta 10 veces mayores que el silicio resul-tando as componentes ultrarrpi-dos. Los componentes que usan estos materiales deben estar pron-to a disposicin de los proyectistas.

Encontramos entonces diversas denominaciones para los transisto-res comunes (bipolares) que ope-ran en frecuencias elevadas. siem-pre conectadas a la geometra del cristal semiconductor. su formacin y los tipos de impurezas agrega-das.

En la figura 7 tenemos las estructuras de algunos tipos princi-pales de transistores.

El primero es del tipo "AlIoy" (aieac~n) que aparece en (a). Este transistor est formado por la difu-sin de impurezas (indio) en una

SABER ELECTRONICA'" 22

regin semiconductora. obtenindo-se as{ las regiones que correspon-den al colector (C) y al emisor (E) .

En este tipo de transistor, la regin correspondiente a' la base, responsable por el trnsito , de los portadores de carga en su mayor parte, puede ser reducida a una dimensin de hasta 0.0005 pulga-das, 10 que lleva el componente a una frecuencia mxima --!,;; opera-cin de alrededor de 10 MHz.

Esta tcnica, por otro lado, no permite obtener precisin en las caractersticas del transistor, de modo que en un lote de los mismos podemos encontrar grandes varia-ciones de ganancia, entre otras.

El tipo (b) qua mostramos en la misma figura es el que corresponde a la llamada "barrera superficial" desarrollado por Philco.

En este transistor, el material semiconductor es de apenas un tipo, siendo los dems elementos metlicos, Con esta tcnica, pode~ mas obtener trnsitos menores que

llevan a dispositivos .capaces de operar en frecuencias de hasta 70MHz.

El t ipo (c) es denominado "mesa" y tiene una estructura que permite alcanzar veloc idades de operacin bastante mayores y tam-bin trabajar con potencias mayo-res,

Las regiones que corresponden a la base y al emisor son formadas sobre una "mesa- de material semi-conductor.

El tipo (d) se denomina "mesa epitaxial-, la diferencia en relacin al tipo anterior est. en la presencia de una capa adicional epitaxial (epi-taxial quiere decir de superficie) que es depositada sobre el material bsico, formando as la regin correspondiente al colector.

El tipo (e) es el "planar-epitaxial", En este transistor, las regiones correspondientes a la base y al emisor no quedan sal ientes, siendo "niveladas" en relacin al colector por una capa de xido pasivador (5i02) , Con esta tcnica, de un nico trozo (waffer) de material bsico se pueden fabricar hasta 1.000 transistores de una sota vez .

El SMS

Investigaciones realizadas en diversos laboratorios como CNET de Francia, el NTT de Japn y de Bell en los EE, UU., t ienen como meta el desarrollo de un nuevo transistor con una capacidad de operacin en altas frecuencias, superando limites hasta entonces no alcanzados por componentes convencionales.

El SMS (semiconductor-metal-semiconductor) o tambin llamado popularmente "transistor de electro-nes calientes" (U) tiene en lugar de base convencional de material semiconductor una fina pefrcula de metal que puede alcanzar el aspe-

U Es evidente que no pueden exis-tir electrones "calientes" pues la

25

sor de 0,2 micrones. En cuanto al silicio, una laguna

tiene una velocidad de 40 metros ~r segundo aproximadamente, en las mejores condiciones, lo que sig-nifica que demora 2,5 us para reco-rrer 0,1 mm., en un transistor SMS los electrones "saltan" por la regin metlica, ipracticamente Mpor fuera", como muestra la figura 8, en un tiem~ de trnsito del orden de 1 trillonsimo de segundo! Esto permite obtener, para estos nuevos componentes, frecuencias de ope-racin que llegan facilmente a los 30 GHz (30.000.000.000 Hz').

La tcnica que lleva a estos componentes, en realidad no es nueva, habiendo citas ya en los anos 60, como por ejemplo la que habla del PNIP, un transistor crea-do por la compana Bell en 1954, cuya estructura muestra la figura 9,

y el Drift Transistor, citado ya en 1959.

En la prctica, las dificultades para industrializar un dispositivo de este tipo, son la obtencin de meta-les con las caractersticas desea-das. Debe usarse una aleacin de Cobalto y Silicio (CoSi2) con una pureza increble. La parte semicon-ductora debe ser desarrollada sobre el metal en un vacio de los ms perfectos con presiones incre-blemente bajas. del orden de 10-9 torr, lo que an est lejos de conse-guirse con facilidad.

Todo esto significa que estos transistores todavia no estarn a disposicin de todos los experimen-tadores y proyectistas por un tiem-pito. Deber pasar todava algn tiempo para que las experimenta-ciones en la faja de los Gigahertz se vuelvan tan populares como hoy

son los montajes en la faja de los Megahertz.

