Revista Electrónica y Servicio Numero 14

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no. 14

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  • 1ELECTRONICA y servicio

  • CONTENIDOFundador

    Profr. Francisco Orozco Gonzlez

    Direccin editorialLic. Felipe Orozco Cuautle([email protected])Direccin tcnicaProfr. J. Luis Orozco Cuautle([email protected])AdministracinLic. Javier Orozco Cuautle([email protected])Staff de asesora editorialProfr. Francisco Orozco Cuautle([email protected])Profr. J. Luis Orozco CuautleIng. Leopoldo Parra Reynada([email protected])Atsuo Kitaura Kato([email protected])Editor asociadoLic. Eduardo Mondragn MuozJuana Vega Parra

    Asesora en tcnicas digitales

    Julio Orozco Cuautle

    Colaboradores en este nmero

    Ing. Leopoldo Parra ReynadaIng. Oscar Montoya FigueroaProfr. Alvaro Vzquez AlmaznIng. Alberto Franco SnchezProfr. Jorge Prez HernndezCarlos R. Villafae([email protected])Diseo Grfico y Pre-prensa digital

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    Revista editada mensualmente por Mxico Digital Comu-nicacin, S.A. de C.V. Certificado de Licitud de Ttulo y deContenido en trmite, Reserva al Ttulo de Derechos de Autoren trmite.Oficinas: Norte 2 No.4, Col. Hogares Mexicanos, Ecate-pecde Morelos, Estado de Mxico, C.P. 55040. Mxico. Tels 787-1779 y 770-4884, fax 770-0214.Distribucin: Centro Japons de Informacin Electrni-ca,S.A. y Distribuidora INTERMEX.Impresin: Impresos Mogue. Va Morelos 337, Sta. ClaraCerro Gordo, Ecatepec, Edo. Mx. Tel 569-3428Precio ejemplar: $35.00 ($40.00 ejemplares atrasados)para toda la Repblica Mexicana, por correo de segundaclase (70.00 Dlls. para el extranjero).Todas las marcas y nombres registrados que se citan en losartculos, son propiedad de sus respectivas compaas.Estrictamente prohibida la reproduccin total o parcial porcualquier medio, sea mecnico o electrnico.

    No.14, Mayo de 1999

    Ciencia y novedades tecnolgicas................. 5

    Perfil tecnolgicoDel telgrafo al correo electrnico(primera parte)............................................... 9Leopoldo Parra en colaboracin con Felipe Orozco

    Leyes, dispositivos y circuitosAmplificadores operacionales(segunda y ltima parte)............................. 16Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S.

    Qu es y cmo funcionaLas cmaras de video modernas(primera de dos partes)...............................21Leopoldo Parra Reynada

    Servicio tcnicoAmplificador de salida de audio ensistemas Panasonic.....................................40Alvaro Vzquez AlmaznPrimeros pasos en el servicio a unreproductor de CDs..................................... 47Carlos R. VillafaeCircuitos de croma y luminancia en lostelevisores General Electric y RCA............ 51Jorge Prez Hernndez

    Electrnica y computacinInstalacin de una unidad grabadorade CDs.......................................................... 59Leopoldo Parra Reynada

    Proyectos y laboratorioInterruptor ultrasnico..............................72Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S.

    Boletn Tcnico-ElectrnicoSintonizadores de canales, etapa de FI ymodulador de RF en videograbadorasSony. Teora bsica y localizacin de fallasProfr. Jos Luis Orozco Cuautle

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    CIENCIA Y NOVEDADESTECNOLOGICAS

    CIENCIA Y NOVEDADESTECNOLOGICAS

    La tecnologa de Star Trek cada vezms cerca.

    Ahora que parece volver la moda de la ciencia-ficcin con la nueva saga de George Lucas, crea-dor de La Guerra de las Galaxias, no queremosdejar pasar la oportunidad de reflexionar sobreuna serie de televisin que a varias generacio-nes ha cautivado: Viaje a las Estrellas (Star Trek,figura 1), de Gene Rodenberry (recientementefallecido). De hecho, esta serie an se mantieneen un nivel elevado en la estimacin del pblico

    actual, a pesar de que ya cumpli treinta aosde haberse estrenado; incluso ha dado origen asecuelas como La Prxima Generacin o EspacioProfundo 9.

    Para darle el ambiente futurista que la serieexiga, los escengrafos y escritores disearondiversos aparatos y sistemas que en los aos 60parecan casi inalcanzables, pero que en la ac-tualidad, con los grandes avances tecnolgicosa que estamos habituados, se han ido alcanzan-do poco a poco. Hagamos un pequeo recuento.

    Figura 1

    Adaptacin a historieta de la serie detelevisin "Viaje a las Estrellas" (derechosde Paramount Pictures).

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    Las puertas automticasAlgo que ahora nos parece sin ninguna gracia,es que las puertas de la nave Enterprise detec-tan la presencia de una persona, abrindose deforma automtica cada vez que alguien va cru-zarlas. Actualmente este tipo de puertas se en-cuentran en aeropuertos, centros comerciales,hospitales, etc. Para detectar la presencia de unapersona, el sistema de puertas se auxilia de dis-positivos fotoelctricos o de emisiones de rayosinfrarrojos, los cuales envan una seal a un sis-tema de control para que ordene a los motoresel desplazamiento de las puertas, sin que seanecesaria la intervencin humana directa.

    El tricorderLos aficionados a la serie seguramente recorda-rn que cuando los miembros de la Enterprisebajaban a explorar algn nuevo planeta, lleva-ban consigo un pequeo aparato del tamao deun libro mediano, con una pantalla e instrumen-tos que servan para analizar diversos aspectosdel ambiente planetario, como la composicindel aire, las emisiones de ondas radiales, etc.Figura 2.

    En la actualidad ya es posible construir com-putadoras porttiles equipadas con una grancantidad de sensores, que podran efectuar lasmismas funciones del tricorder, e incluso ms.Basta recordar las investigaciones en Marte efec-tuadas por la nave Pathfinder, aunque para no irtan lejos tambin podemos hablar de los moder-nos sistemas de comunicacin y locomocin delos discapacitados.

    Los comunicadoresOtra escena tpica de esta serie es el momentoen que algn miembro de la tripulacin deseacomunicarse con la nave, utilizando para ello uninstrumento de tamao muy reducido, al cual sele abra una tapa metlica que (aparentemente)serva como antena de transmisin y recepcin(figura 3).

    En la actualidad esta escena se ha vuelto co-tidiana, con los telfonos celulares que le per-miten a una persona comunicarse prcticamen-te a cualquier parte del mundo tan slo abriendosu celular y marcando el nmero telefnico res-pectivo. Es tal el auge de la telefona celular, quese ha convertido en el segmento tecnolgico dems alto crecimiento en esta dcada.

    Las computadoras accionadas por vozUn aspecto que pareca extremadamente leja-no, pero que se ha alcanzado hasta cierto puntocon el desarrollo de nuevas tecnologas, es po-der comunicarse con una computadora a travsde rdenes verbales. Gracias a programas comoel Naturally Speaking de Dragon, o el ViaVoicede IBM, ahora el usuario de computadoras per-sonales puede dictarle documentos a su PC conun alto grado de eficacia (estos programas ofre-cen por lo general un porcentaje de aciertos dealrededor del 80-90%, as que siempre es nece-sario darle un retoque al documento final);adems, el ViaVoice tambin permite darle r-denes habladas al sistema, de modo que, porejemplo, una persona discapacitada pueda ma-

    Figura 2

    Figura 3

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    nejar su PC simplemente ordenndole de lo quetiene que hacer.

    Por supuesto que an est lejano el momen-to en que podamos establecer una conversacincoherente con una computadora, pero los desa-rrollos en inteligencia artificial tambin han lle-gado a un grado de avance sorprendente, al pun-to que actualmente se fabrican robots miniaturacon la inteligencia equivalente a la de un insecto.

    Parece poco, pero como diran sus diseado-res si a la naturaleza le tom miles de millonesde aos llegar a la inteligencia de un mosquito,es meritorio que el ser humano haya alcanzadoeste punto en tan slo 50 aos de investigacio-nes con cerebros electrnicos.

    La teletransportacinUno de los aspectos de esta serie de televisinque ms impactaron la fantasa de los especta-dores, fue la capacidad de transportarse de unpunto a otro de forma instantnea gracias a unaparato especial denominado teletransporta-dor (figura 4); aunque la enorme mayora delpblico saba que alcanzar algo como esto re-sultaba prcticamente imposible.

    Pues bien, aunque an no se ha logrado trans-portar a un miembro del Enterprise de un planetaa otro, en los laboratorios de investigacin ya seha conseguido el envo de partculas sub-atmi-cas a travs de grandes distancias, lo que an noscoloca muy lejos de la capacidad de la transporta-dora del Enterprise, pero que representa un buen

    paso inicial en el camino por conseguir en un fu-turo una mquina con caractersticas similares.

    La velocidad warpLos postulados de la teora de la relatividad for-mulada por Einstein nos dicen que es imposibleque un objeto viaje a velocidad superior a la dela luz; sin embargo, en una serie de televisinque trata de exploraciones espaciales, si el viajeentre planetas hubiera requerido aos o inclusodcadas simplemente no sera concebible parala mente del espectador. Por tal razn, los guio-nistas de la serie inventaron un nuevo mtodode propulsin denominado velocidad warp, elcual permita a la Enterprise trasladarse muy r-pidamente entre sistemas solares.

    En la actualidad, la teora de Einstein pareceno presentar fisuras importantes, as que el via-je a velocidades superiores a la de la luz an nose considera prctico (aunque ciertos investiga-dores en Europa dicen haber logrado transmi-siones de partculas sub-atmicas a velocidadessuperiores a la de la luz); sin embargo, para lo-grar un viaje interplanetario ahora se postula lateora de los agujeros de gusano en el espacio,que no son ms que puentes que unen de formainstantnea dos puntos del espacio, de modo quellegar desde el punto A hasta el B alejados entres miles de aos-luz requerira solo de una frac-cin de segundo, tan slo el tiempo que tome ala nave cruzar el agujero de gusano ms cer-cano. Esta teora est respaldada por cientficosde la talla de Stephen Hawking (autor del popu-lar libro Historia del Tiempo, y uno de los cere-bros ms dotados despus de Einstein, segn losespecialistas), as que no sera sorprendente queen un futuro no muy lejano nuestros descendien-tes estn viajando entre estrellas aprovechandoestas discontinuidades en el espacio-tiempo.

    Sin duda, la imaginacin de los creativos dela serie televisiva Star Trek no slo se adelant asu tiempo, sino que ha servido de inspiracinpara que muchos cientficos busquen la formade igualar los avances tecnolgicos que ah sepresentaban; as que no se sienta avergonzadosi se considera un verdadero trekkie, ya quemuchos de los ms grandes cientficos moder-nos tambin lo son y lo aceptan sin pena.

    Figura 4

    Teletransportacin en "Viaje a las Estrellas" (derechos deParamount Pictures).

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    Primera de dos partesPrimera de dos partes

    DEL TELEGRAFOAL CORREO

    ELECTRONICO

    Leopoldo Parra, en colaboracincon Felipe Orozco

    En este artculo vamos a hacer unrecorrido tcnico-histrico de los

    medios de transmisin de mensajes,desde los primeros sistemas basados

    en seales elctricas hasta lossistemas informatizados. Queremos

    de esta forma que tenga unaperspectiva de la tecnologa

    electrnica no slo del momentopresente, sino como resultado de

    otros avances que se hanencadenado entre s.

