Electronica - La era digital

Transcripción

INICIAMOS UN
NUEVO CICLO
La revista Radio-Gráfica ha finalizado un ciclo más de su larga
y fructífera vida, y comienza uno
nuevo, pero sin abandonar el espíritu que la ha animado por
tantos años, el mismo que fue
plasmado en el número 1, de
Septiembre de 1956, por el
Profr. Francisco Orozco González, su fundador.
Textualmente, el maestro Orozco
González escribió en la página editorial de la primera edición:
“He aquí resumido el programa
que Radio-Gráfica, en su iniciación,
se ha propuesto seguir.
El primer punto consiste en atender las necesidades informativas, ilustrativas e instructivas de la gran masa
de técnicos, estudiantes y aficionados
de Radio, Televisión e Ingeniería de
Sonido que opera en nuestra Patria.
En este órgano han de tener cabida artículos inéditos, claros, accesibles
y, sobre todo, llenos de exposiciones
gráficas.
Entendemos que una revista técnica ha de servir de vocero de la evolución y del progreso de la ciencia
que preconiza, por eso las páginas
de Radio-Gráfica expondrán los nuevos principios, los últimos descubrimientos y las técnicas más avanzadas
de la Radio-electrónica.
También entendemos que una revista no ha de ser meramente una reproducción de capítulos de libros....;
así pues, cada artículo que salga
de nuestras plumas no será una
monótona y seca repetición que
exponen los textos, sino un modo de ver, realista y con sentido
dinámico, en cada campo de la
radiotécnica, porque se apoyará
en los trabajos del taller y del
laboratorio.”
Profr. Francisco Orozco González
Radio Gráfica No. 1
De entonces a la fecha, ha habido
cambios desmesurados en la tecnología: se consolidó la electrónica de
estado sólido; surgieron y se desarrollaron las comunicaciones satelitales;
el transistor tuvo como heredero al
microprocesador en cuanto dispositivo fundamental; surgieron nuevos
sistemas de proceso y almacenamiento de audio y video; aparecieron las
computadoras personales y con ellas
se afirmó la revolución digital de la
que Internet es tan sólo una muestra;
la electrónica en el hogar tomo carta
de naturalización con los teléfonos
inalámbricos, los hornos de microondas y las lavadoras “inteligentes”;
los sistemas de control en la industria
permitieron la automatización de
tareas; etc.
Mas sin embargo, esta publicación
ha seguido fiel a sus principios y a
los estudiantes, aficionados y técnicos
en electrónica que la han adoptado
como una de sus principales herramientas de estudio y trabajo.
A partir de esta edición un nuevo
equipo editorial y gerencial asume la
ELECTRONICA radio-gráfica
1
dirección de la revista, y con ello se
materializan varios cambios que
seguramente usted ya habrá advertido: se adaptó el nombre RadioGráfica por Electrónica Radio-Gráfica,
con el fin de responder mejor en los
diversos mercados donde será exportada; se estipuló una periodicidad
mensual a partir del número 1, Nueva Epoca; se amplió el perfil temático
y se distribuyeron los artículos por
secciones; se incorporaron nuevos
autores y hubo un replanteamiento
general del estilo de redacción; por
último, se modernizó el diseño y se
recurrió a nuevas técnicas de producción de originales y de impresión.
El equipo que hoy toma la dirección de esta revista, es el mismo que
ha llevado a Centro Japonés de Información Electrónica a posiciones de
liderazgo a nivel latinoamericano, en
la edición de publicaciones y videos
de capacitación para el trabajo técnico electrónico, lo que constituye una
garantía del cambio. Y los mismos
planes y experiencias ahí obtenidas,
ahora se trasladan a Electrónica RadioGráfica; por ahora, podemos anunciar que ya estamos produciendo
multimedia interactiva en CD-ROM,
y que en el mediano plazo vamos a
distribuir información a través de
una página propia en Internet. Pero
esa es una historia aún por contarse,
lo relevante en este momento es manifestar a nuestros lectores que nos
anima el mismo espíritu de nuestro
fundador y que no nos hemos apartado de la línea ya trazada.
No queremos finalizar esta presentación sin hacer mención de la
obra del Profr. Francisco Orozco
González, quien fue maestro de decenas de miles de estudiantes en México y América Latina, directamente
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Radio Gráfica No.14
en el aula o través de sus lecciones
escritas, sus libros y artículos.
El maestro Orozco González,
nació el 21 de noviembre de 1910 y
falleció el 13 de noviembre de 1990.
Desde niño manifestó una curiosidad inusual por los principios de la
electrónica: hacía experimentos, fabricaba radios y curioseaba en las
librerías. En los años 20’s, se sumó a
la cruzada nacional educativa de
Vasoncelos, alfabetizando adultos;
siendo aún muy joven, ejerció la profesión de periodista y de maestro de
Radiotécnica en una escuela de la Secretaría de Hacienda. En 1939 fundó
una revista de electrónica para técnicos, llamada Radio Servicio; de 1943
a 1947 dirigió los cursos orales de
National Schools, y en 1948 realizó
uno de sus más caros anhelos: fundó
una escuela de electrónica, el Instituto Radiotécnico de México, actualmente llamado Instituto IRMEXCO.