Conclusin Incluso las dimensiones reduci-

das de un transistor comn todava son un obstculo para su operacin en frecuencias elevadas. Los fabri-cantes procuran desarrollar nuevas tcnicas de fabricacin o incluso nuevos dispositivos buscando trn-sitos cada vez menores con la ela-boracin de regiones semiconduc-toras de dimensiones ultra reducidas, o bien la utilizacin de materiales con trnsitos ms rpi-dos como el Arseniuro de Galio. Pero incluso estos desarrollos tie-nen un lmite, debiendo estudiarse nuevas estructuras que dejen de lado completamente el tradicional agrupamiento de tres materiales semiconductores alternados como

definicin de temperatura de un cuerpo es aplicada a la presencia de el transistor bipolar, como todos los materia, o sea una estructura formada por tomos. El grado de agitacin que siempre estudiamos. Induda-de esas partcutas es lo que nos permite definir la temperatura y por lo blemente la electrnica de alta tre-tanto decir si un cuerpo est caliente o no. Para los electrones, si bien cuencia del futuro usar dispositi-lienen masa, la definicin de temperatura y por lo tanto la caracterstica. vos inditos, y parece que ese de "calienteM no se puede aplicar. \ momento no est muy lejos.

OfERTAS

Generador de funciones Ecualizador( primera opcin)

A 499 A 308

Scorpion A 119

PAQUETES DE COMPONENTES

Semiconductores A 234

Varios A 423

Electrolticos A182

TALLER

EQUIVALENCIA DE TRANSITORES por Newton c. Braf1S

Existen miles de tipos diferentes de transistores a disposici6n de los lectores proyectistas, estudillntes o reparadores. Cmo elegir un equivalente en caso de

necesidad? C6mo saber cules son las caractersticas que debe tener un sustituto para hacer el cambio? Son algunos problemas, cuya soluci6n no

siempre es sals/actoria la cual abordaremos en este artculo.

Normalmente los artfculos prcticos que publicamos en nuestra revista se basan en un nmero limitado de transistores. que generalmente se pueden encontrar en los comercios aspe claliZados.

Con un nmero limitado de tipos, podemos lograr una gama de caracter(stlcas suficientemente aIJ1)lia para cublir una gama muy grande de aplicaciones.

Normalmente usamos los si-guientes tipos:

RF de baja potencia: BF494 8F495.

Audio NPN de uso general de baja potencia - BC237, BC238, 8C547, 8C548 8C549.

Audio PNP de uso general de baja potencia - 8C557, 8C558 8C559.

Audio de media potencia NPN -80135,80137,80139, o TIP31.

TA4 ... SISTOA fOUI..,UfHCI4

28

r,uue .PS2fU.SIIloro rMllrll M'S6S76.5115122

MPS 405 Sil l1 22 21114143

rNHlO 2 Mllll

>tUll2

U"ll'

T IlOl1 SlIlOOII eS..,1' I.2M21104fS lIlOS.SKl02S

CUlrMI'l.O DI! 'AGlN .. Of UN ....... U .. L DE ,MII,'tTON:.)

Figura J

e:.. NTIDIoO M ..... TlV ..

100 400 '00

Figura Z

Audio de media potencia PNP -80136,80138,80140, TIP32.

Uso general de potencia -2N3055, TIP41 , TIP42.

8in embargo, consultando revis-tas importadas, traducciones, o incluso libros tcnicos antiguos o esque.mas de aparatos comercia-les, el lector puede percibir facl!-mente que existen centenas o incluso millares de otros tipos de transistores.

Adems de los transistores japo-neses con nomenclaturas diferen-tes como 28B, 2SC. tenemos tam-bin tipos americanos como los -2W, los transistores de series especiales oomo los "HEP" 6 "SK", muy coroones en las revistas norte-americanas. adems de otros.

Cmo hacer para encontrar un equivaktnte?

SABER ELECTRONICA Hl22

Tablas de equivalencia

LoS tcnicos reparadores. pon cipalmente, acostumbran hacer uso de manuales de transistores para sustituir uno que deben cam-biar.

Muchas tablas son de fcil con-sulta y traen, normalmente , la mayora de los transistores ms corrunes de los aparatos comer-ciales (I;gura 1).

Tales tabfas estn formadas por una relacin de Iqs tipos de tran-sistores con la indicacin del susti-Mo para los componentes.

Sin embargo, lo que tal vez algunos lectores no sepan es que no podemos decir que un transistor sea totalmente equtvalente a otro. Esto no es poslblel

Incuso aunque el lector tome un Iole de BC548, por ejemplo, ver que no existen dos transistores con las mismas caracterfstlcas.