    DEL TELEGRAFOAL CORREO

    ELECTRONICO

    La efervescencia de la comunicacin

    Pues s, seor Don Quijote; en Cartagena se podrembarcar con la buena ventura; y si hay vientoprspero, mar tranquilo y sin borrasca, en pocomenos de nueve aos se podr estar a la vista dela gran laguna Metides.

    Don Quijote de la Mancha (I), captulo XXIX

    Es un hecho; nos hemos acostumbrado a la co-municacin instantnea. Nuestra poca estmarcada por la velocidad en que fluye la infor-macin de un punto a otro del planeta, y esto nodeja de tener consecuencias: una merma ennuestra capacidad de asombro.

    Basta con encender el televisor y hacer unasimple exploracin de los canales con el controlremoto (el famoso zapping), para advertir el c-

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    mulo impaciente de informacin tan dismil querecibimos. En cuestin de un minuto podemosver las trgicas escenas de la guerra en Yugos-lavia, enterarnos de la puntuacin del ftbol, verun comercial con efectos en tercera dimensin,averiguar en qu va la telenovela ms popular,echarle una mirada a las caricaturas japonesas,enterarnos de los enredos polticos, de los cr-menes ms sonados y de otras tantas cosas. Yprobablemente, si ningn programa nos llamala atencin, decidamos apagar el televisor y co-mernos una pizza, como si nada.

    Cmo era el pensamiento de los pueblos enrelacin con la informacin cuando no haba talefervescencia de medios? Es tarea para los his-toriadores y los antroplogos; sin embargo, porlo menos podemos aventurar que la capacidadde asombro de la gente se mantena ms viva,de ah la imaginera popular que concibi tantos

    seres extraos como dragones, gnomos, sierpes,hadas, sirenas... Y qu decir de la religiosidadque inspir por ejemplo la construccin de lascatedrales romnicas y gticas, verdaderos librosen piedra? Figura 1.

    Pero no vayamos tan lejos ni idealicemos elpasado, conformmonos con un recuento tcni-co-histrico de los medios de transmisin demensajes que el hombre ha empleado para sor-tear las grandes distancias.

    Sistemas de telgrafo preelctricos

    Cuando la escritura era un patrimonio de las cas-tas sacerdotales, de las clases ricas o de los re-yes, el comn del pueblo tena que comunicarsemediante recaderos orales o pagar a un escriba-no para que le redactara una carta. En cualquiercaso, la velocidad de transmisin del mensajeera idntica al tiempo que tardaba en llegar elmensajero desde el punto de partida hasta eldestino, lo que poda tomar semanas e inclusomeses.

    La vida misma se ajustaba a estos ritmos enel flujo de informacin, de ah que las socieda-des cambiaran tan lentamente y de que los even-tos histricos fueran de larga de duracin (vis-tos con nuestros ojos). Citemos un ejemplorelacionado con la guerra de independencia delos Estados Unidos: cuando la corona inglesadecidi cobrar un impuesto por el t que toma-ban los habitantes de las colonias, fue tal el des-contento popular ante este gravamen, que des-emboc en rebelda contra Inglaterra y, a lapostre, en la guerra de independencia de ese pas,sin saber que el decreto que abola dicho impues-to iba apenas viajando por barco desde Londres.

    En todo caso, el uso de caballos y de barcos o hasta de corredores especializados, no hacams que reducir el tiempo hasta un cierto lmite.Son legendarios los correos aztecas, que podanhacer a pi el recorrido entre Tenochtitlan y susprovincias en menos de un da, gracias al siste-ma de relevos. Incluso, cuentan las crnicas queel emperador Moctezuma supo de la llegada deHernn Corts poco despus de su desembarcoen Veracruz, gracias a una cadena de corredo-res aztecas.

    Prtico de La Gloria en la catedral de Santiago de Compostela,importante santuario de la Espaa medieval. Aproximadamentedesde el siglo XII, las peregrinaciones por la llamada ruta deSantiago han dado vida a los pueblos ibricos. En estegrabado del siglo XIX, se aprecia a Cristo ocupando el centrodel prtico, en una arquitectura tpica que refleja el pensamien-to medieval (universo inmutable con Dios en el centro).

    Figura 1

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    Aparte de los sistemas de mensajera directa,el hombre se las ha ingeniado para la transmi-sin rpida de mensajes, como las seales dehumo que utilizaban los antiguos indgenas ame-ricanos para comunicarse entre s; tambin esconocido el tradicional tambor tam-tam de losaborgenes africanos. El uso del heligrafo (unespejo que reflejaba los rayos del sol en una ciertasecuencia asociada a un determinado mensaje) yase documentaba en la antigua Grecia; y tambinpodemos hablar de las palomas mensajeras.

    El primer intento por emplear medios tcni-cos para cubrir largas distancias se remonta afinales del siglo XVIII, cuando los inventores fran-ceses Claude e Ignace Chappe disearon el se-mforo. Este consista en una serie de torres se-paradas entre s varios kilmetros, las cualescontaban con unos brazos mviles mediante lasque se hacan combinaciones de distintas incli-naciones, para codificar las letras del mensajeque se deseaba enviar (figura 2). Si bien era unmtodo muy rudimentario y muy lento (apenastres letras o nmeros por minuto), mostraba yaun intento serio por acortar distancias.

    Otro mtodo que se desarroll en ese tiempo(apareci en 1795, en Inglaterra) fue un sistemade luces (no elctricas) frente a las cuales secolocaba una serie de cortinillas, las cuales seabran y cerraban en secuencia (su diseador fueGeorge Murray). Este medio de comunicacingoz de gran popularidad sobre todo en las re-giones costeras, ya que permita a las ciudadescercanas comunicarse entre s, o intercambiar

    datos con los barcos que se acercaban (figura3); adems, plante por primera vez el uso deltrmino telegrafa.

    A pesar de estos desarrollos, la transmisinde informacin entre personas segua estandolimitada al correo, situacin que cambi porcompleto cuando se desarroll la telegrafaalmbrica, a principios del siglo XIX.

    El telgrafo

    El desarrollo de las comunicaciones a distanciatuvo un impulso insospechado con el descubri-miento de los fenmenos elctricos, pues sentlas bases para el intercambio mediante un cablede mensajes codificados en impulsos elctricos.

    En la dcada de 1830 se presentaron dos sis-temas de telegrafa elctrica con muy poco tiem-po de diferencia: el primero de ellos se desarro-ll en Inglaterra, y fue resultado de lasinvestigaciones de los cientficos ingleses SirWilliam Fothergill y Sir Charles Wheatstone. Elmtodo propuesto por ellos consista en el usode un cable de seis hilos, a travs de los cualespoda circular una corriente. Cinco de estos hi-los estaban conectados a sendos galvanmetrosen su salida, mientras que el sexto serva comoretorno a tierra. Para la transmisin de mensa-jes, los galvanmetros a la salida tenan graba-das en sus cartulas letras o nmeros, de modoque entre los cinco se obtuvieran todas las le-tras del alfabeto (figura 4); por ejemplo, si se que-ra enviar una A, lo nico que se tena que hacer

    5-10Km

    El "semaphore" de los hermanos Chappe constaba de una serie de torres con brazos mviles, con los cuales se codificaban las letras del mensaje

    Figura 2

    El mtodo de cortinillas frente auna luz se emple en Inglaterrasobre todo en las regiones costeras

    Figura 3

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    era aplicar al cable correspondiente una ciertamagnitud de corriente, de tal manera que en elreceptor la aguja del galvanmetro sufriera unadeflexin y apuntara hacia la letra A.

    Este mtodo, a pesar de ser muy ingenioso,tena muchos inconvenientes; ya que si por cual-quier motivo (lluvia, maltrato, envejecimiento delos materiales) la resistencia intrnseca del ca-ble variaba, la aguja podra apuntar a letras dis-tintas a las enviadas originalmente. Adems, lanecesidad de tender seis lneas de cableado ha-ca extremadamente costoso el tendido de unared telegrfica que cubriera distintas regiones, yni pensar en que este tipo de comunicacionespudiera servir entre pases. Fue por esta razn

    que el telgrafo de Wheatstone y Fothergill nun-ca tuvo una gran aceptacin fuera de Inglaterra,aunque dio paso a otro mtodo que a la larga seimpondra como estndar internacional.

    Siendo an muy joven, Samuel M. Morse, unprofesor de pintura y escultura en Nueva York,se mostr vivamente interesado en la posibili-dad de transmitir mensajes por medios elctri-cos; desde principios de los aos 1830 elaborvarios bocetos que permitieron poco a poco pu-lir la idea de un medio de comunicacin econ-mico y efectivo. Todos estos desarrollos culmi-naron en 1837, cuando por fin obtuvo la patentede un sistema telegrfico que utilizaba para latransmisin de los datos un solo par de cables, yen el cual las letras y nmeros del alfabeto esta-ban codificados mediante una combinacin depuntos y rayas (el famoso alfabeto Morse, figura5).

    Debido a que los primeros operarios de tel-grafo tuvieron dificultades en memorizar las

    A BC D E

    F GH I J K L M N

    O P Q

    R ST U V W Y Z

    . . .

    Extremo receptorEl telgrafo de Wheatstone fue de losprimeros en aprovechar la electricidadpara su operacin, usandogalvanmetros que apuntaban a lasletras del mensaje.

    6 cables

    Fragmento del cdigo Morse

    CARACTER CODIGO MORSE

    A * - B - * * * C * * * D - * * E *

    1 * - - * 2 * * - * * 3 * * * - * 4 * * * * - 5 - - -

    ESPACIO * * - - * * COMA * - * - INTERROGACION - * * - *

    (punto = * raya = raya larga = )

    Figura 5

    Figura 6

    Figura 4

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    combinaciones de puntos y rayas, Morse tam-bin dise una especie de linotipo, en el cual eltelegrafista slo colocaba moldes metlicos delas letras del mensaje (en un dispositivo pendu-lar) para producir la respectiva combinacin depuntos y rayas, sobre la que a su vez pasaba uncursor elctrico para generar de forma autom-tica la corriente pulsante por el par de cables (fi-gura 6). En el extremo receptor, los pulsos ac-cionaban un electromagneto, el cual ibagrabando fsicamente en una tira de papel el pa-trn de puntos y rayas, para su interpretacinfinal (figura 7).

    A pesar de sus ventajas sobre el telgrafo in-gls, el hecho de tener que acomodar las letrasdel linotipo para poder iniciar la transmisinhaca al sistema relativamente lento; ello con-tribuy para que en poco tiempo se abandonarael linotipo, y a que se empleara en el sitio detransmisin una simple llave de apertura y cie-rre, y en el extremo receptor un simple zumba-dor para que audiblemente se reconocieran lascombinaciones de puntos y rayas (figura 8).

    El mtodo propuesto por Morse tuvo unaamplia aceptacin por el pblico y por el gobier-no de los Estados Unidos, mismo que financi la

    instalacin de un tendido de prueba entre lasciudades de Washington y Baltimore, distantesentre s 60 kilmetros; y para facilitar tanto eltendido como el mantenimiento, esta lnea secoloc de manera paralela a la va de ferroca-rril. El sistema estuvo listo en pocos aos, y el24 de mayo de 1844 se realiz la primera e his-trica transmisin telegrfica entre ambas ciu-dades, demostrando as la viabilidad del nuevoinvento.