Los años 50’s, 60’s, y 70’s fueron
para el maestro Orozco González de
intensa actividad creadora: escribió
más de mil lecciones para cursos por
correspondencia; fundó y dirigió la
revista Radio-Gráfica, para la cual escribió cientos de artículos; fue autor
de más de 60 libros de técnica electrónica; diseñó y fabricó decenas de
tableros, material audiovisual y prácticas de apoyo al aprendizaje; se
mantuvo activo en la enseñanza y en
la dirección de IRMEXCO; y, como
parte de una afición apasionante,
escribió más de 30 cuentos infantiles.
Sin duda, una vida fructífera.
Sea esta edición, un homenaje al
maestro cuya semilla se ha esparcido
por tantos rincones de la Patria y del
extranjero.
Felipe Orozco Cuautle
Director Editorial
CIENCIA Y NOVEDADES
TECNOLOGICAS
Nuevo sistema de exploración digital
de Philips
Philips ha presentado un nuevo método que
reduce considerablemente la fatiga visual
para quienes observan el televisor por períodos prolongados. ¿Por qué se fatiga la
vista en esas condiciones?
La intensidad de la luz y el mantener la
mirada fija en una área determinada son
algunas de las razones; pero la principal
causa la podemos entender mejor con un
ejercicio: sintonice un canal sin señal de TV
y mire hacia otro lado, de modo que la pantalla del televisor quede en el límite de su
campo visual; seguramente notará un leve
parpadeo en la imagen. Esto es así porque
en la pantalla no se presentan cuadros completos, como en el cine, sino una sucesión
rápida de delgadas líneas horizontales que,
al combinarse entre ellas, forman una imagen parcial llamada campo. Dos campos
entrelazados (uno par y otro impar) forman
un cuadro, y 30 cuadros sucesivos forman
un segundo de imágenes animadas.
Aunque en teoría el ojo humano no es
capaz de percibir la transición entre un
cuadro y otro, en las partes superior e inferior de la pantalla se aprecia un parpadeo
muy leve, sobre todo si se observa el televisor desde una distancia excesivamente corta. Y es por ello que a la larga se produce la
fatiga visual.
El sistema presentado por Philips elimina
el parpadeo en los bordes de la pantalla,
recurriendo a la exploración digital. Dicho
sistema se apoya en memorias digitales con
las que se modifica la velocidad de exploración de una imagen, de modo que siempre
se expide un cuadro completo, y no campos pares o impares alternados.
Para ello, el televisor cuenta con un procesador digital que almacena la información de dos campos consecutivos y luego
la expide de forma secuencial a alta velocidad (la frecuencia de rastreo horizontal se
modifica al doble de lo que normalmente
maneja el sistema NTSC; esto es, llega a
más de 30,000 Hz); con ello se consigue
que, en vez de presentar 60 campos por
segundo, se expidan 60 cuadros completos
en ese lapso, de manera similar a como
ocurre en el cine (una película cinematográfica maneja 24 cuadros por segundo, expedidos dos veces cada uno, lo que da un total
de 48 cuadros por segundo).
Gracias a ese sistema digital, no sólo
disminuye la fatiga visual del televidente,
1
sino que también mejora la calidad de las
imágenes expedidas. Y sin tener que modificar el estándar de transmisión televisiva,
pues todos los procesos ocurren dentro del
receptor.
Internet deja un espacio para
llamadas telefónicas
Un nuevo desarrollo de NEC permite a los
cybernautas permanecer comunicados vía
telefónica, incluso mientras navegan por la
red de redes.
Uno de los mayores inconvenientes de
Internet, es que requiere de una línea dedicada; es decir, no es posible realizar llamadas telefónicas ni acceder a otros servicios
convencionales, mientras el usuario permanece conectado a la red. Pensando en ello,
la empresa japonesa NEC (Nippon Electronic
Corporation) acaba de presentar un novedoso sistema mediante el que es posible contestar el teléfono desde la misma computadora; además, incorpora aplicaciones ya
conocidas por los cybernautas, como son
las conferencias de larga distancia, al costo
de una llamada local.
Esta solución de NEC es muy prometedora, y es posible que sea adquirida por las
grandes compañías proveedoras de
servicios de teléfono en todo el mundo, con
lo que captarían un mercado en constante
crecimiento: el de los usuarios de Internet.
tecnologías para la producción de circuitos
integrados.
Tradicionalmente, los componentes
electrónicos que forman un chip se construyen con base en capas de semiconductor,
que pueden ser del tipo N o del tipo P; pero
básicamente se trata de un diseño en dos
dimensiones (de hecho, de esta característica se desprende el nombre con que se conoce al método más usual de fabricación
de integrados: “tecnología planar”). Sin
embargo, dicha tecnología parece estar llegando a sus límites, por lo que ya se trabaja
en el desarrollo de un nuevo método de
construcción que permita continuar con la
acelerada tendencia a la miniaturización.