Como podemos ver en la figura 2, en un lote de estos transistores, las ganancias (hFE) pueden e\tar entre 110 y 800 No tendremOs, por cierto, dos transistores con la misma ganancia, de modo que ya no podemos decir que sean equi-valentesl

Podemos citar como equiva-lente del BC547 al BC548, .-r-do que sus bandas de ganancia son diferentes? En realidad, exis-ten condiciones en que esto se puede hacer y condickmes en que no se puede.

Vean los lectores que muchos proyectos se hacen de modo de adm"ir que los transistores usados tengan dertas bandas de caracte-rfstlcas. Silos transistores elegidos por un montador tuvieran tales bandas de caracterfsticas, pueden ser usados perfectamente sin problemas. de all que podamos citar una relacin de los mismos en una lista de materiales, incluso aunque no tengan las mismas ban-das y no sean siquiera equivalen-tes.

En un circuito como el de la ligura 3. por ejemplo. se admite SABER ELECTAONICA ... 22

r----~---.

...

.........

cualquier transistor de uso general con ganancia mayor que 100.

Esto s;gnWlca que podernos, en una lista de materiales para tal cir-cuito, recomendar al mismo tiempo el BC548 BC549, pero esto no significa que sean equivalentes.

las tablas de equivalencia a veces son problemticas justamen-te porque toman como referencia las caracterlsticas medias de los transistores.

AsI, puede pertectamente ocurrir que en un caso general el sust"uto indicado no d ningn problema, pero en una condicin especial puedan surgir obstculos.

Ellcnioo que hace uso de una labia, debe usarla corno gula inicial para verificar cules son los posi-bles transistores sustitutos, pero antes de elegir uno, debe comparar sus caracterlsticas en un manual para ver si el tipo indicado real-mente sirve para tal aplicacin. Otro problema ms grave, consta-tado en algunos manuales, es que no Indican el fabricante. IDos labri-cantes pueden dar el mismo nom-bre a sus transistores que tienen caracteristicas cornp$etamente dife-rentes!

Damos como ejemplo un caso citado en un libro tcnico nonea-mericano, en que el aulor cita que Delco fabrica un transistor tipo OS-25, que es para AF de baja poten-cia, operando como conversor en radios AM. Pues bien, existe otra

...

-- '\o I &UOIOI

"

en,>resa que fabrica tambin un transistor 0$-25. el cual. sin embargo, es un amplificador de audio de polencla. En un manual que tuviera estos transistores sin Indicacin del fabricante, las equi-valencias serian totalmente dtfeM rentes y engal'oosae.

Cmo elegir equivalente

Por lo que hemos visto hasta ahora, lo melOr para elegir equiva-lentes, o mejor dicho sustitutos para transistores, seria siempre partir del conocimiento de sus caracterlSlicas. Podernos decir de un modo general que:

el sustituto debe tener una banda de ganancia semejante o ms aJll)lia que el sustituido.

el sustituto debe tener una capacidad de disipacin de poten-cia igualo mayor que el su_o

Vea que la polenda mxima que el transistor disipa es tambin fun-cin de la temperatura ambiente, como rooestra la figura 4.

lA medida que sUbe la 1....,.,..-lura, la capacidad de disipacin se hace ITIJCho menorl

Las tensiones mximas del colector y base deben obeervarse. Normalmente S8 las especifica como:

Veeo (mx.) - mxima lensln 2t

t TIIIIP[IUTUIU. ,UIT[ I .,

' OO

" .

,.

100 US '"

111M f IlAMSI"OR OU[ g'SI. " _ .. W. 25'C SOLO I'O) [ I>E:

CIa."JI . ~500""" .OOOCI

'00 .""

FCQwro f

entre el colector y el emisor con la base abierta.

V OEO (mx.) - mxima tensin entre base y emisor con el colector abierto .

La mxima corriente de cofec-tor es otro punto importante. El sustituto debe tener una lema. mayor O igual al sustituido.

Finalmente en las aplicacKmes que involucran RF (altas frecuen-cias), es i"""rtante verificar que el transistor sustituto pueda amplifi-car del mismo modo las seMles que el que sacamos.

Vea que la ganancia 'de un tran-sistor cae acentuadamente cuando las frecuencias se elevan. As . existen diferentes maneras de especificar la frecuencia limite de operacin de un transistor:

La primera manera consiste en especificar la frecuencia de transi-cin como ft que por lo tanto, es la mxima frecuencia que terica-mente el transistor puede producir

como oscilador o amplificador (figu-ra 5) .