    Como dato curioso, Morse se enfrent a unproblema no contemplado originalmente: cuan-do comenz a hacer experimentos con transmi-siones a distancias cada vez mayores, descubrique, debido a las prdidas de las lneas de trans-misin, resultaba imposible hacer recorridos dems de 32 kilmetros; por lo tanto, tuvo que di-sear una especie de estacin repetidora conbase en relevadores, los cuales se accionabancon las dbiles seales que alcanzaban a llegar,cerraban unos contactos y as volvan a trans-

    Tira de papel

    Electroimn

    Seal elctricacodificada en Morse

    Figura 7

    Figura 8

    30 Km 30 Km

    Repetidora1 Repetidora

    2

    Gracias a la colocacin de estaciones repetidoras, el tendido telegrfico pudo extenderse cientos y hasta miles de kilmetros.

    Figura 9

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    mitir el mismo mensaje (figura 9). Gracias a estose pudieron hacer tendidos telegrficos de cien-tos o miles de kilmetros de extensin.

    Pronto las lneas de telgrafos se instalaronde un rincn a otro de Estados Unidos y de Eu-ropa, permitiendo comunicaciones casi instan-tneas entre puntos muy distantes. A su vez, lacomunicacin entre Amrica y Europa se resol-vi con la colocacin de un cable trasatlnticoque una a Estados Unidos con Inglaterra, a fi-nales del siglo pasado. Este cable, colocado en1866 permiti un flujo continuo de mensajes, demodo que a finales del siglo XIX los lectores deperidicos en Nueva York podan enterarse slocon unas horas de retraso de los acontecimien-tos importantes sucedidos al otro lado del mun-do (figura 10).

    A pesar de estos avances, la comunicacinentre muchos pases an se dificultaba, pues notodas las naciones tenan los recursos econmi-cos ni tecnolgicos para colocar las inmensasredes de cables telegrficos que se requeran.Pero esta situacin se solucion con la apari-cin de la telegrafa inalmbrica, en 1899.

    El telgrafo inalmbrico

    Para quienes estudiamos electrnica, el nombrede Guillermo Marconi nos resulta familiar, ya quees el padre reconocido de la radio (figura 11). En1890 el joven Marconi se interesaba por las emi-siones radiales, y para 1895 haba desarrolladoun equipo que le permiti la transmisin de men-sajes codificados en clave Morse a una distan-cia de varios kilmetros.

    Para 1899 haba conseguido transmitir men-sajes telegrficos a travs del Canal de la Man-cha, que separa a Inglaterra de Francia; sin em-bargo su mximo logro fue el envo en 1901 deun mensaje que cruz el Atlntico, desde Fran-cia hasta Canad. Gracias a estos resultados tan

    Aspecto de unaoficina deradiotelgrafo deprincipios de siglo,con un acercamientoal dispositivomodulador.

    Figura 10

    Figura 11

    Figura 12

    Great Eastern, el mayorbuque de todos lostiempos impulsado porpaletas, y nico capaz dealbergar los miles dekilmetros de cablenecesario para cruzar elAtlntico. Se muestratambin la maquinariausada para el tendido.

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    espectaculares, para 1907 ya se contaba con unservicio de telegrafa sin hilos entre Europa yAmrica, el cual hizo obsoleto al famoso cabletrasatlntico, inaugurado 40 aos antes (figura12).

    La telegrafa inalmbrica trajo consigo mu-chas ventajas adicionales; por ejemplo, permi-ti colocar cabinas de radio en los barcos quecruzaban los ocanos (una ancdota que pro-bablemente usted conoce, es que el Titanic con-taba con una cabina de telegrafa en la que serecibieron advertencias de la presencia deicebergs en su trayecto; sin embargo, los oficia-les encargados de controlar las comunicacionesignoraron las advertencias para ocupar el tiem-po de radio enviando los frvolos mensajes delos tripulantes de primera clase.

    Fue a partir de este desastre que las regla-mentaciones internacionales exigieron a los bu-ques de todo tipo el contar con una oficina tele-grfica y mantenerse alertas a los reportesmeteorolgicos.

    La telegrafa inalmbrica fue utilizada amplia-mente en todo el mundo, y de hecho hasta hacealgunos aos, cuando arribaron las mquinas defax, era el medio por excelencia para la transmi-sin de mensajes instantneos, aunque para en-tonces la recepcin y transmisin se haba au-tomatizado.

    Uno de los equipos que influy en esta mo-dernizacin del telgrafo es el teletipo, del cualhablaremos enseguida.

    El teletipo y el tlex

    En 1903, un inventor britnico llamado DonaldMurray desarroll un nuevo mtodo de transmi-sin telegrfica, que estaba basado en un pe-queo teclado en el punto de la transmisin yuna impresora en el lado de recepcin, de modoque la persona en el transmisor simplementeescriba el mensaje como si estuviera frente auna mquina de escribir, y en el extremo recep-tor se obtena la comunicacin impresa en pa-pel (figura 13).

    De esta forma, la interpretacin de los cdi-gos enviados ya no dependa del buen odo deltelegrafista.

    Sistema de teletipo. Note el aspecto similar al de sendasmquinas de escribir del aparato emisor-receptor

    Red

    Teleimpresora(emisor)

    Teleimpresor(receptor)

    Cintaperforada

    Figura 13

    Estas mquinas pronto formaron parte de lasoficinas de prensa de todo el mundo. Para ello,el sistema utilizaba la misma infraestructura queya se tena para el telgrafo, la cual para enton-ces era mucho ms extensa que la red telefni-ca, y aunque durante mucho tiempo estuvo li-mitado a la transmisin de texto, pronto sehicieron nuevos avances que permitieron latransmisin de imgenes de baja resolucin.

    Este sistema fue revolucionario en diversosaspectos; entre ellos, fue uno de los primerosmedios de transmisin que utiliz palabrasbinarias para el envo de datos. Empleaba unapalabra digital de 5 bits (lo cual nos da 31 com-binaciones distintas si eliminamos la 00000, su-ficiente para representar las letras del alfabetoingls).

    En 1921 se present una variante de este equi-po denominado teletipo, el cual fue amplia-mente utilizada en las comunidades de negocios(la tpica imagen del millonario revisando unadelgada tira de papel, es una reminiscencia delos teletipos de las grandes empresas conecta-dos directamente a Wall Street). En 1932 se di-se otra variante de este sistema, gracias a laimplementacin por parte de la compaa AT&Tde una red especial para comunicaciones de te-letipo multiplexada.

    El nuevo mtodo recibi el nombre familiarde tlex, y fue tal su xito que slo en fechasrecientes (a mediados de los aos 80) fue susti-tuido por mtodos ms avanzados de comuni-cacin.

    Finaliza en el prximo nmero

  • 16 ELECTRONICA y servicio

    Segunda y ltima parteSegunda y ltima parte

    AMPLIFICADORESOPERACIONALES

    AMPLIFICADORESOPERACIONALES

    Oscar Montoya y Alberto Franco

    Como conclusin de este tema queiniciamos en el nmero anterior,

    hablaremos ahora de las diferentesaplicaciones que se pueden dar a los

    amplificadores operacionales enequipos electrnicos comerciales;

    mas no debe olvidarse que el uso deestos circuitos se extiende a todas las

    ramas de la electrnica.

    Aplicaciones

    Procesar la informacin que contienen las se-ales elctricas, es la finalidad de la electrnica;para ello se han creado diversos dispositivos; ya pesar de que en la actualidad la tecnologaconverge hacia los equipos digitales, no han de-jado ni dejarn de utilizarse seales analgicas;por lo tanto, se requiere de dispositivos que lasmanejen.

    Desde la invencin del transistor y su aplica-cin como amplificador, los investigadores sedieron a la tarea de desarrollar dispositivos ca-paces de ampliar sus caractersticas. En este sen-tido, uno de los mayores logros ha sido sin dudaalguna el amplificador operacional (opamp); setrata como mencionamos en el nmero ante-rior de un dispositivo muy verstil, que preci-samente por esto puede encontrarse en casi cual-

  • 17ELECTRONICA y servicio

    quier equipo electrnico; y seguramente hastaen equipos especializados, para la adquisicinde datos (estamos hablando de equipos que conayuda de transductores convierten y acondicio-nan seales analgicas muy pequeas del or-den de los milivolts, hasta entregar en su sali-da seales amplificadas del orden de variosvolts).

    Circuitos con amplificadores operacionales

    Como rasgos prcticos, un opamp tiene dos ter-minales de entrada y una terminal de salida. Unaseal aplicada en la entrada inversora, originauna salida de polaridad opuesta; la seal de en-trada en la terminal no inversora, origina unasalida que tiene la misma polaridad que la en-trada.

    En general, se utiliza la retroalimentacinentre la seal de salida y una de las terminalesde entrada, con el fin de estabilizar la ganancia.La retroalimentacin disminuye la ganancia,pero aumenta el ancho de banda del amplifica-

    dor; mientras ms se reduzca la ganancia, ma-yor ser el aumento del ancho de banda.

    Amplificador inversorLa configuracin que se muestra en la figura 1A,es la de un amplificador inversor. Ntese el usode un resistor de retroalimentacin (Rf) y de unresistor de entrada (Rin).

    La seal se aplica a la entrada inversora ()del amplificador. La seal de entrada, apareceen la salida amplificada e invertida.

    La ganancia en voltaje del opamp, dependedel valor del resistor de entrada (Rin) y del deretroalimentacin (Rf).

    En la figura1B, se indica un mtodo sencillopara calcular la ganancia en voltaje Av del am-plificador.

    Amplificador no inversorEn la figura 2 se muestra un circuito no inversorque utiliza un opamp. Ntese que la seal deentrada se aplica en la terminal no inversora (+);sin embargo, Rf y R1 siguen conectadas.

    Amplificador inversorRf

    Rf

    Rf

    Rin

    Rin

    Entrada

    -

    +

    -

    +

    Salida741

    1k

    1k

    =10k

    -10k-10

    Vo = 10vVo = 10v entrada

    1.0V

    La ganancia del amplificadorse puede obtener mediante la siguiente relacin:

    Av = - = =

    por lo que

    A

    B

    Figura 1

  • 18 ELECTRONICA y servicio

    Las ondas muestran que, aunque la seal deentrada se amplifica, no sufre ninguna inversinde polaridad. En este caso, se dice que las sea-les de entrada y salida estn en fase.

    Aplicaciones de los amplificadores operacionales

    Circuitos de muestreo y retencinEstos circuitos integrados se utilizan paramuestrear una seal analgica de entrada. Lamuestra del voltaje de entrada se congela du-rante breve lapso, mientras su valor se almace-na en un capacitor externo. Durante este inter-valo, el voltaje de entrada se encuentradesconectado; y el que permanece congeladoen el capacitor, constituye la salida hacia otrodispositivo tal como un convertidor A/D parasu procesamiento.

    En la figura 3 vemos el esquema correspon-diente a un circuito muestreador-retenedor, dematrcula LM198, junto con un capacitor de re-tencin externo. El LM198 toma una muestra delvoltaje analgico de entrada, cuando la seal l-gica de entrada es 1; tambin retiene el voltajey, cuando la entrada lgica es 0, lo almacena en

    el capacitor que est conectado en su terminalde salida.