Ahora, los nuevos diseños se basan en
redes tridimensionales con billones de elementos conmutadores; mismas que aprovechan las características cuánticas de los
materiales empleados en su construcción.
Con esto, las velocidades de procesamiento general del dispositivo alcanzan
niveles del orden de los terahertz (THz:
millones de megahertz). Esto ha dado pie a
la investigación y desarrollo de nuevas
aplicaciones, básicamente en las computadoras para el procesamiento de información en tiempo real. Pero seguramente la
aplicación de este tipo de tecnologías se
extenderá a muchas otras áreas, como las
telecomunicaciones o el proceso de información de muy diversas índoles.
En búsqueda del superchip
NEC presenta un nuevo sistema de
seguridad para llamadas telefónicas
Como resultado de las constantes investigaciones realizadas por diversas empresas
líderes en el mundo de la electrónica, entre
las que destacan IBM, Motorola y Texas
Instruments, se han desarrollado nuevas
En la pasada exposición de telecomunicaciones realizada en la ciudad de México,
Supercom 97, la empresa NEC dio a conocer
un dispositivo que garantiza la privacidad
en llamadas telefónicas.
2
Este sistema se basa en dos módulos
electrónicos conectados uno en cada extremo de una línea telefónica, lo que permite
una conexión “punto a punto”. Cuando se
utilizan estos módulos, sólo se logra completar la llamada si se tienen ambos dispositivos conectados, uno en el teléfono desde
donde se llama y otro en el teléfono donde
se recibe la llamada.
Dichos módulos, mediante un proceso de
codificación y descodificación (encriptamiento) eliminan cualquier posibilidad de
intercepción o intervención de la llamada
telefónica, de modo que cualquier persona
que trate de escuchar la conversación sin
estar autorizada, tan sólo recibirá ruido sin
ningún sentido; sin embargo, cuando se
utiliza el módulo de recepción de llamadas
el mensaje es decodificado y recibido sin
problemas. Con esto se pretende eliminar
el espionaje telefónico, beneficiando a personas o compañías que precisen transmitir
por ese medio información estrictamente
confidencial y de vital importancia para sus
negocios.
Otra de las ventajas de este sistema es
que es extremadamente portátil, pues estos
módulos se pueden conectar en cualquier
línea telefónica y son del tamaño de un
teléfono digital común.
La hypermedia plantea nuevos retos a
los educadores
La hypermedia o multimedia interactiva es
un medio de comunicación por computadora, en el cual se combinan texto, imágenes, sonido, animaciones y video en una
amplia variedad de posibilidades. La característica principal de este nuevo medio de
comunicación, es que requiere la participación activa del usuario para “navegar” por
la información, a diferencia de los medios
tradicionales, como la televisión, el cine o
la radio, donde los espectadores o escuchas
adoptan un papel pasivo.
Otra característica muy importante de la
hypermedia, es que el acceso a la información no es “lineal”, como cuando leemos
un libro, en el que recorremos con la mirada
renglón por renglón, sino “multilineal”,
porque la información tiene tantos caminos
como una telaraña, y el usuario puede llegar
a ellos según su voluntad y desde cualquier
punto en el que esté ubicado.
Además de la computadora, dos son los
inventos clave en los que descansa la
hypermedia: el CD-ROM (discos de la misma tecnología del convencional CD, pero
aplicados a la computadora) y la World Wide
Web o simplemente Web (uno de los principales recursos de Internet).
Gracias a estos recursos, cualquier persona en la actualidad tiene acceso instantáneo a información no sólo muy rica en
posibilidades de asimilación, sino también
en grandes cantidades e incluso ubicada a
distancias de miles de kilómetros. Sólo
necesita una computadora con hardware
multimedia, estar conectado a Internet y
programas en CD-ROM.
Sin duda, los educadores en un futuro no
muy lejano tendrán que replantearse los
métodos de enseñanza tradicionales, pues
cada vez será más importante que los estudiantes aprendan a ubicar y saber utilizar
la información cuando la necesiten, más
que ser una bodega de conocimientos con
calificaciones de 10. La revolución digital
está en marcha.
Alberto Franco Sánchez
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LA ERA
DIGITAL
Leopoldo Parra en colaboración
con Felipe Orozco
El imperio de los bits
Ya sea que usted encienda el
televisor, escuche un CD, hable
por teléfono, utilice el cajero
automático, navegue por Internet
o consulte una base de datos
computarizada, lo más probable
es que esté haciendo uso de
alguna tecnología digital. En este
artículo haremos un breve
recuento del panorama
tecnológico que se avizora en el
presente y en el que, de una u
otra forma, intervienen sistemas
y circuitos digitales.
La tecnología digital no sólo ha permitido la fabricación de nuevos aparatos de consumo que
ofrecen prestaciones inéditas, tal es el caso de
los televisores con efectos digitales, los reproductores de CD, las agendas y traductores de
bolsillo e incluso las nuevas “mascotas virtuales”;
también ha modificado nuestra percepción del
mundo y de nosotros mismos por el surgimiento
de nuevos sistemas de comunicación, de los que
la red Internet y la televisión por satélite son
algunos ejemplos. E igualmente ha propiciado
una revolución en nuestros sistemas de aprendizaje, laborales, fabriles, de diagnóstico clínico
y en numerosos campos más, gracias a los microprocesadores. En resumidas cuentas, la humanidad no es la misma ni piensa igual que hace
una generación.