La segunda manera consiste en dar el producto ganancia-banda; si un transistor tiene un Beta de 100 veces y su producto ganancia-

OANA N"" -'0 "

" 100 """1f1

Figura .5

banda pasante es de 100 MHz, eso signifk;a que su freaJencia de corte es apenas 100M/lOO _ lMHzl

Si el transistor se usara en una aplicacin especial , como' por ejemplo la entrada de un circuito

prea~ificador en que se exige un bajo nivel de ruidos, o en la ampllfl-cacin de senales de ahas frecuen-cias tenemos tambin que conocer caracteristicas como el nivel de rui-dos (si es alto o bajo), la capacitan-cia entre sus ektmentos, etc.

Conclusin Para sustituir transistores no

basta tener un manual de equiva-lencias, pues las equivalencias son muy relativas. Lo que tales maroa-les traen son realmente sustitutos aproximados. La eleccin debe hacerse con buen criterio despus del anHsls de la funcin que ejer-ce el transistor que debe ser susti-tuido. Y dicho anlisis debe ser tanto ms cuidadoso cuanto ms Critica sea la funcin del transistor

~e debe carrtliarse. Para facilitar este anlisis, los

lectores que realizan a menudo este tipo de suslituciones deben equiparse con buenos manuales sobre el tema.

Entre los libros que ofrecemos a nuestros lectores, se encuentran: "Manual de Semk::onductores de Silicio" (Texas Instruments) y "Gula de Ree!ll)lazos de Semiconducto-res' (Editorial Emed).

ARCHIVO "SABER ELECTRONICA"

30

fichas con informaciones tiles TODOS LOS MESES' caracteristicas de componentes

tablas y frmulas 0 0' y muchas cosas ms

SABER ELECTRONICA tfl22

MONTAjES

ELEVADOR DE OCTAVA por Newton C. Braga

Un efecto de sonido que puede causar sensacin de usado en conjunws musicales, con instrumentos como bajos y guitarras o simplemente en una

emi~ora de radio: un aparato que eleva la tonalidad de la voz o instrumento musical en una "octava (duplica la frecuencia), de tal modo

que la voz se vuelve irreconocible, aunque sigue siendo inteligible.

B I circuito que describimos es muy simple e incorpora su propio amplificador, de modo que puede usar las ms diversas fuentes de senal, como por ejem plo micrfonos, grabadores, cqpta- . dores de instrumentos musicales o incluso fa salida de un mixer.

La salida puede ser conectada a cualquier amplificador, transmiso-res, grabadores y aIras equipos de reproduccin de audio.

El sistema es alimentado por 4 pilas y su utilizacin es muy sim-ple. En la versin bsica sugeri-mos el uso de micr'ono de cristal o eledret, bien captadores para guitarra. Los 'onocaptores cermi-cos y salidas de grabador tambin excitan 'acilmente el circuito .

El circuito

El lono de una voz o de un ins-trumento es dado por su frecuen-cia . A diferencia de los sonidos puros, que tienen forma de onda senoidal, los sonidos de la voz humana o de instrumentos musica-les poseen formas de ondas bas-tante complejas, como sugiere la figura 1.

Segn sea el tipo de instrumen-to o lipo de voz, la banda de fre-cuencia abarcada puede variar, lo

SABER ELECTRONICA NI 22

SOMIOOCO ....... EJO _ fOR .... Off OllOA NO Off',NIO .

1 $011100 PuRO _ SEMOIOE

.MTU OE p.UR POR E~ OUPUC.OOR

3 1, .. ,.,)

CuRV. C .... CffRI$ TIC. OE UN 01000

que caracteriza as las diversas octavas. De una octava a otra tenemos las mismas notas (o soni-dos), pero con frecuencias duplica-das.

Si tomamos un sonido cualquie-ra, correspondiente a un instru -mento musical o voz humana , y simplemente duplicamos su fre -cuencia, sin alterar de modo signifi-cativo su forma de onda, lo que tendremos es un resuHado intere-sante: la voz ser ms "fina" y el instrumento tendr un sonido ms agudo, pero el contenido ser el mismo. Nuestro circuito hace justa-mente eso.

Aplicamos la senal de una fuen-te cualquiera a la ent rada de un amplificador (TBA820). Despus de la amplificacin la senal se apli-ca a un puente de 4 diodos, que consiste en un rectificador de onda completa . Este rectificador "toma" la senal ya amplificada y duplica su frecuencia, como muestra la figura 2.

El resultado es una cierta defor-macin de la senal, con la multipli-cacin por dos de la frecuencia, pero manteniendo el contorno bsi-co que caracteriza la informacin.

Esta senal pasa entonces por un control de tono que permite elimi-nar eventuales agudos que sean

3'

4 .,

" '" "".'It,l,Olo

... ,

..

"

5

desagradables. para despus envlar10 a un amplificador externo.

Vea que usamos un transforma dor, porque los diodos p

dos en receptores de radio). El integrado se monta en zcalo DIL y, como se trata de un elemento de pequena potencia, que proporcio-na ce rca de 1/2W de salida, no hay necesidad de poner un disipador.