    Convertidores A/D y D/AUn convertidor digital/analgico (convertidor D/A) integrado, convierte una entrada digital(binaria) en un voltaje cuya magnitud es propor-cional al valor de la seal digital. Si, por ejem-

    Entrada

    R1

    R1R1

    Rf

    Rf

    +

    Salida

    1k

    10k

    Vo = 4.4v0.4v

    Av = + = =11k 111k

    Amplificador no inverso

    -

    +

    -

    +

    -

    +

    Figura 2

    +V

    -V

    ENTRADA para el voltaje analgico

    ENTRADA lgica

    1

    01 : Muestrear

    0 : Retener

    LM198Salida

    Capacitor deretencin

    Referencia

    El opamp como circuito de muestreo y retencin

    Figura 3

  • 19ELECTRONICA y servicio

    plo, una entrada digital 0001 produce un voltajede salida igual a 1 volt, entonces una entradadigital 0011 puede originar un voltaje de salidade 3 volts (figura 4).

    En cambio, un convertidor analgico/digital(convertidor A/D) transforma un voltaje de en-trada que cambia de manera continua en unasalida digital cuyo valor es proporcional al vol-taje analgico. Si, por ejemplo, una entradaanalgica de 1 volt produce una salida binariaigual a 0001, entonces una entrada de 5 voltspuede originar una salida binaria igual a 0101(figura 5).

    Estos circuitos integrados son fundamenta-les en muchos equipos electrnicos utilizadosen la industria. Entre las aplicaciones que tie-nen, podemos sealar:

    Temporizadores Controladores de dispositivos de presentacin Detectores de fluidos Controladores de temperatura Convertidores de voltaje/temperatura en fre-

    cuencia Decodificadores de tonos Circuitos de amarre de fase (PLL) Fuentes ajustables de corriente

    Osciladores controlados por voltaje Detectores de humo Convertidores de luz en corriente

    Los circuitos de sincronizacin de fase dan for-ma al elemento bsico de la mayora de los sis-temas de comunicacin, incluyendo la radio y latelevisin.

    +V

    R1 R2 R3

    R4 R5 R6 R7

    R8

    D3 D2 D1 D0Q4Q3Q2Q1

    -

    +

    Entradadigital

    Salida analgica

    Opamp

    Figura 4

    Figura 5Referencia

    Salida N bits

    Entrada

    Codificador

    El opamp en un convertidor D/A (Digital / Analgico)

  • 20 ELECTRONICA y servicio

    Entre los circuitos integrados que pertenecena la categora audio, se encuentran los siguientes:

    Preamplificadores Amplificadores de audio Amplificadores de potencia Amplificadores de audio, limitadores y detec-

    tores de FM Procesadores Dolby tipo B para reduccin de

    ruido Amplificadores AGC (control automtico de ga-

    nancia)/ reduccin de ruido (squelch)

    Si buscamos sus aplicaciones en sistemas deradio, encontraremos que, por ejemplo, sirvencomo:

    Amplificadores RF/IF Sistemas de radio AM Sistemas receptores AM/CB Sistemas IF de recepcin de FM Detectores/amplificadores de IF Demoduladores estreo de FM con circuitos de

    sincronizacin de fase

    Moduladores-demoduladores balanceados

    Entre sus aplicaciones para la televisin, estn:

    Sistemas monolticos de sonido para TV Moduladores de video para TV Sintonizacin fina automtica para TV Detectores/amplificadores IF de video Demoduladores cromticos para TV de color Detector digital de sintona para estaciones de

    TV Amplificadores IF para TV de color Amplificadores de video monolticos IF Preamplificador RGB de matriz (rojo, verde y

    azul) Circuitos para procesamiento de seales de TV Demoduladores de color

    En suma, el amplificador operacional tiene mu-chas aplicaciones gracias a sus ventajas en elmanejo de seales pequeas y a su alta capaci-dad de amplificacin; por eso es importanteque conozcamos a fondo sus principios de ope-racin.

  • 21ELECTRONICA y servicio

    Primera de dos partes

    LAS CAMARAS DEVIDEO MODERNASLAS CAMARAS DE

    VIDEO MODERNASPrimera de dos partes

    Leopoldo Parra Reynada

    Las cmaras de video han dejado de seruna novedad tecnolgica, para convertirse

    en objetos de uso casi cotidiano. Parafortuna de los especialistas en servicio

    electrnico, cada vez son ms las personasque poseen una de estas mquinas; en

    contraparte, slo unos cuantos se atrevena enfrentarse a tan extraordinarios ydiminutos aparatos. Ciertamente, la

    tecnologa de una videocmara escompleja, y demanda del especialista

    estudios serios sobre la generacin,proceso, grabacin y expedicin de lasseales de video (en alguna forma, el

    especialista en el servicio a televisores yvideograbadoras ya tiene ventaja), aunque

    tampoco es inaccesible, como pretendemosmostrar en este artculo.

    El panorama actual

    Quienes llevamos algn tiempo en el servicioelectrnico, hemos sido testigos del rpido avan-ce de la tecnologa de las cmaras de video. Se-guramente recuerda que a finales de los aos 70aparecieron algunos modelos que tenan queconectarse a una videograbadora porttil (la fa-mosa SL-2000 de Sony es un ejemplo muy re-presentativo); esto obligaba al usuario a soste-ner la cmara con una mano, a enfocar la lentey operar el zoom con la otra, y con un poco demaa estar al pendiente de los controles de lavideograbadora porttil.

    El sistema pionero que integr en un mismoequipo la seccin de cmara y la de videograba-dora, fue la clebre BMC-100 de Sony (figura 1),una mquina de formato Beta que slo podagrabar (no poda usarse para reproducir). Pese a

  • 22 ELECTRONICA y servicio

    ello y a otras limitaciones tecnolgicas, este tipode aparatos tuvieron un xito inmediato; comoresultado, diversos fabricantes intentaronincursionar en el mercado de los sistemas devideofilmacin caseros.

    Con el tiempo, aparecieron cmaras en for-mato VHS, 8mm, VHS-C, Hi-8 y S-VHS; y msrecientemente, el poderoso formato DV (ver lasnuevas cmaras digitales en el nmero 2 de estarevista). Sin embargo, podemos decir que en laactualidad el mercado de cmaras de video estampliamente dominado por dos formatos: el VHSde tamao completo y el 8mm; este ltimo es elde mayor aceptacin entre la mayora del pbli-co, porque permite grabar pelculas de gran ca-lidad en un aparato de dimensiones realmentesorprendentes.

    Por esta razn, en el presente artculo toma-remos como referencia al formato de 8mm; noobstante, las descripciones que se hagan de laseccin de cmara pueden aplicarse por igual acualquier otro. Para que los interesados en VHSno queden desatendidos, tambin haremos unabreve descripcin de las caractersticas mecni-cas de una videocmara de dicho formato; y envista de que prcticamente han desaparecido del

    mercado (o sus ventas son marginales), no tra-taremos los sistemas Beta, VHS-C, Hi-8 o S-VHS.

    Diagrama a bloques de una cmara devideo 8mm moderna (seccin de cmara)

    Para iniciar nuestro anlisis de las cmaras devideo modernas, comenzaremos por su diagra-ma a bloques. Nos basaremos en un aparatoSamsung que incluye todas las prestaciones t-picas: zoom digital, pantalla de cristal lquidopara visualizacin en color de las escenas quese estn filmando, manejo con una sola mano,etc.

    Insistimos en que las explicaciones sobre laseccin de cmara pueden aplicarse, prctica-mente sin modificaciones, a cualquier otro for-mato de cmaras de video (VHS, S-VHS, Hi-8 oDV). As que si usted comprende a plenitud losprocesos que se llevan a cabo en esta etapa, ten-dr ya ciertas bases para la reparacin de casicualquier mquina.

    En la figura 2 se muestra el diagrama a blo-ques de la seccin de cmara del modelo SCA-20 de Samsung; podemos ver que se ha agrupa-do en cuatro etapas principales: el conjunto dela lente que incluye al CCD o elemento captorde imgenes, una etapa de manejo analgicode seal del CCD, una etapa de proceso digitalde seal, y una ms de control. Veamos en deta-lle el funcionamiento de cada una de estas sec-ciones.

    1. La lenteLa lente de una cmara de video es un instru-mento ptico de gran calidad y de muy reduci-das dimensiones; a pesar de su tamao, tienemuy diversas propiedades pticas que lo hacenun elemento extremadamente flexible (figura 3).

    La cmara Samsung que hemos tomado comoreferencia, posee una lente zoom con una dis-tancia focal de 3.9-62.4mm, una brillantez def:1.4 y funcin macro-automtica. Es probableque esto no le diga mucho; por eso a continua-cin trataremos de explicarlo en la forma msclara posible.

    Para trabajos fotogrficos existen bsicamen-te cuatro tipos de lentes: lente normal (las per-

    Figura 1

  • 23ELECTRONICA y servicio

    Figu

    ra 2

    CCD

    BLOC

    K

    Secc

    in

    de

    cm

    ara

    del m

    odel

    o SC

    A-20

    de

    Sam

    sung

    Zoom

    lens

    Iris

    Zoom

    mot

    orM

    MFo

    cus

    mot

    or

    V1 V

    2V3

    V4

    ICC0

    1CC

    DIm

    ager

    CCD

    OUT

    H1 H

    2

    DRIV

    E BL

    OCK

    IN1.

    IN2

    ICP0

    3

    CDS

    AGC

    A/D

    Conv

    erte

    r

    ICP0

    1T.

    GEN

    A/D

    Data

    A/D

    Cloc

    kPR

    OCES

    BLO

    CKDZ

    CSYN

    CC1

    DZCO

    BLKI

    DZEF

    I

    DZCS

    YNCO

    DZCB

    BLKO

    DZDF

    O

    YI1-

    7

    YO

    1-7

    ICZ0

    1

    E. ZO

    OM

    CI1-

    4 CO1

    -4

    CAM C

    CAM Y

    SERI

    AL B

    US (V

    CR SI

    /SO/SC

    K)

    I CPO

    4

    DSP

    VCR

    CS

    DATA

    EIS

    BLOC

    K

    GYRO

    SENS

    OR

    V-I N H-I N

    VD

    ICP0

    8

    ZOOM

    MOT

    ORDR

    IVE

    ZOOM

    CLO

    CKZO

    OM C

    W/C

    CWZO

    OM R

    EF

    FOCU

    S C

    LOCK

    FOCU

    S C

    W/C

    CWFO

    CUS

    REF

    I CP1

    0

    E2PR

    OM

    ICP0

    7IC

    P06

    ICP0

    9FO

    CUS

    MOT

    ORDR

    IVE

    VERT

    ICAL

    DRIV

    E

    HALL

    OFF

    SET

    I R

    IS

    REFE

    RENC

    E

    CLK

    DATA

    A/F

    BLO

    CK

    AFRS

    TICP0

    5

    AF M

    ICOM

    AUTO

    FO

    CUS

    HALL

    OUT

    SENS

    E FO

    CUS

    CPU

    IRIS

    HALL

    CONT

    ROL

    ICP0

    2

  • 24 ELECTRONICA y servicio

    sonas y objetos se ven en sus proporciones na-turales o muy cerca de stas), gran angular (lasimgenes se ven ms lejos de lo que en realidadestn), telefoto (acerca los objetos y personasenfocados) y macro (permite tomas de objetosmuy pequeos a corta distancia).

    No hace muchos aos, se necesitaban loscuatro tipos de lentes para poder hacer las to-mas a diferentes distancias focales. A la fecha,con los avances de la ptica, es posible fabricarlentes de distancia focal variable; esto es, lentesque acerquen o alejen la imagen sin necesi-dad de intercambiar el objetivo. Es as como sur-gen los lentes zoom, que se han vuelto muypopulares en la fotografa y en la filmacin.