Las sociedades antiguas evolucionaban de
manera muy lenta, en parte porque no había
medios de comunicación ágiles y, por consecuencia, no había mucho contacto entre culturas
distintas. No en vano la imaginación popular
1
concibió tantos mitos y leyendas, pues los pueblos sin comunicaciones son campo fértil para
la superstición (figura 1).
No es el caso de este fin de siglo, que se caracteriza por su dimensión a escala del planeta y
por sus cambios tan profundos y tan rápidos. La
tecnología, y especialmente la electrónica, es
quizás la muestra más perceptible de ese mudar
incesante que llega a producir vértigo y desconfianza. ¿Quién, siendo adulto, no ha sentido
alguna vez recelo por los nuevos sistemas de
entretenimiento como los videojuegos y el
Tamagotchi? ¿Quién no se ha impresionado por
la capacidad de procesamiento de las computadoras? ¿Quién, especialmente si su área de
trabajo es la electrónica, está completamente
seguro que no necesita adaptarse y asimilar
nuevos conocimientos?
Algo es muy cierto de esta época: el mundo
se nos mueve, y mucho. Ese es justamente uno
de los rasgos de lo que algunos especialistas
llaman “era digital”.
Si bien la tecnología digital no ha desplazado a
la tecnología analógica, y no sabemos si llegue
a hacerlo, sí ha mostrado una mayor eficiencia
en cuanto al tratamiento de señales y el almacenamiento y procesamiento de información, lo
que a su vez ha dado origen a nuevos sistemas
electrónicos y nuevas prestaciones de los equipos. Y es que un aparato que antes requería de
una enorme y compleja circutería analógica para
llevar a cabo cierto proceso, ahora, con los recursos digitales, no sólo puede incorporar novedosas funciones, sino también ser simplificado en
su construcción. Además, gracias a los circuitos
de conversión analógico/digital y digital/
analógico, la electrónica de los bits ha invadido
de forma exitosa áreas que se consideraban verdaderos bastiones de las señales análogas.
La tecnología digital puede expresar sonidos,
imágenes y datos con sólo dos estados lógicos:
ausencia y presencia de voltaje, o unos y ceros.
Esto permite manejar información con un gran
margen de seguridad, pues un 1 y un 0 siempre
serán 1 y 0, mientras que los niveles de voltaje
de una señal análoga pueden sufrir degradaciones durante los procesos electrónicos, ser
influenciadas por ruidos externos, sufrir pequeños errores en el proceso de almacenaje y/o
recuperación, etc. Y aunque las señales digitales
también son susceptibles de las mismas alteraciones, es posible aplicar poderosos métodos de
detección y corrección de errores que garantizan
En la antigüedad, los mitos y supersticiones tardaban años en
extenderse y siglos en desaparecer. Por ejemplo, en Europa
durante varios siglos de la Edad Media existió la creencia de
que la mandrágora, una planta cuyas raíces son de un vago
parecido con la forma humana, tenía poderes curativos y
mágicos.
Algunas leyendas decían que la mandrágora nacía del
semen de un asesino que era ahorcado por sus crímenes y
que, al ser arrancada de la tierra, producía un chillido tal que
quienes lo escuchaban enloquecían y morían poco después.
Para arrancar una mandrágora había que tomar ciertas
precauciones: ponerse de cara al viento, describir con la
espada tres círculos en torno y, al extraerla, mirar al poniente.
También se decía que la mandrágora no podía ser arrancada
sin que muriera un ser vivo, por ello se recomendaba emplear
un perro hambriento que, al correr tras un pedazo de carne,
tirase de una cuerda atada a la planta. El hombre tenía que
taparse los oídos, si no quería morir junto con el animal.
Una vez arrancada, la raíz era limpiada, vestida como si
fuera un niño pequeño y guardada en una caja de madera, para
convertirse en un poderoso amuleto que daba salud, riquezas y
vigor sexual, entre otros dones.
En la actualidad, los mitos o rumores (como el del
chupacabras) se extienden en cuestión de horas gracias a los
medios de comunicación, pero también se olvidan rápidamente.
Figura 1
Ventajas de la tecnología digital
2
Comunicaciones
Ya sabemos que las comunicaciones electrónicas
van mucho más allá de una simple conexión
telefónica. Revisemos algunos sistemas que ya
se están empleando en nuestros días y que
posiblemente se vuelvan elementos cotidianos
en un futuro cercano.
Con una tarjeta capturadora de video y una pequeña cámara con
CCD, es posible efectuar videoconferencias de computadora a
computadora vía Internet, aun cuando éstas se encuentren en
diferentes partes del mundo.
Aunque el movimiento no es continuo, ni la resolución muy
elevada, es suficiente para la videoconferencia.