Los resistores son todos de 1/8 6 1I4W con cualquier tolerancia.

Para los capacitores electrolti-cos podemos usar tipos de 6V o ms de tensin de trabajo. Para los dems podemos usar los de cermica. polister o styroflex.

los diodos son el 1 N4148 o cualquier equivalente de silicio. Tambin pueden usarse diodos de germanio con tensiones de trabajo de por lo menos 50V.

01 es el preamplificador, pudiendo ser el BC548 o rualquier equivalente . Los potencimetros P1 y P2 son logartmicos.

Para la enlrada usamos una ficha de acuerdo con la fuenle de senal, sugirindose el tipo RCA, ya que los micrfonos y fonocaptores poseen conectores de esle t,ipo . Nada impide que hagamoS'! la conexin de una ficha RCA 'en paralelo con una ficha de micrfo-no comn.

t -1'

6

, __ ____ J

Para la salida usamos un cable blindado con conector de acuerdo con la entrada auxiliar (AUX) del amplificador que vamos a usar. Normalmente encontramos para esta finalidad fichas RCA.

Para las pilas se usa un soporte comn. En una aplicacin fija, sugerimos el uso de fuente con fil -trado muy bueno para que no ocu-rra la introduccin de ruidos.

La colocacin de una llave HH entre la entrada y la salida permite la conmutacin del modo normal de operacin al modo con octava duplicada. En la figura 6 mostra mos el modo de hacer la conexin de esta llave.

Observamos que, como se trata

LISTA DE MATERIALES

de un montaje que tunciona con sena les de audio de pequena intensidad, todas las precauciones para evitar la captacin de zulTtli-dos son importantes. En especial observemos que los cables de entradas de senal deben ser blin-dados.

Prueba y uso

Para probar la unidad conecte su salida a la entrada de un amplifi-cador comn y en su entrada una fuente de senal, como por ejemplo un micrfono o incluso la salida de audfono de una radio de pilas o grabador.

Ajuste P1 y P2 para obtener en el amplificador el sonido con los efectos deseados pero sin distor-siones excesivas o saluracin del amplificador final .

Una vez comprobado el funcio-namiento slo queda usar la uni-dad. Si quiere trabajar con fuentes de diversas senales, conecte en la entrada del elevador de entrada un mixer y trabaje con instrumentos, micrfonos o incluso grabaciones de fondo (acompanamiento).

e l - 1 - TBA8205 - circuito integrado amplificador T1 - transformador con primario de 220V y secunda-riode 6 a 12V x 100 a500 mA

A6 - 1 k - resistor (marrn, negro, rojo) P1 - 100k - potencimetro

01 - BC548 equivalentes - transistor NPN de uso general 01 a D4 - 1 N4148 equivalentes - diodos de silicio e1 , C2, CS - 100nF - capacitares cermicos o de polister e3 - 4n7 - capacitar cermico o de polister e4, C11 , CS - 10O.tF - capacitar electroltico C6 - 100 pF - capacitar cermico e7 - 4hlF - capacitar electroltico C9 - 220J1F - capacitar electroltico A1 - 1M5 - resistor (marrn, verde, verde) A2 - 15k - resistor (marrn, verde, naranja) R3 - 56 ohm - resistor (verde, azul, negro) A4 - 180 ohm - resistor (marrn, gris, marrn) AS - 10k - resistor (marrn, negro, naranja)

SABER ElECTRONICA Ni 22

P2 - 22k 47k - potencimetro S1 - interruptor simple B1 - 6V - 4 pilas pequerias

Varios: placa de circuito impreso, caja para montaje, soporte para pilas, perillas para los potencimetros, alambres blindados, tornillos, tuercas, alambres, enchufes machos y hembras, etc.

Observacin: En caso de distorsin o falta de exci-

tacin se puede alterar A2, que quedar en la banda de 470 ohm a 47k. Haga experiencias si tuviera dificultades de adaptacin de las caracters-ticas de su fuente de senal con la entrada de este circuito.

33

MONTAjES============= RELOJ ALIMENTADO A NARANJA

Por Newton C. Braga

"Alimente un reloj digital con unafuenle alternativa de energa, y llame la alenci6n de sus amistades con un curioso objeto decorativo que adems da la

hora con exactitud! Le proponemos un reloj digital que funciona con una fuente de energa "no convencional", que puede ser una naranja, floreros

macetas COn plan/as o una papa.

U na preocupacin de los cien-tficos es actualmente descu-brir nuevas fuentes de ener-ga que sustituyan las que se encuentran en vias de agotamien-to. como el petrleo, o que tengan limitaciones en vista del crecimien-to de las necesidades humanas. oomo la energa hidroelctrica.