    Para saber qu tan poderoso es un zoom, bas-ta con dividir su distancia focal mxima entre sudistancia focal mnima; el nmero resultante (N)dar el factor de amplificacin que se obtienecon la lente (quiere decir que si hacemos unatoma con gran angular mximo y luego acerca-mos a mximo telefoto, el objeto se ver N ve-ces ms grande).

    En cmaras de video actuales, se consideranormal un factor de amplificacin de entre 8Xy 16X; pero con la ayuda de procedimientosdigitales es posible incrementar an ms esterango (ms adelante seguiremos hablando acer-ca de este tipo de efectos).

    La brillantez de la lente (o sea, la cantidad deluz que la atraviesa) se identifica gracias a unparmetro denominado f:xx. La lente ser me-jor conforme el valor de este parmetro sea mspequeo; por ejemplo, una lente f:1.4 es mejorque una f:1.8 o una f:2.0. De hecho, las lentesms brillantes que se producen en la actualidadson f:0.7; as es que una de f:1.4 ya puede consi-

    derarse como muy brillante, capaz de realizartomas en condiciones de luz escasa.

    Una lente con tales caractersticas, aunadasal reducido tamao del aparato en general y a laposibilidad de operar ste con una sola mano,hacen de las modernas cmaras de video unequipo muy ventajoso; adems, para el videfiloresulta muy grato.

    2. Dispositivo captor de imagen (CCD)Durante las primeras dcadas de la industria dela televisin, el elemento captor de imagen porexcelencia fue un tubo al vaco; su funcionamien-to era muy parecido al de un cinescopio, peroen sentido inverso (en vez de tomar una sealde video y convertirla en imagen, tomaba unaimagen y la converta en seal de video, figura4). Si bien este dispositivo produca excelentesresultados, sus diversos inconvenientes provo-caron que los diseadores de equipo electrni-co buscaran la forma de sustituirlo; as, a princi-pios de la dcada de los 80 comenzaron aaparecer las primeras cmaras que incorpora-ban como captor de imagen un nuevo y revolu-cionario elemento: el CCD o dispositivo de car-ga acoplada (charge coupled device, figura 5).

    Sin duda, el principio de funcionamiento delos CCD ha sido uno de los menos comprendi-dos en el rea de la electrnica; y no por falta deinformacin, sino porque no es fcil entender lascomplejas explicaciones casi matemticas quelos diseadores dan para describir la operacinde estos elementos captores de imagen. Ense-

    Figura 4

    A pesar de ofrecer excelentesresultados, el tubo vidicon es

    inadecuado para las modernas cmarasde video; la razn es que es pesado,

    estorboso y adems se daa confacilidad.

    Figura 3

  • 25ELECTRONICA y servicio

    guida trataremos de explicar de una manera sen-cilla, la forma en que trabaja un dispositivo CCD.

    Veamos primeramente cmo funciona unacelda de memoria CCD: cuando escuchamos lapalabra memoria electrnica, de inmediato nosimaginamos un pequeo elemento capaz de al-macenar un 1 o un 0; sin embargo, las celdasCCD se distinguen de sus similares digitales enque pueden almacenar un nivel de voltaje an-logo. Pero adems, cuando se rene una canti-dad n de celdas CCD, una detrs de otra, y seles aplica una serie de pulsos perfectamente cal-culados, son capaces de ir transfiriendosecuencialmente el nivel de voltaje anlogo al-macenado de una a otra, en una cadena con unpunto de entrada y uno de salida (figura 6); estosignifica que una vez que ha entrado un ciertovoltaje en la primera celda de la cadena, necesi-tar n pulsos de reloj para salir por el otro ex-tremo. Esta caracterstica tan especial de lasmemorias CCD, las hace ideales para formar l-neas de retardo para seales anlogas. (Desdehace algn tiempo se han venido usando estetipo de circuitos, en vez de los tradicionales cris-

    tales de retardo para construir el filtro comb encmaras de video.)

    Ya con esta informacin, expliquemos cmofunciona el elemento captor de imagen en unacmara de video moderna. Si pudiramos ob-servar con un microscopio muy potente la su-perficie de un CCD, aparecera ante nuestros ojosun panorama como el que se muestra en la figu-ra 7. Observe que hay una serie de columnasCCD, y que entre cada una encontramos una se-rie de elementos captores de luz; note tambinque en la parte inferior tenemos un par de ren-glones CCD. El conjunto funciona as:

    La lente de la cmara enfoca la luz en la su-perficie del dispositivo captor y, dependiendode la intensidad luminosa recibida, en lasceldillas fotosensibles aparece un voltajeanalgico (primer paso o captura). Todas lasceldillas fotosensibles quedan cargadas con unvoltaje proporcional a la cantidad de luz reci-bida; ahora slo falta hacer el rastreo de l-neas horizontales y campos verticales, paragenerar la seal NTSC convencional.

    Figura 5

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    Vin

    n

    1erpulso

    2opulso Pulso

    n-1Pulso

    n

    Figura 6

  • 26 ELECTRONICA y servicio

    El segundo paso (transferencia) consiste enque las celdas fotosensibles transfieren su car-ga a la celda CCD ms cercana, en una de lascolumnas (figura 8); con esto, todas las colum-nas CCD quedan cargadas con los valores delas fotoceldas, y estn listas para iniciar latransferencia de carga.

    Como tercer paso (desplazamiento vertical),se aplica una serie de pulsos a las columnas;estos pulsos reciben el nombre genrico de V1,V2, V3 y V4. En tales circunstancias, las co-lumnas van vaciando su informacin lneapor lnea en los dos renglones CCD que se en-cuentran en la parte inferior (figura 9); cuan-do los renglones estn llenos, se les aplica unaserie de pulsos rpidos (conocidos como H1 yH2) que hacen que la informacin de cada unade sus celdas salga por uno de sus extremos,combinndose por medio de un interruptor queconmuta entre ambos renglones (figura 10),el cual es accionado por una seal de control

    PG. Dicha seal, en el formato NTSC, poseeuna frecuencia de alrededor de 9.5 MHz (cuartopaso, desplazamiento horizontal). La salidadel conmutador ya presenta un cierto pareci-do con una seal de video (figura 11); de he-cho, es la base con la que se genera finalmen-te la seal de video compuesto.

    Una vez que se han vaciado los renglones,se aplica otro pulso a las columnas para quenuevamente llenen las celdas de los renglo-nes; y el proceso se repite. E igualmente, cuan-do se terminan de vaciar las columnas, la in-formacin captada por las celdas fotosensiblesvuelve a cargar a las columnas y el ciclo vuel-ve a ejecutarse.

    Es posible apreciar, entonces, la forma tan inge-niosa con que se emularon los barridos del hazexplorador de los tradicionales tubos de imagenpor medio de exploraciones de memorias CCD.

    V2

    V1

    V3

    V4

    Salida

    H1H2

    Etapa de salida

    Fotosensores Registros de desplazamiento verticalDrenaje de rebosamiento

    Registro horizontal

    Figura 7

  • 27ELECTRONICA y servicio

    V1=+2V

    V2=+2V

    V3=-5V

    V4=-5V

    Salida

    H1 =+2VH2 =-5V

    Generacin de cargas en los fotosensores

    V1=+12V

    V2=+2V

    V3=-5V

    V4=-5V

    Salida

    H1 =+2VH2 =-4V

    Transferencia de cargas del fotosensor al registro vertical. Lneas impares

    A

    B

    Figura 8

  • 28 ELECTRONICA y servicio

    V1=+2V

    V2=+2V

    V3=+2V

    V4=-5V

    Salida

    H1 =+2VH2 =-5V

    Inicio de transferencia de cargas hacia el registro horizontalFigura 9

    V1= 0V

    V2= 0V

    V3= 0V

    V4=-5V

    Salida

    H1 =+5VH1 =0V

    Figura 10

  • 29ELECTRONICA y servicio

    Podemos decir que cada vez que se lee la in-formacin de los renglones CCD de la parte in-ferior, se explora una lnea horizontal; mientras,cada pulso que se da a las columnas para quevuelvan a cargar los renglones CCD sera equi-valente a la exploracin de la siguiente lnea; fi-nalmente, cada vez que se vacan las columnasequivale a terminar de rastrear un campo com-pleto.

    Un ltimo punto que vale la pena mencionar,es el siguiente: si alguna vez ha extrado un CCDde una cmara, habr notado que alrededor delmosaico captor el fabricante pinta un marco ne-gro (figura 12); el motivo es el siguiente: pornuestros estudios de televisin, sabemos que en

    la seal NTSC normal existen unos pulsos deno-minados de borrado o blanking, tanto al finalde cada lnea horizontal como antes y despusdel pulso de sincrona vertical; estos pulsos en-van como informacin un nivel de negro, porlo tanto, si fsicamente se pinta el marco indica-do en la figura 12 en el captor de imagen, desdeel momento mismo de la exploracin se estarngenerando dichos pulsos de borrado; entoncesslo falta aadir los pulsos de sincrona para quela seal de video est completa.

    Ahora bien, con esta explicacin posiblemen-te ya le qued claro cmo funciona un CCDmonocromtico; pero de qu manera se puedecaptar color con un dispositivo como el descri-to? Para lograrlo, es necesario asignar ciertonmero de fotoceldas a un determinado nme-ro de colores primarios; para ello se colocan mi-nsculos filtros de color enfrente de cada celdi-lla.

    En la figura 13 se muestran algunas de lasdisposiciones empleadas por los fabricantes decaptores CCD para conseguir la gama cromti-ca. Observe que algunos recurren a una disposi-cin R-G-B tradicional; otros utilizan el magenta-cyan-amarillo y, finalmente, otros empleancombinaciones de ambos; mas el resultado finales tan parecido, que la diferencia entre estos ti-pos puede ser apreciada nicamente por un ex-perto.

    Mencin aparte merecen aquellas cmarasque emplean tres dispositivos CCD, uno paracada color primario (figura 14).

    En este caso, el funcionamiento del captorCCD es exactamente el mismo que se ha descri-to; pero se tiene un dispositivo especial paracaptar la luz roja, otro para la verde y un terceropara la azul.

    Como cabe suponer, al combinar las sealesde los tres se obtiene una seal de video de ex-traordinaria pureza y resolucin, razn por lacual este tipo de cmaras son las preferidas paraaplicaciones profesionales y semiprofesionales.

    Esperamos que todo lo anterior contribuya ahacerle ms comprensible el principio de opera-cin del dispositivo captor de imagen. Esto esvital en el momento de diagnosticar la seccinde cmara; si usted no tiene muy claro qu es lo

    Figura 11

    Fotosensores efectivoshorizontales

    768

    Foto

    sens

    ores

    efe

    ctivo

    sve

    rtica

    les

    493

    Foto

    sens

    ores

    con

    ma

    sca

    ra d

    e ne

    gro

    513

    Foto

    sens

    ores

    verti

    cale

    sto

    tale

    s

    5 Fotosensores conmascara de negro

    45

    818Fotosensoreshorizontales

    totales

    16

    4

    Distribucin de los fotosensoresFigura 12

  • 30 ELECTRONICA y servicio

    V1=-5V

    V2=+2V

    V3=+2V

    V4=-5V

    Salida

    H1 =+2VH2 =-5V

    Patrn de cuadrcula de colores primarios

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    R

    R

    B

    B

    R

    R

    B

    B

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    R

    R

    B

    B

    R

    R

    B

    B

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    R

    R

    B

    B

    R

    R

    B

    B

    R

    R

    B

    B

    R

    R

    B

    B

    Patrn de franjas de colores complementarios

    V1=-5V

    V2=+2V

    V3=+2V

    V4=-5V

    Salida

    H1 =+2VH2 =-5V

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    Cy

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    Ye

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    G

    Figura 13B

    Figura 13A

  • 31ELECTRONICA y servicio

    que sucede aqu, no podr determinar la causade muchos problemas comunes en cmaras devideo.