Videoconferencia
No obstante que ya tiene más de 100 años de
haber sido inventado, el teléfono ha mostrado
pocos cambios significativos en sus principios
básicos de operación (de hecho, es posible utilizar un aparato antiguo en las modernas líneas
digitales). Sin embargo, desde hace varios años
se ha trabajado en sistemas que permiten además observar en una pequeña pantalla al interlocutor.
Se han hecho múltiples experimentos en esa
dirección, aunque un obstáculo muy importante
es la inversión necesaria para sustituir los tradicionales cables de cobre de la red telefónica, por
un tendido de fibra óptica que permite un ancho
de banda muy amplio. Cuando sólo se maneja
una señal de audio (y ni siquiera de muy alta
calidad), es suficiente el cableado tradicional, pero cuando se requiere enviar el enorme flujo de
datos que implica la transmisión de una imagen
en movimiento, la pérdida de fidelidad en el trayecto es tal que la comunicación se vuelve prácticamente imposible.
A pesar de esta limitante, a la fecha se han
realizado algunos experimentos que permiten la
transmisión de imágenes de baja resolución, utilizando las mismas líneas telefónicas y el mismo
estándar de comunicaciones que emplean millones de teléfonos alrededor del mundo. Compa-
Cortesía de USRobotics
la fiabilidad de la información grabada, transmitida, procesada o recuperada.
Otras ventajas de la tecnología digital sobre
la analógica son las siguientes: la posibilidad de
comprimir los datos de manera muy eficiente; la
capacidad de mezclar múltiples señales en un
solo canal sin que se interfieran entre sí; el uso
de razones variables de datos; etc.
Por supuesto, al igual que todos los avances
que son profundamente innovadores, la tecnología digital es resultado de los desarrollos en otros
campos: la construcción de circuitos integrados
de bajo costo y muy alta complejidad; las nuevas
técnicas de manejo de datos numéricos, que
permiten operaciones más eficientes y simplifican procesos muy complicados; la fabricación
de poderosos microprocesadores capaces de
efectuar millones de operaciones por segundo;
y, en general, de una continua evolución en el
manejo de señales digitales.
Cámara de video
Toma recibida con un módem de 33.6 Kbps
Figura 2
3
ñías tan importantes como Casio, AT&T, Laboratorios Bell, Matsushita y otras más, han presentado prototipos funcionales de sistemas que son
capaces de transmitir igualmente voz e imagen.
Por supuesto, la imagen transmitida es de muy
baja resolución y con una frecuencia de refresco
de apenas unos cuantos cuadros por segundo,
pero se espera que, conforme se desarrollen las
tecnologías de codificación y de compresión de
datos, su calidad mejore.
Hasta el momento ningún sistema ha sido
aceptado por las grandes compañías telefónicas
como un estándar, aunque ya está en uso una
alternativa muy prometedora: por medio de la
red Internet es posible enlazar dos o más computadoras utilizando las líneas telefónicas tradicionales, y entre sus mensajes intercambiados se
puede hacer una combinación de audio y video
comprimido, en pequeños “paquetes” que se decodifican en el sistema receptor y se presentan al
usuario como voz proveniente de la tarjeta de
sonido e imagen expedida en el monitor (figura 2).
La ventaja de esta innovación, es que las computadoras pueden estar ubicadas en puntos muy
distantes del planeta, pero el costo de la llamada
no es de larga distancia, sino local, de la misma
manera que los demás servicios de Internet. No
está de más recordar otro servicio moderno que
constituye una alternativa de comunicación barata, eficiente e instantánea: el correo electrónico. Si usted está conectado a Internet sabe a
qué nos referimos.
a la vez, al tiempo que transfiere enormes cantidades de datos derivados de los flujos de llamadas telefónicas.
Conforme se desarrolló todo un sistema de
satélites comerciales, las grandes compañías
televisoras pudieron vender directamente sus
señales a los usuarios. Fue entonces cuando se
comenzó a instalar en muchos hogares del mundo las tradicionales antenas parabólicas que toman la señal que “baja” del satélite y la entregan
a un receptor especial que finalmente recupera
las emisiones televisivas. La desventaja de dicho
sistema, es que se requiere una antena de grandes dimensiones y un enorme mecanismo que
permita cambiar su orientación hacia tal o cual
satélite.
Ese sistema de recepción de TV vía satélite
ha quedado obsoleto gracias a las técnicas digitales, que mediante una poderosa compresión
de datos hacen posible la transmisión y codificación de varios canales en el mismo ancho de
banda dedicado normalmente a un solo canal.
De esta manera, es posible utilizar una pequeña
antena orientada de manera permanente hacia
una misma dirección, desde donde transmite su
señal uno o más satélites geoestacionarios. A
Seguramente usted ha sido testigo de la propagación de antenas parabólicas que reciben directamente la señal de un satélite.