Se han propuesto fuentes alter-nativas de los ms diversos tipos. eon menor o mayor grado de xito, dependiendo de la eficiencia, costo y complejidad.

Este articulo propone en cierto modo una fuente no convencional de energa. si bien su inters es

o.e AO,1 VOLTS ~

.~. 01 t-qol FIgUrO 1

ms terico que realmente prcti-co, ya que funciona solamente con dispositivos de bajo consumo.

Si asociamos una fuente experi-

,

- -COBRE ALUMINIO '+) ,- )

I / SOLue'ON ~NoueTOM ALU"'IN~O (AGUA v "'L, AGUA V AeIOO, !Te.'

Figura 2

34

mental de pequena potencia (inclu-so aunque no sea prctico) a un dispositivo de bajo consumo, no tendremos problemas de funciona-,miento. ,\-, Lo que proponemos es exacta-fuente eso: asociar una fuente experimental a un mdulo de reloj digital de cristal lquido (figura 1) Y as obtener un simptico indicador de horas que al mismo tiempo es un objeto de decoracin.

\

La fuente propuesta puede ser de diversos tipos:

Naranjas, timones u otras fru-tas citricas

Tierra hmeda

.

1,4 .. 1.6V A ,

r-+

I \ e~aAE ALJMINIO OBRE

Figura 3

SABER ElECTRONICA Ni 22

~ OlA " BIl( IX C0 8RE

t" f'..- . / '\ ,~ . 1:> Cllllcun o JUP!;U;SO .. ~\. . -" ~

METAl _ ( - NODUlO , CIUP'U Ol. O ~ O, . AlU M'N' O O O~ l'''C Ou >2

1'I..IoC,o, DE C lllCUllO , .. _ SO ~ ,~ "'-.. - ) ~U""""~ , ~ ~ ,.,

F#:lIra 4

Agu a y sa l, o agua y cido Papas A continuacin veremos cmo

obtener energa elctrica de lales fuenles.

Cmo funciona

Dos metales de naturaleza dife-rente que estn sumergidos en un medio conductor forman una pila, como muestra la figura 2.

Ocurre una reacc in qumica alacando uno de los dos melales. y entre e1l0s aparece una diferen-cia de potencial (ddp) que puede usarse para alimentar un dispositi-vo externo.

En un medio como agua y sal, y usando metales como aluminio y cobre podemos tener una tensin entre 0,6 y 0,6 vott. Asociando dos

Al U MINIO

,-,

pares de elementos como muestra la f igura 3, podemos obtener el doble de esta tensin, o sea, apro-ximadamente 1,4 a 1,6 V lo que equivale a una pila comn.

Por supueslo la capacidad total de provisin de energa de una pila no se mide solamente en trminos de tensin (volts) sino tambin en trminos de corriente (amperes) y en el caso de la clula de agua y sa l, la capacidad es muy pequena ([a resistencia inlerna es grande).

Esto significa que tenemos l ,5V en una pila comn, o en una pila de agua y sal, pero con una pila comn tenemos corrient e para ali-mentar una lmpara, y con [a otra no.

As, con una pila experimental de cobre, aluminio yagua con sal slo podemos alimentar aparatos que tenga un consumo de corriente

}COfJRE - +

Figura 5

muy bajo. Un dispositivo de consumo muy

bajo y que puede obtenerse con cierta faci lidad es el mdulo de reloj digital de crislalliquido.

Podemos entonces sust ituir la pila de tipo botn que- lo alimenta por una baterfa experimental.

Montaje El medio conducto r entre lo!;

metales puede tener diferentes naturalezas. Eso nos lleva a suge-rir algunas soluciones runosas.

Damos entonces como versin ta que hace uso de una naranja (o limn) . El lector puede tambin usar vasitos de agua con sal, macetas de plantas con la t ierra siempre bien hmeda, o incluso papas.

(0\\:' :

-. L UMINIO

ALUMIHI O

~ b

/ Iy.--- --.. 1oOU-' }"'L En la figura 4 vemos la cons

truccin de dos electrodos que deben estar en contacto con el medio conductor.

El electrodo de cobre puede ser un trocito de placa de circuito impreso virgen o un trozo de alam-bre de cobre grueso. El electrodo de aluminio puede ser hecho con una tapa de cajita metlica usada en montajes o con papel de alumi-nio.

En la figura 5 tenemos el modo de hacer la conexin en el mdulo. Observe que la pila se conecta con dos puntos internos. en la conexin positiva'. lo que exige la intercone-

36

1

COIIAE

+

k COilA E -.LUNIHIO"- ~A( + -

160311 ,

FJrura 7

xin adicional con el alambre 1. En las figuras 6 y 7 tenemos la

construccin de un objeto de deco-racin en que la fuente de energfa del reloj son naranjas. vasitos de agua con sal o bien macetas con plantas.