    3. Generador de pulsosDe la explicacin anterior resulta obvia la im-portancia de los pulsos de desplazamiento V1-V4 y H1-H2, adems de la seal PG (tambin co-

    nocida en cierta literatura tcnica como RG).Todos estos pulsos se generan en un circuito in-tegrado, mismo que observamos en el diagramaa bloques de la figura 2, identificado como T-GEN siglas en ingls de generador de tiempos;note que los pulsos H1 y H2 salen directamentede este circuito y llegan hasta el CCD; sin em-bargo, los pulsos V1-V4 tienen que pasar prime-

    Patrn de cuadrcula de colores complementarios

    V1=-5V

    V2=+2V

    V3=+2V

    V4=-5V

    Salida

    H1 =+2VH2 =-5V

    Ye

    Mg

    Mg

    Ye

    G

    Ye

    Mg

    Ye

    G

    Cy

    Cy

    G

    Mg

    Cy

    Cy

    G

    Ye

    Mg

    Mg

    Ye

    G

    Ye

    Mg

    Ye

    G

    Cy

    Cy

    G

    Mg

    Cy

    Cy

    G

    Ye

    Mg

    Mg

    Ye

    G

    Ye

    Mg

    Ye

    G

    Cy

    Cy

    G

    Mg

    Cy

    Cy

    G

    Ye

    Mg

    Mg

    Ye

    G

    Ye

    Mg

    Ye

    G

    Cy

    Cy

    G

    Mg

    Cy

    Cy

    G

    Figura 13c

    Azul (B)

    Verde G

    Rojo (R)

    Luz incidente

    Separacin de la luz en sus trescomponentes bsicos (R,G,B),por el prisma dicrico.

    Prisma dicrico

    Luz incidente

    CCD Azul (B)(slo capta el componenteazul de la luz

    CCD Verde (G)(slo capta el componenteverde de la luz)

    CCD Rojo (R)(slo capta el componenterojo de la luz)

    Figura 14

  • 32 ELECTRONICA y servicio

    ramente por un circuito denominado V-DRIVE oexcitador vertical, donde se les da el nivel ade-cuado para su operacin y su forma final.

    Para que comience a familiarizarse con estasseales, en la figura 15 se presentan los oscilo-gramas respectivos; se muestra la sealizacinque corresponde a cada una con las escalas ho-rizontal y vertical, para que usted pueda calcu-lar la frecuencia y amplitud de las mismas.

    Aunque ya mencionamos la importancia dela expedicin correcta de estas seales, no estde ms recalcarlo. Siempre que llegue a su tallerun aparato que no presente seal de video en laseccin de cmara, uno de los primeros puntosque debe revisar es precisamente la existenciade estos pulsos de barrido; en caso de que algu-

    no de ellos no est presente, el CCD no produci-r salida alguna o presentar una imagen muydefectuosa.

    4. Proceso anlogo de sealCuando explicamos cmo est constituido elmosaico de elementos captores de luz en el CCD,mencionamos que para producir los colores ne-cesarios para una seal NTSC cromtica, se co-locaron minsculos filtros de los colores bsi-cos frente a todos los elementos, algunos de uncolor y otros con los complementarios; esto sig-nifica que cuando esta informacin se vacahacia las columnas CCD, van intercalados unpunto de un color, un punto de otro, y as suce-sivamente.

    V1 V2 V3

    V4 H1 RG

    H2Figura 15

    V1-V4Esc.H=20s/divEsc.V=1 V/div

    H1-H2Esc.H=20s/divEsc.V=2 V/div

    RGEsc.H=0.1s/divEsc.V=1 V/div

  • 33ELECTRONICA y servicio

    Figu

    ra 1

    6

    34

    5

    2

    1

    9

    11

    10

    78

    6

    25 26

    2122

    18+

    1413

    1

    7 8 11 10

    2924

    15

    39 40 30 3422

    9

    2423

    0.05

    se

    c/di

    v

    20

    sec/

    div

    20

    sec/

    div

    20

    sec/

    div

    20

    sec/

    div

    0.05

    se

    c/di

    v

    0.1 s

    ec/

    div

    5v GND

    5v GND

    5mse

    c/di

    v

    3.6V

    G

    ND

    20

    sec/

    div

    1V 1.5V

    20

    sec/

    div

    1V 2.1V

    1

    VC B

    OAR

    D

    CN70

    1CC

    D O

    UTPG D

    ATA

    IC703

    SIGNA

    L SEP

    ,AGC

    AGC

    CALM

    P

    AMP

    CLAM

    P

    REF B

    OTTO

    M

    REF T

    OP

    15( )

    XSHP

    IC702

    16( )

    XSHD

    IC702

    17( )

    XRS

    IC702

    2( )

    XRS

    IC702

    26( )

    TEST

    XIC6

    02

    59( )

    CLP 1

    IC610

    2( )

    CLP D

    MIC7

    02

    3Vdc

    AGC

    CONT

    1(IC

    603

    18 )

    AGC

    CONT

    2(IC

    603

    19 )

    1.3V

    p-p

    2.3

    V3.

    6 V G

    ND

    3.6

    V GND

    1V 2.1V

    2.2V

    dc

    0Vdc

    IC70

    4A/

    D CO

    NVER

    TER

    A IN

    A IN RE

    F F

    REF

    BFCL

    K

    D9 (MSB

    )D0 (LS

    B)

    12 8 . 5 1

    MCK ( IC70

    2

    )

    0Vdc

    CAM

    ON(IC

    602

    59 )

    10bit

    digi

    talca

    mer

    a sig

    nal

    (t o I C

    705,6

    09)

    Pin

    1

    Pin

    12

    Color

    bar

    All-w

    hite

    Color

    bar

    All- w

    hite

    3.6V

    GN

    D3.

    6V

    GND

    3.6V

    GND

    3.6V

    GN

    D

    GND

  • 34 ELECTRONICA y servicio

    Como resulta evidente, debido a la disposi-cin de los mosaicos detectores de luz, la salidafinal del CCD incluir porciones de informacinintercalada de los distintos colores primarios; osea, para producir la seal de video NTSC, pri-mero debe ejecutarse un proceso de separacinde colores (de ah las siglas en ingls CDS, tr-mino que significa Separacin de Datos de Co-lor); esto se lleva a cabo en el bloque de mane-jo analgico de la seal de video, en el quetambin se realiza un proceso de AGC o controlautomtico de ganancia, por medio del cual sedetecta que la salida del CCD tenga la amplitudadecuada para su posterior manejo.

    Aqu resalta una de las principales diferen-cias entre las cmaras modernas y las tradicio-nales. En las primeras cmaras de video, todo elproceso de las seales producidas por el tubo deimagen o por el CCD se realizaba por mtodoscompletamente analgicos; esto requera unagran cantidad de pasos por medio de los cualespoco a poco se obtenan las seales RGB (y deaqu la seal Y, las seales R-Y y B-Y, y final-mente los vectores giratorios de la seal decroma modulada en 3.58 MHz).Por el contrario,en cmaras modernas estos procesos se llevana cabo de forma digital, como veremos a conti-nuacin (figura 16).

    Una vez que se tienen las seales de los dis-tintos colores por separado, y con una amplitudadecuada, todas ellas son procesadas por unconvertidor A/D de 10 bits; a partir de este mo-mento, todo lo que anteriormente se haca pormedios analgicos ahora es realizado por unmicrocontrolador digital; de ste hablaremos en-seguida.

    5. Bloque de proceso digital de seal (DSP)Tras convertir en datos digitales las seales delos colores bsicos, se envan hacia un circuitointegrado lgico de muy alta complejidad, co-nocido como DSP (siglas en ingls de ProcesoDigital de Seal). Dentro de este circuito se ha-cen todas las sumas y combinaciones requeri-das para generar, a partir de las seales de loscolores primarios, las lneas RGB, la seal Y, ascomo los vectores I y Q. As, en la salida de este

    circuito ya se tienen las seales CAM-Y y CAM-C (figura 17).

    Este proceso es extremadamente complejo,pero gracias a los adelantos en la tecnologa defabricacin de circuitos digitales, todo el mane-jo de la seal puede llevarse a cabo dentro deun circuito integrado nico, lo que facilita en granmedida el diagnstico y correccin de fallas enesta etapa. Por lo tanto, desde el punto de vistadel servicio, prcticamente no debe interesarnoslo que suceda en su interior; simplemente hayrevisar que sus seales de entrada sean correc-tas y que haya salida de las seales ya indica-das; de lo contrario, hay que sustituir el integra-do como un mdulo.

    Estrictamente hablando, con esto termina elrecorrido de la seal de video desde el CCD has-ta la entrada de la seccin videograbadora. Sinembargo, an nos falta estudiar una de las eta-pas de la seccin de cmara, la cual veremosenseguida.

    6. Etapa de controlLas cmaras actuales deben incluir un circuitoespecial encargado de todas las funciones a lasque el usuario ya est acostumbrado (auto-en-foque, control automtico de luminosidad, zoomptico, zoom electrnico, etc.)

    Este circuito debe recoger las rdenes delusuario y encargarse de su puntual cumplimien-to; es por ello que en aparatos modernos los di-seadores han incluido un microcontroladorexclusivo para la seccin de cmara, donde sehacen los clculos y se imparten las instruccio-nes necesarias para el movimiento de los moto-res y la realizacin de los efectos solicitados porel operador. Veamos esto en detalle.

    En las cmaras modernas, el usuario ya notiene que preocuparse por el enfoque correctode las escenas que toma; desde hace varios aos,el avance de la tecnologa electrnica ha permi-tido incorporar el recurso del auto-enfoque. Ex-pliquemos cmo funciona.

    Si observa una imagen no enfocada correc-tamente, se dar cuenta que los bordes de losobjetos parecen borrosos y no muy definidos; porel contrario, una imagen correctamente enfoca-da produce bordes definidos y firmes. Esto sig-

  • 35ELECTRONICA y servicio

    Figu

    ra 1

    7

    20

    21

    22

    23

    24

    26

    27

    2930

    31

    32

    34

    35

    49

    50

    4142

    43

    44

    46

    47

    4845

    51

    36

    37

    40 39

    38

    2825

    33

    3 C

    amer

    a cor

    e, zo

    om

    proc

    esso

    r

    (IC60

    9, 613

    )

    5mse

    c/div

    Pin

    21

    Pin

    47

    Pin

    40

    Pin

    38

    Pin

    13

    Pin

    10

    Pin

    18

    Pin

    15

    Pin

    31

    Pin

    87

    Pin

    96

    Pin

    22

    Pin

    23

    0.2

    sec/d

    iv

    0.1 s

    ec/di

    v

    0.1 s

    ec/di

    v

    5sec

    /div

    5sec

    /div

    5sec

    /div

    3.6V GN

    D3.