En los años 60’s, en plena carrera entre norteamericanos y soviéticos por la conquista del
espacio, comenzaron las primeras transmisiones
de televisión por satélite (figura 3). Al principio,
con el lanzamiento del Early Bird apenas se
consiguió un flujo de 240 llamadas telefónicas
simultáneas entre Europa y Estados Unidos; sin
embargo, de entonces a la fecha los circuitos de
manejo de señal incluidos en los satélites, han
avanzado a tal grado que un satélite moderno
puede manejar cientos de canales de TV y audio
4
Photodisc
Televisión vía satélite
La carrera por la conquista del espacio iniciada en los años
60’s entre norteamericanos y soviéticos, desembocó en una
gran infraestructura satelital en la que descansan las modernas
comunicaciones teléfonicas, televisivas, radiofónicas y el
Internet, entre otros servicios.
Figura 3
este nuevo sistema se le conoce como DTH-TV
(siglas de Direct-to-Home TV o televisión directa
al hogar). Para mayores detalles, consulte el artículo que al respecto publicamos en este número
de Electrónica Radio-Gráfica.
Internet también ha sido planteado como un
recurso para la transmisión de programas televisivos (figura 4A), aunque igualmente se ha topado con la barrera del ajustado ancho de banda
de las líneas telefónicas tradicionales; sin embargo, es posible que con la aparición de los llamados Cable Modems (dispositivos que utilizan las
líneas de TV por cable para establecer enlaces
vía Internet, figura 4B) y el consiguiente aumento
en la velocidad de transferencia de datos, la TV
por esta red se convierta en algo cotidiano.
Comunicación y localización personal
La telefonía celular es un medio de comunicación
que apareció hace pocos años y que ha tenido
buena aceptación, y si bien las emisiones son
analógicas, su tecnología depende en los centros
de control de sistemas digitales muy complejos.
Además, se le han incorporado recursos digitales
de encriptación de conversaciones para evitar
que personas ajenas puedan interceptar llamadas, así como “llaves de seguridad” que permiten
precisar si una llamada efectivamente proviene
de un cierto teléfono o si algún “pirata” está tratando de utilizar la línea sin derecho. Una adición
más, es el cálculo automático de facturación, por
medio del cual el usuario puede ir controlando
sus consumos telefónicos.
También han surgido sistemas masivos de
radio-localización, los llamados beeper, los
cuales pueden transmitir mensajes sin importar
el punto de la ciudad donde se encuentre el usuario. Para ello, las compañías proveedoras del servicio poseen estaciones radiales, que emiten en
todas direcciones el mensaje, pero con una clave
digital única para que sólo pueda ser decodificada por el receptor destinatario. Incluso, el
mismo mensaje se envía en formato digital y se
despliega en una pantalla de cristal líquido mediante caracteres alfanuméricos.
Pero hay todavía un sistema de localización
personal no muy conocido. ¿Ha observado en
algunos camiones repartidores la leyenda “Protegido con sistema de localización vía satélite”?
Esta forma de ubicación se basa en un pequeño
aparato denominado GPS (Global Positioning
System o Sistema de Posición Global, figura 5),
el cual recibe las señales enviadas por tres o más
satélites colocados en órbita estacionaria; midiendo de forma muy precisa el tiempo que tarda
cada señal en llegar, es posible determinar la ubicación del camión (lo cual se logra con un margen de error de pocos metros); para llevar a cabo
este cálculo, los GPS necesitan forzosamente de
una computadora que mide los retardos de las
Figura 4A
Figura 4B
Dos cuadros
por segundo
Transmisión típica de señales de video por Internet.
Observe el reducido tamaño de la imagen, su
baja resolución y la muy baja velocidad de
refresco de dos cuadros por segundo (fps).
Este videoclip de Gloria Estefan lo puede
ver en la siguiente dirección:
http://www.tvontheweb.com
5
Figura 5
Sistema de posición
global de Sony, que
mediante satélite
establece su posición y
curso en modalidades
mapa, coordenadas o
planos. Los datos se
despliegan en una
pantalla de cristal líquido.
de que pueden almacenar una cantidad de datos
seis veces mayor a la de un disco de audio digital
debido a que es menor el tamaño de los pits de
información (B); y aun esa capacidad podría
llegar a ser hasta más de 20 veces superior a la
que alcanza un CD, gracias a un sistema de
grabación por capas (C).
Esto hace que el DVD se convierta en un medio de almacenamiento ideal para video digitalizado, con la ventaja de que proporciona mejor
calidad de imagen que las tradicionales cintas
magnéticas, y que además ofrece las ventajas
del medio óptico: su nulo desgaste y la posibilidad de añadir datos de control y de detección y
corrección de errores en la lectura.
La televisión de alta definición
señales de los satélites, realiza la triangulación
de señales y localiza con exactitud el punto del
globo terrestre en que se encuentra.
Este método también ha venido a revolucionar
los sistemas de orientación en la navegación marítima y aérea, pues permiten a los capitanes de
barco y a los pilotos consultar en tiempo real la
posición del barco o la nave a través de una computadora a bordo que recibe las señales del GPS.
Audio y video
Esta es una área donde los cambios son percibidos muy rápidamente por el público consumidor
y por el especialista electrónico, y probablemente
es la que más influye en nuestros hábitos de entretenimiento. Enseguida haremos referencia a
algunos de sus principales avances.