Si bien. en vista del bajo consu-mo de energla del mdulo, la dura cin de la pila experimental es muy grande. peridicamente hay que limpiar los electrodos y en caso de agua con sal hay que cambiar la

.

\ 11,-- " ~ \O- I AtWA7 ...... sin el reloj no funcionar.

No recomendamoa la soldadura directa de los alambres en el mdu lo del reloj . debiendo los mismo ser sujetos de otra forma (.).

En lo que respecta los electro-dos es importante garantizar una buena fijacin de. los alambres. Como en el aluminio la soldadura no "pega- por mtodos convencio-nales sugerimos usar un torniUo para la fijacin.

solucin. (0) Por ejelT1'lo anudar un cable En las conexiones es muy finito a los electrodos de' reloj o

importante observar la polaridad de sostenerlos con pintura conducto-los alambres, pues si hubiera inver ra.

SABER ELEClIIONICA N' 22

MONTAjES

GENERADOR DE 455 kHz PARA AJUSTE DE FI por N.wton C. Br.g8

Un palron de frecuencia de 455kHz es de importancia fundamental para los que trabajan en lo reparaci6n de radios transistori.ztuWs. Sin embargo, un

instrumento preciso paTa estafinalidtzd s610 sera conveniente silueTa tk bajo costo, pues no tendrfa una utilidad tan amplia quejustiJicorD una inversin

alta. El circuito que describimos es simple, barato y preciso, pues su frecuencia es determinada por un filtro cermico, siendo ideal para el reparador.

LOS ajustes de las etapas de frecuencia intennedia (FI) de las radios a transistorel de AM deben hacerse a partir di: un patrn preciso de frecuencia de 455kHz.

Aunque muchos generadores de senales poseen una marca especHica en este punto, la preci-sin no siempre es la que podra desearse para un ajuste penecto. lo ideal para el ajuste de estas etapas seria un circuito de frecuen-cia fija que pudiera tener la garan-Ha de precisin, pero al mismo tlerTJ,)O no fuera costoso ni dificil: de rrontar.

Usando un filtro cermico corTl.:m, encanlrado en muchos cir-

cu~os de recepcin y con apenas 2 Integrados de bajo costo describi-mos un generador de 455kHz rrodulado que sirve penectamenle para la finalidad deseada.

El circuito

Oos puertas NANO de un 7400 cm) se usan en un oscilador sim-ple en que la realimentacin se hace a travs de un filtro cermico.

SABER ELECTRONICA NI 22

1

/ 1'\

-" \ -..

V '\. V V "- t--

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'IWCU(HC ... .....

CAR.OCT ER" TI(; A' ()( UN "~TIIO C(R.OM1CO TI~I(;O PARA R(C(PC/I. " "UIIATA . "uo55l)

Un filtro cermico consiste en un dispositivo piezoelctrico resonante en una determinada frecuencia, que es dada por las dimensiones y otras caracterlslicas fsicas de una cermica de nanato de Bario.

Con un costo ms bajo que los cristales de cuarzo, las cermicas piezoelctricas presentan propie-dades semejantes, pudiendo ser usadas corro patrones, si bien de menor precisin.

Asi, una de las aplicaciones comunes para tales cermicas es

en el filtro de frecuencia intermedia de los receptores de radio, dejando pasar solamente las senales de 455kHz, en el caso de las radios de AM (figura 1).

la curva de se~ividad de tales cermicas es bastante acentuada; por eso, cuando son utilizadas en un circuito de realimentacin, pue-den hacer que un oscilador produz-ca con buena precisin una senal de frecuencia lija.

Las otras dos puertas NANO del 7400 son usadas para un oscilador

37

de audHl en que la frecuencia es determinada bastcamente por un capacitar de 220nF (este capacitor puede permanecer en la banda de 47nF a 470nF).

Las dos senales, de 455kHz y de baja frecuencia (audio) son combinadas en una de las puenas de CI2 y despus aplicadas a una segunda puer1a que funciona como inversor y buffer.

la senal de esta puerta, Que consiste en una forma de onda compuesta de una frecuencia por-tadora de 455kHz modulada en audio, es aplk:ada al potencime-tro P1, que permite dosificar su intensidad para la aplicacin en el circuito a prueba.

La alimentacin del circuito se hace con 4 pilas, habiendo una reduccin del orden de O,7V en el diodo de modo de permitir una operacin normal de los Inlegrados 7400, que precisan de 4,5 a 5.5 V para luncionar.

En la figura 2 damos el diagrama cofTl)leto del generador.