    6V GND

    3.6V

    GND

    3.6V

    GND

    3.6V

    GN

    D

    3.6V

    GND

    3.6V GN

    D 3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V

    GN

    D

    3.6V

    GN

    D

    3.6V

    GND

    3.6V

    GN

    D

    A/D

    CONV

    ERTE

    R(fro

    m IC7

    09)

    3.6V

    GN

    D

    3.6V

    GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    3.6V GN

    D

    21 22 23

    5354

    GND

    Color

    bar

    All w

    ahite

    Color

    bar

    All w

    ahit e

    Pin

    7Co

    lor ba

    r

    All w

    ahi te

    Pin

    98

    Color

    bar

    All w

    ahit e

    Pin

    73

    Pin

    74

    Pin

    75

    Pin

    76

    From

    IC77

    7CS

    ZOOM

    ZM SC

    KZM

    SD

    IC61

    3ZO

    OM

    PRO

    CESS

    IC60

    9CA

    MER

    A CO

    RE

    SLD

    SOCK

    SDI

    54

    57

    59

    6

    21

    4

    46

    53

    18

    15

    47

    40

    13

    10

    38

    31

    5

    8DI

    CKVD

    DICK

    NAY3

    Y

    YC

    YC

    0.2

    sec/d

    iv FP

    45 28 29 44 43

    CHD

    NME

    FLD2

    (IC61

    0 3

    )AH

    D (IC

    610

    61 )

    VGAT

    (IC70

    2 36

    )

    0.2 s

    ec/di

    v

    5 m

    sec/d

    iv

    5mse

    c/div

    20

    sec/d

    iv

    01.m

    sec/d

    iv

    *Di

    gital

    zoom

    not

    use

    d: 0V

    dc

    (mx

    . digi

    tal)

    Q604

    (E)

    1V 0.9V

    20s

    ec/di

    v 20s

    ec/di

    v20s

    ec/di

    v

    20s

    ec/di

    v

    20s

    ec/di

    v

    20s

    ec/di

    v

    20

    se

    c

    5mse

    c/div

    FL60

    1 Pi

    n 3

    0.5V

    2.8V

    0.5V

    2.2V

    0.3V

    1.5V

    0.3V

    2.

    1V

    0.4V

    0.9V

    3.6V

    GND

    3.6V

    GN

    D

    3.6V

    GN

    D3.

    6V

    GN

    D

    3.6V

    GND

    3.6V

    GN

    D3.

    6V

    GND

    3.6V

    GN

    D

    3.6V

    GN

    D

    0.4V

    0.

    25V

    Q606

    ( B)

    Q605

    ( E)

    0.05s

    ec/di

    v

    20s

    ec/di

    v 20s

    ec/di

    v20s

    ec/di

    v0.

    1se

    c/div

    0.1

    sec/d

    iv

    50s

    ec/di

    v

    5mse

    c/div

    TO

    DPD

    (IC60

    11)

    I C60

    2GN

    DCA

    M SC

    KCA

    M SO

    CS C

    ORE

    CAM

    SICO

    RE R

    ST

    Norm

    al : 3

    .6Vd

    c

    Pow

    er o

    n :

    3.6V

    dc

    0V

    87

    2919

    96 98 100 1 7 74 75 76 83

    878

    7980

    8161

    6566

    6768

    7170

    6964

    6362

    24275249

    73

    88

    44

    3.6V

    3.6V

    0.2 s

    ec/di

    v1V

    20

    sec/d

    iv

    Q604

    BUFF

    ER

    BUFF

    ERBU

    FFER

    FL60

    1

    Y LP

    F

    Q607

    Q606

    BUFF

    ER

    V RE

    F Y(IC

    603

    5 )

    V RE

    F C

    ( IC60

    3 6

    )

    1.7V

    Q605

    CHRO

    MABP

    F

    TP60

    7

    TP60

    9CN60

    1CA

    M Y

    CAM

    C

    DIGI

    TAL

    CAME

    RA P

    ROSS

    ES

    D/A D/A

    50

    sec/d

    iv20

    se

    c/div

    3.6V GN

    D3.

    6V GND

    OPD 10

    CL3.6VDEF

    ID

    MCK0VMKEY

    C SYNC

    LALT

    CBK

    BF

    3.6VAJST

    VD

    HD3.6VHHLD3.6VVHLD

    VCK

    CL(IC702 12 )DEF(IC705 11 )ID(IC611 59 )

    AVD1(IC610 60 )OHO(IC610 64 )

    VHLD(IC610 11 )

    VCK(IC610 12 )

    HHLD(IC610 9 )

    MCK(IC702 9 )M KEY(IC610 13 )

    C SYNC(IC610 8 )LALT(IC610 7 )C BLK(IC610 6 )BF(IC610 5 )AJST(IC610 4 )

    PAL

    only

    1.3V

    AD9

    AD0

    DPD9

    DPD0

    13 17

  • 36 ELECTRONICA y servicio

    IC001IC401

    Seal

    Y

    Q003

    IC002FL001

    IC002

    IC003Q007

    Centrala

    uto-focusIC801

    Al motor

    de e

    nfoque

    SG

    Detector

    depico

    Imagen

    Imagen desenfocada

    Imagen enfocada

    Variablera

    ngefindergate

    Filtropaso-altas

    Filtropaso-altas

    AFA/D

    RESET

    AFA/D2

    FA/FH

    A

    C

    B

    Figura 18

  • 37ELECTRONICA y servicio

    nifica que si, por ejemplo, tomamos una escenaextremadamente simple (por ejemplo, una su-perficie de cartn blanco sobre la que se ha pin-tado una lnea vertical negra), la seal de videoresultante tendr un aspecto como el que mues-tra la figura 18A, siempre y cuando, naturalmen-te, la cmara est bien enfocada; cuando la c-mara est desenfocada, la seal de videopresentar un aspecto como el que se ve en lafigura 18B. Puede notar que mientras que la se-al enfocada presenta bordes cuadrados en latransicin blanco-negro, la seal desenfocadapresenta una transicin curvada; esto significaque la primera seal posee un mayor compo-nente de alta frecuencia que la segunda, lo cualpuede detectarse fcilmente con un circuitocomo el que apreciamos en la figura 18C.

    Note que se trata tan slo de un filtro paso-altas, y que despus de l hay un detector de pi-cos. Para conseguir que una escena est bienenfocada, lo nico que tiene que hacer el micro-controlador es mover ligeramente el anillo deenfoque de la lente, y detectar el punto en el quees mxima la componente de alta frecuencia dela seal de video. Ahora basta con colocar elanillo de enfoque en dicha posicin, para que laescena que se est tomando resulte clara y nti-da.

    El nico inconveniente de este mtodo dedeteccin de enfoque, es que por periodos el sis-tema necesita comprobar si realmente la lenteest en posicin adecuada; con este propsitomueve ligeramente hacia delante y hacia atrs

    el enfoque, regresando luego a la posicin ori-ginal. Pero como este movimiento es muy leve,no afecta la calidad de la toma.

    Algo similar ocurre con el control automti-co de luminosidad, que maneja la apertura deliris. El iris en las cmaras de video y fotogrfi-cas acta de forma muy similar al iris del ojohumano; dilata la pupila ante condiciones debaja luminosidad, y la contrae cuando la luzexterna es intensa; con esto se garantiza que ala retina siempre llegue un nivel de luz adecua-do, que no nos deslumbre ni nos deje en pe-numbras.

    Las cmaras de video poseen unas laminillasplsticas que se abren y se cierran en forma si-

    milar (figura 19), dependiendo de la cantidad deluz que entra a travs de la lente. Para calcularel grado de apertura, el microcontrolador nue-vamente se apoya en la seal de video, midien-do su nivel de saturacin de blancos y cerrandoo abriendo las laminillas hasta conseguir un ni-vel adecuado de luminosidad en el video resul-tante. Todo esto se hace de forma automtica; ypara que el usuario pueda percatarse, slo tieneque apuntar la cmara hacia una lmpara en-cendida y luego hacia una regin con baja lumi-nosidad; se nota entonces en el visor que el apa-rato tarda apenas unos segundos en reaccionar yen adaptarse a las nuevas condiciones de luz, pre-sentando en ambos casos una seal adecuada.

    Por lo que se refiere al zoom, es un recursoque depende nicamente de un motor que mue-

    Figura 19

    Figura 20

  • 38 ELECTRONICA y servicio

    ve a un conjunto de elementos pticos en el in-terior de la lente para conseguir los acercamien-tos o alejamientos. Aqu la funcin del micro-controlador es realmente secundaria, porqueslo recibe la orden de los interruptores de zoomaccionados por el usuario y enva los pulsos ne-cesarios para que el motor se mueva, consiguien-do as los efectos deseados en la escena.

    Finalmente, el zoom digital es una prestacinrelativamente nueva, que se ha conseguido gra-cias al bloque de proceso digital de seal. Estezoom extiende efectivamente el rango de acer-camiento de una lente, de modo que una cma-ra que posee un zoom ptico de, digamos, 16X,por procedimientos digitales puede extenderloa 32X o incluso 64X (figura 20); sin embargo, lamayora de veces este acercamiento adicionalimplica una prdida en la resolucin de la ima-gen obtenida; pero para usuarios poco exigen-tes que desean hacer tomas de objetos muy le-janos, esta funcin resulta ideal.

    Existe una funcin adicional que est apare-ciendo en varias cmaras de video, aunque to-dava no se generaliza: el estabilizador autom-tico de imgenes. Esta caracterstica elimina deforma muy efectiva el temblor natural de la manodel operador, sobre todo cuando hace tomas con

    el mximo acercamiento posible (telefoto extre-mo). Para hacer esto, las cmaras modernas uti-lizan en una toma normal apenas la parte cen-tral del CCD (figura 21A), dejando un pequeomargen alrededor.

    El sistema tambin posee sensores capacesde detectar los pequeos desplazamientos late-rales de la mano del usuario; as que cuando elmicrocontrolador detecta que la mano se hamovido ligeramente (lo que implica que la esce-na que se desea tomar se desplaz tambin enel CCD, figura 21B), modifica el rea de rastreode imagen en el CCD; as, finalmente, permane-ce la escena original y se compensa de maneraautomtica el desplazamiento.

    Como ha podido apreciar, la etapa de controlen la seccin de cmara es un bloque que se uti-liza con mucha frecuencia. Sin l, la operacinde una cmara de video se complicara sensi-blemente.

    Con esto damos por terminado nuestro reco-rrido por las etapas que forman la seccin decmara de una videocmara moderna tpica. Enla segunda parte de este artculo exploraremosla seccin de videograbadora.

    Finaliza en el prximo nmero

    Area aprovechada

    CCD

    El rea aprovechada se desplaza para compensarel movimiento de la cmara

    CCD

    A

    B

    Figura 21

  • 39ELECTRONICA y servicio

  • 40 ELECTRONICA y servicio

    AMPLIFICADOR DESALIDA DE AUDIO EN

    SISTEMASPANASONIC

    AMPLIFICADOR DESALIDA DE AUDIO EN

    SISTEMASPANASONIC

    Alvaro Vzquez Almazn

    Continuando con la serie de artculossobre sistemas de componentes de

    audio, en esta ocasin estudiaremosel amplificador de salida. Si bien

    hemos tomado como referencia unequipo Panasonic representativo de

    la tecnologa predominante (elmodelo SA-AK15), las explicacionesfcilmente pueden aplicarse a otras

    marcas y modelos de aparatos

    Introduccin

    Como seguramente es del conocimiento de nues-tro lector, la seal de audio necesita un ciertoproceso para ser expedida a travs de las boci-nas o altavoces. Bsicamente, este proceso con-siste en controlar el nivel de volumen y enecualizar y amplificar la seal de audio, una vezque sta se toma desde el selector de funciones.