El DVD
Recientemente entró al mercado de consumo y
de computación un nuevo sistema de almacenamiento de información que seguramente va a
reemplazar a las cintas de video y al CD convencional: nos referimos al formato de audio y video
digital conocido como DVD o disco versátil digital.
Estos discos tienen un aspecto muy similar al
de un CD común (figura 6A); de hecho, su tecnología de fabricación es similar, con la salvedad
6
Aunque ya tiene más de 50 años, el formato de
televisión NTSC sigue rigiendo la transmisión y
recepción de señales televisivas en la mayor
parte del mundo.
Este formato fue diseñado a finales de los
años 40´s, y aunque gradualmente se le han
añadido ciertas innovaciones (como la inclusión
del color o del audio en estéreo), en un aspecto
tan importante como la resolución de imagen
no ha habido mejoras. Dicho formato puede
manejar un máximo de alrededor de 350 líneas
horizontales, lo cual queda muy por debajo del
manejo de video en computadoras personales,
donde las imágenes son de 600, 700 o más de
1000 líneas de resolución horizontal.
Ya hace más de diez años que en Europa,
Japón y Estados Unidos se han planteado nuevos
formatos de televisión de alta definición; sin embargo, el problema de su estandarización es que
requieren un tipo de televisor especial para
dichos formatos, y los millones de aparatos que
ya existen son incompatibles con los nuevos sistemas. No obstante, después de años de investigación y discusiones, finalmente en 1997 se
aprobó en Estados Unidos un nuevo estándar que
ofrece una resolución horizontal superior a las
mil líneas, lo cual permite el despliegue de imágenes con calidad equivalente a la de una película de 35 mm (se estima que un televisor actual
tiene una calidad muy similar a la de una película
de 8 mm).
Figura 6
A
Reproductor
de DVD
CD
B
C
DVD
En el DVD, es posible grabar hasta cuatro capas independientes,
lo que multiplica aún más la capacidad de almacenamiento.
Una comparación entre el tamaño de los pits de
información de un CD y los de un DVD.
Para conseguir este impresionante incremento en la resolución sin que se dispare el ancho
de banda requerido, se necesita forzosamente
del proceso digital de imágenes, las cuales, una
vez convertidas en 1’s y 0’s, pasan por complejos
métodos de compresión de datos que permiten
reducir el ancho de banda de la señal a aproximadamente una sexta parte de su tamaño original.
Esta señal reducida puede transmitirse utilizando
el mismo ancho de banda que necesita un canal
de TV común, lo cual es muy conveniente porque
amplía la flexibilidad en el manejo del espectro
electromagnético (de por sí ya cercano al punto
de saturación).
Una desventaja de dicho sistema de televisión,
es que es incompatible con los actuales receptores NTSC; es decir, los televisores actuales no
podrán captar la nueva señal, como sí ocurrió
7
con el surgimiento de la TV color, y los receptores
en blanco y negro pudieron seguir funcionando
normalmente. De esta manera, para poder recibir
las transmisiones de TV de alta definición que
en próximos años reemplazarán a las del patrón
NTSC, los usuarios tendrán que adquirir un nuevo receptor.
permite combinar las ventajas del disco compacto y la flexibilidad de las cintas en cuanto a su
capacidad de grabación (figura 7C). Este desarrollo parece ser el más prometedor de los tres métodos de grabación de audio digital a nivel consumidor, aunque con la próxima generación de
DVD’s grabables, es posible que no alcance su
consolidación.
Métodos de grabación de audio digital
A pesar de que el manejo digital del audio no es
novedoso (se popularizó en 1981, con el surgimiento del disco compacto), hasta hace algunos
años no existía un medio que fuera no solamente
de lectura, sino también de escritura. En la actualidad existen varias opciones a nivel de consumidor para la grabación de audio digital: el DAT,
el DCC y el Mini-Disc. Cada uno de estos sistemas
funciona con principios particulares y son incompatibles entre sí.
El DAT o cinta de audio digital, es un sistema
patentado por Sony que trabaja con base en un
tambor giratorio similar al de una videograbadora (figura 7A); puede almacenar una señal estereofónica de audio muestreada con una precisión
de 16 bits y una frecuencia de 48 KHz, garantizando una buena captura de toda la gama dinámica audible por el ser humano (figura 7A). Este
sistema fue el primero que ofreció al público consumidor la posibilidad de grabar audio en formato digital (sin tomar en cuenta a las grabadoras
de audio PCM, que se utilizaron en algunas máquinas Beta); no obstante sus ventajas, no tuvo
mucha aceptación, excepto en los estudios de
grabación y en las radiotransmisoras.
El DCC es también un sistema de cinta, aunque trabaja con base en cabezas múltiples que
graban los tracks de manera paralela (figura 7B).
Este sistema es una patente de Philips y tiene la
ventaja de que el aparato, a pesar de grabar y reproducir cintas en formato digital, es compatible
con los cassettes de audio analógicos, que también es una patente de Philips de 1963. Con esto
se buscó que los consumidores tuvieran un incentivo adicional para adquirir este nuevo formato,
aunque hasta la fecha sus resultados no son muy
exitosos (su principal punto de venta es Europa).