Montaje La placa de circuito impreso es

la sugerida en la figura 3. B filtro ceramlco usado es para

455kHz de aJa~iertipo. pudiendo ser aprovechado , inclusive, de radios luera de uso.

Los resistores son de 1/8 1/4W y los capacitares menores son de ceramlca. El electrolilico de desacoplamiento de la fuente no es critico, pudiendo tener valores entre 4.7 y 100J..lF con tensin de trabajo de por lo menos 6V.

El pOlencimetro Pl es lineal, pudiendo hacerse una calibracin en trminos de tensin de pico (Vpp) de salida, entre O y 5Vpp en 10 divisiones de O.5V (500mV).

El led sirve para indicar si el aparato se encuentra conectado.

Para conexin al aparato en prueba usamos el enchura P2 con un cable blindado qu e en sus 38

2

" T4SSIHf

-

4

extremos llene OOS pinzas cocodri-lo.

Prueba y uso

Para probar la unidad basta aco plarla a la antena de una radio corn.n AM o bien hacer un eslabn de transmisin con una o dos vuel-tas de alambre comn como mues-Ira la figura 4.

Actuando sobre Pl debemos or

" l N4001 "

.{/ l 1" lD~" - " lEOI - "

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" l--J:: ."

la senal del generador en cualquier frecuencia sintonizada por el recoplor.

Para usar el aparato, en primer lugar debemos acoptarlo directa mente a la anlena del receplor o Inducllvamenle por medio de una o dos vue ltas de alambre.

Abra el yolumen del receptor y ajuste los ncleos de los transfor-madores de FI (amarillo. blanco y awl ) para la mthdma Intensidad

~ABER ElEt;TRONICA Nt 22

de sonido en el parlante. A medida que fuera obteniendo el ajuste vaya disminuyendo la intensidad de la sehal aplicada en P1. El receptor debe estar fuera de esta-cin para este ajuste.

Es importante observar que el mejor rendimiento de un receptor 00 se obtiene exactamente en el punto en que todas las FI estn exactamente en la frecuencia de 455kHz. Si eso ocurriera, la selec-

tividad puede volverse tan aguda que llega al punto de haber una realimentacin que ocasiona ines-tabilidades u oscilaciones. As, una de las bobinas debe estar ligera-mente desplazada de la frecuencia central, pero sin que esto afecte el desempet'lo del receptor.

Los receptores que usan circui-tos integrados y filtros cermicos pueden tener dos o incluso un nico transformador en el cual

LISTA DE MATERIALES

debe hacerse el ajuste para la mxima intensidad de sonido en el parlante. Muchos receptores vie-nen acampanados de manuales que indican el procedimiento para el ajuste de las etapas de FI. Con la ayuda de un generador preciso este ajuste garantiza un perfecto funcionamiento del aparato y hasta incluso la localizacin de fallas cuando estas etapas no funcionan correctamente.

CI -1, CI -2 - SN7400 - circuitosintegradosTTL marrn) D1 - 1 N4001 equivalente (1 N4002, 1 N4148, etc.) - diodo de silicio Led 1 - led rojo comn Xl - filtro cermico de 455kHz P1 - ,Ok - potencimetro lineal 81 - 6V - 4 pilas pequeas S1 - interruptor simple Rl, R2 - lk2 x 1/8W - resistores (marrn, rojo, rojo) R3 - 330 ohms x 1/8W - resistor (naranja, naranja,

"

R4 - lk x l/8W - resistor (marrn, negro, rojo) C 1 - 220nF - capacitar cermico o de polister C2 - 10llF x 6V - capacitar electroltico C3 - 470pF - capacitar cermico

Varios: conector tipo P2, placa de circuito impreso, caja para montaje, soporte para 4 pilas pequenas, cable blindado, pinzas cocodrilo, alambres, solda-dura, etc.

lar e v i s tal de r d ~ co m p u t a ci n o f r e e e as mejores notas d.e

SABER ElECTRONICA NQ 22

Sa .-.::z::: c.=

L A S W O R K S T A TI O N S EL LANZAMIENTO DE LA MAC SE/3D LLEGA El DBASE IV

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TCNicA GENERAL

BOOSTER DE GRAVES DE 48W por NBwton c. B,.~

No hace jalla decir que la reproducci6n de graves en amplifktulorts comunes para autos 110 es de las mejores, contribuyendo a ello la acstica

pobre del ambiente en cuestin. Para mejorar la reproducci6n de los graves, con un rendimiento de por lo menos 48 watt de potencia,

proponemos un booster que sin duda proveer esos hermosos bajos que solamente los sistemas domsticos de altfsima potencia pueden dDr.

Usando slo un integrado y dos transistores, este booster reforzar los graves por debajo de los 200Hz en una proporcin que ro sorprender.

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