    Veamos algunas variantes que se han presen-tado con el transcurso de los aos.

    Cambios en el diseo

    Primeramente, encontramos que el control devolumen dej de ser una resistencia variable para

  • 41ELECTRONICA y servicio

    utilizarse un decodificador o encoder (figura 1),que tiene las siguientes ventajas:

    1. Este tipo de control de volumen no tiene fin;es decir, podemos girar y girar hacia la dere-cha o hacia la izquierda y el control nunca lle-ga a un tope. Seguramente usted recuerda que,como el control de volumen analgico tenaun tope, se corra el riesgo de romperlo; y pues-to que entonces quedaba fuera de control, ha-ba que buscar una alternativa. Fue as que losdiseadores decidieron sustituir el control devolumen analgico (un potencimetro) poruno digital (decodificador).

    2. Dado que es un circuito digital y utiliza pulsosbinarios (o sea, pulsos digitales), es prctica-mente inmune al ruido. Con esto se ha conse-guido que el sistema de control tenga msdominio en lo que se refiere a la etapa de am-plificacin de audio.

    Por otra parte, seguramente usted recuerda queantes el sistema de control se utilizaba en la eta-pa de salida de audio, controlando a un circuitointegrado (driver o controlador de motor). A suvez, este circuito integrado modificaba el girode un motor, el cual tena su eje acoplado direc-tamente con el vstago del control de volumen;(figura 1b) as era posible controlar el nivel devolumen mediante el control remoto, pero no

    con el panel frontal. Es decir, el control de volu-men se ejerca por medios analgicos en casode que el usuario accionara directamente la pe-rilla desde el panel frontal; pero si el volumenera modificado a travs del control remoto, laorden se ejecutaba de forma digital.

    Esto ha cambiado, pues la tendencia actuales hacia la digitalizacin del control de volumen.Y esto da pie para analizar los circuitos de unaparato tpico.

    Un modelo representativo

    El equipo de audio que tomaremos como refe-rencia es el modelo SA-AK15, de Panasonic, se-gn mencionamos en el encabezado de este ar-tculo. Las etapas a las que hacemos alusin semuestran en la figura 2.

    En dicho aparato, el control del nivel de volu-men se realiza por medios digitales, indepen-dientemente de que la orden sea dada a travsdel panel frontal o del control remoto; en esteltimo caso, se emplean las teclas VOLUMEN+ yVOLUMEN.

    El control de volumen, marcado como VR-802en la figura 2, enva sus seales de control porlas terminales 1 y 2 hacia el sistema de controlIC-801 (figura 3); ste recibe las seales en lasterminales 89 y 90, mismas que vienen marca-das como JOG-A y JOG-B.

    Figura 1A

    B

  • 42 ELECTRONICA y servicio

    Figura 2A

    -

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    MUTING

    C.D12(9)

    13(8)

    14(7)22(40)21(39)

    20(1)

    19(2)

    18(3)

    +BVCC

    VOL

    VCC

    VOL VR

    EF

    TREBLE

    TONE

    BASS

    - +

    24

    3736

    3135

    3026

    2728

    29

    323334

    15(6)16(5)

    17(4)10

    1125

    MATR

    IZSURRO

    UND 2

    MATR

    IZSURRO

    UND 1-

    +

    -

    +CO

    NTROL

    SP/LTH(SER4)SP/DAT(SER3)SP/CLK(SER2)

    IC302BH

    3857AFV-E2

    SOUND PRO

    CESSOR

    SWITCHING

    V. BASS

    Q403(Q203)

    Q306

    23(38)

    Q402 (Q202)

    65-8489

    90

    VR 802

    (VOLUM

    EN)

    AND1

    AND20

    JOG A

    JOG B

    FL DISALY

    FL800

    FROM

    POW

    ERTR

    ANSFORM

    ER

    Q412(Q212)

    MUTING

    M5218AP

    BUFFERAM

    P.

    IC303

    Q307

    AUTO

    GAIN

    CONTRO

    L

    MUTING

    CONTRO

    L

    HPLL(R)

    MUTEA

    SER 1

    SER 2

    32

    141210865

    CONTRO

    LCIRCUIT

    12-BIT SHIFT REGISTER

    OUTPUT BUFFER

    LATCH

    +B

    IC800BU2090F-E2I/0 EXPAN

    DER

    SER1

    SER4

    SER3

    SER2

    SER4/ADATA/KDATA

    SER3/FDATA/SPDATA/KCLK

    SER2/DDATA/ACLK/SPCLK

    SER1/DCLK/FCLK

    911 1012M

    3897MAA611 IC801(1/4)

    SYSTEM CO

    NTROL/FL DRIVE

    Q356

  • 43ELECTRONICA y servicio

    Una vez procesadas dichas seales, el siste-ma de control las enva por sus terminales 9, 10y 11 hacia el circuito integrado procesador desonido, IC-302; ste las recibe por las termina-les 32, 33 y 34 (SP/LTHSER4, SP/DATSER3 y SP/CLKSER2 respectivamente). Al final, este circui-to integrado vigila que se cumpla la orden dadapor el usuario; es decir, que se aumente o dismi-nuya el nivel de volumen.

    Cabe aclarar que este circuito integrado tam-bin efecta la funcin de ecualizador. As, cuan-

    do el usuario hace uso de las teclas de ecualiza-cin en el panel frontal o en el control remoto,los datos son recibidos por el receptor infrarrojoy enviados hacia el sistema de control IC-801;desde aqu son enviados hacia el circuito inte-grado IC-302 (figura 4), para que ste realiceentonces la ecualizacin; es decir, se elevan losagudos, se bajan los graves, se nivelan los to-nos medios, etc.

    Inmediatamente despus de las instruccionessobre lo que tiene que hacer (controlar volumeno ecualizar), este circuito integrado debe recibirla seal de audio; de lo contrario, no podr rea-lizar ninguna funcin. En busca de dicho objeti-vo, la seal es recibida por el circuito en sus ter-minales 9 y 12; una vez procesada, se entregapor las terminales 23 y 38 hacia el preampli-ficador IC-303 (figura 5); este ltimo, que la reci-be por sus terminales 4 y 5, tiene la funcin dedarle ganancia para que la misma llegue con unaamplitud adecuada al amplificador de potencia.

    IC302SOUND PROCESSOR

    32

    12

    14

    33

    34

    Entrada de seal

    Salida de seal

    Figura 2B

    Figura 3

    Figura 4

    Figura 5

    +

    +

    +

    -

    +

    13(11)14(10)

    12

    9

    7

    5

    6

    Q359

    HEADPHONESWITCH

    RCH

    JK802HEADPHONE

    +B

    -B

    +B -B

    2

    3

    8

    4(1) SPEAKER

    LCH

    IC305

    RSN35H1POWER AMP.

    -

    +

  • 44 ELECTRONICA y servicio

    Enseguida, el preamplificador de audio la en-va por las terminales 1 y 7 hacia el amplificadorde potencia de audio IC-305 (figura 6), el cual larecibe por las terminales 14 y 11. Y luego de queeste circuito la amplifica para proporcionarle lapotencia suficiente, la seal es expedida por lasterminales 1 y 4 hacia las conexiones de losaltavoces.Con esto finaliza el recorrido que laseal de audio hace desde que llega al circuitoprocesador de sonido y hasta que alcanza la co-nexin de los altavoces.

    Localizacin de fallas

    En este caso enfrentamos un problema que tie-ne que ver tanto con sistemas digitales como consistemas analgicos. El motivo es que estamosanalizando una etapa de amplificacin de audio,la cual utiliza un sistema de control digital (mi-crocontrolador) y un sistema de amplificacinanalgico; por eso es importante que cuandousted vaya a reparar uno de estos equipos, cuen-te con el instrumental apropiado para dar servi-cio a sus circuitos. En vista de ello, asegrese decontar con:

    a) Osciloscopio. Aunque no es absolutamenteindispensable, tenga en cuenta que le ayuda-r a localizar ms fcilmente la falla.

    b) Punta de prueba lgica. Es ms necesaria,cuando se carece del osciloscopio.

    c) Multmetro digital o analgico.d) Inyector de seales.e) Trazador de seales.

    Todo esto es necesario para poder seguir conconfianza el trayecto que lleva la seal de audio,con el propsito de localizar el punto exacto enque se pierde la seal respectiva y comprobar elcorrecto funcionamiento de algunos circuitosintegrados.

    ProcedimientoVerifique que todos y cada uno de los circuitosintegrados que tienen que ver con el proceso dela seccin de audio estn correctamente alimen-tados; si no lo estn, el sistema no trabajar sa-tisfactoriamente:

    1. Primero revise IC-801, el sistema de control,que debe tener una alimentacin de 5 volts enla terminal 91 -marcada como VCC. Por su par-te, esta terminal debe tener un nivel de voltajede 5 volts positivos; la terminal 98, marcadacomo VEE, tiene que estar correctamente co-nectada a 30 volts negativos; la terminal 99,marcada como VSS, y que es la terminal detierra, debe estar perfectamente conectada a0 volts.Tal vez para usted sea innecesaria esta reco-mendacin, puesto que desde el momento enque el sistema de audio enciende, el sistemade control se encuentra perfectamente alimen-tado; de lo contrario, simplemente no encen-dera el equipo (figura 2).

    2. Revise la alimentacin del circuito integradoIC-302, el cual, como ya se ha mencionado, esel procesador de sonido.La alimentacin positiva que este circuito re-cibe por su terminal 24, debe ser de aproxi-madamente 8 volts; sus terminales 11 y 20 sonel retorno a tierra.Ya que estamos hablando de este circuito in-tegrado, es importante recomendarle que me-diante osciloscopio o punta de prueba lgicaverifique que las terminales de controlque son la 32, 33 y 34 reciban rdenes pro-venientes del microcontrolador, en el momen-to en que se acciona la perilla del control devolumen o los botones de ecualizacin (figura3). Si no es as, vuelva a usar el osciloscopio ola punta de prueba para cerciorarse de que elsistema de control est expidiendo estas se-

    Figura 6

  • 45ELECTRONICA y servicio

    ales por las terminales 9,10 y 11; en caso deque no se expidan las seales de control ha-cia el circuito procesador de sonido, procedaa verificar las terminales 1 y 2 del control devolumen en donde deben existir pulsosdigitales en el momento en que se empiece aaccionar la perilla de volumen.

    3. Si no encontr fallas y de todos modos no lle-gan los pulsos hasta el sistema de control, esprobable que exista un camino abierto quepuede ser desde una soldadura fra hasta unapista abierta. Si ya verific el trayecto de se-al con un probador de continuidad y la lectu-ra nos indica que est correcto, entonces elproblema puede estar en el sistema de con-trol; para determinar si ste se encuentra o nodaado, basta con desoldar las terminales 1 y2 del control de volumen y verificar que hayacontinuidad entre el nivel de tierra y la termi-nal 1; tambin verifique en la terminal 2.Pero recuerde que solamente habr continui-dad entre la terminal 1 y la terminal 2 verifica-das contra el nivel de tierra, conforme ustedempiece a girar el control de volumen; si estosucede, significa que el control de volumen seencuentra en buenas condiciones; si no ocu-rre, tendremos que verificar el estado internodel contr