Finalmente, el Mini-Disc, otra patente de Sony,
trabaja por medios magneto-ópticos, lo que le
8
Proceso digital de audio
Los fabricantes equipos de audio, están incluyendo en sus diseños sistemas que ofrecen
novedosas experiencias auditivas, tales como la
emulación del sonido envolvente de una sala de
conciertos, de un espacio abierto, de un concierto
al aire libre, etc.
Esta reproducción de ambientes sonoros es
posible gracias al proceso digital de señales, que
identifican las características fundamentales de
las distintas locaciones comunes y, por métodos
lógicos, los emulan para dar al espectador la
impresión de estar en un recinto completamente
distinto a la sala de su casa.
Estos aparatos incluyen complejos procesadores que, a partir de una señal original, pueden
recrear los ecos y rebotes de sonido que producen ciertas salas o sitios específicos, “rodeando”
al auditorio con sonidos que le dan la sensación
de encontrase en dicha localidad.
Procesamiento de datos
No hay rama de la tecnología que avance a un
ritmo tan acelerado como la informática, tanto
en sus aspectos de hardware como de software.
A tal grado han evolucionado las computadoras
en los últimos años, que se estima que la potencia de cálculo conjunta de todos los ordenadores
que controlaron la misión Apolo 11 que llevó por
primera vez al hombre a la Luna en 1969, es
menos poderosa y versátil que una computadora
moderna. Analicemos algunos puntos relevantes
de esta tecnología.
Microprocesadores
Desde que se desarrollaron los primeros circuitos
integrados en la década de los 60´s, se vislumbró
la posibilidad de condensar en una sola pastilla
Figura 7
A
Ensamble de cabezas del DCC
B
Cabezas de
grabación digital
Cint
a
Sentido de giro
para el auto-reversible
Cabezas de
reproducción digital
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Cabezas MRH
(reproducción
analógica)
Cabeza magnética
Escritura de datos
C
Rayo láser
(radiación continua)
Cabeza magnética
Bobina
Distancia aproximada
entre la cabeza magnética
y el disco
Capa
protectora
Sustrato
(sección principal)
Disco MO
(sustrato superficial)
de silicio todos los elementos necesarios para
efectuar los complejos cálculos que se llevan a
cabo en una computadora; sin embargo, es posible que los investigadores no imaginaran que se
podrían incorporar cientos de miles e incluso millones de elementos semiconductores en un chip
de apenas algunos milímetros cuadrados.
Dirección de
revoluciones
Rayo láser
Lado opuesto de la circunferencia
Los modernos microprocesadores de quinta
y sexta generación de la plataforma PC, están
constituidos por más de cinco millones de transistores que trabajan a altísimas velocidades,
alcanzando 300 MHz de frecuencia de reloj. Tan
sólo el Pentium II de Intel incluye 7.5 millones
de transistores y trabaja con velocidades que van
9
Figura 8
El 4004de Intel, primer microprocesador fabricado
en el mundo (1971); contenía 2300 transistores
El Pentium II de Intel, lanzado en 1997, contiene 7.5 millones de transistores.
de 200 a 300 MHz, y ya se anunciaron frecuencias
todavía mayores (figura 8). En plataformas alternativas, como los procesadores Alpha de la compañía Digital Equipment (tecnología recientemente adquirida por Intel), ya se distribuyen
comercialmente circuitos que rebasan los 600
MHz de velocidad.
Otros desarrollos en el campo de los microprocesadores, es la incorporación de grandes
magnitudes de memoria caché de rápido acceso
para la ejecución predictiva de operaciones, la
inclusión de múltiples líneas de ejecución que
permiten realizar más de una operación por ciclo
de reloj, la ampliación de los buses de comunicación que permite la adquisición o expedición de
varios bytes a la vez, la inclusión de las unidades
de punto flotante en la misma estructura del chip,
etc. De hecho, aproximadamente cada seis meses los fabricantes de microprocesadores presentan alguna innovación que hace a sus dispositivos más poderosos y flexibles.
Esto ha puesto al alcance de cualquier usuario
promedio de computadoras, una capacidad de
procesamiento de datos que hasta hace pocos
años estaba destinada a grandes empresas o
universidades. Como un dato interesante, le diremos que TRON, una película de Disney filmada
en la segunda mitad de los 70´s, fue una de las
primeras cintas que incorporó animaciones en
computadora con gráficos renderizados en tres
dimensiones. Pues bien, en aquella época se requirió toda la potencia de una computadora Cray
de 64 bits para realizarlas; en la actualidad, los
videojuegos de la consola Nintendo 64 incluyen
un microprocesador de 64 bits de Silicon Graphics y pueden generar animaciones de mejor
calidad que las de obtenidas en TRON.
Capacidad de almacenamiento de datos
Actualmente, una computadora con microprocesador Pentium, equipo multimedia, disco duro
de más de un gigabyte, tarjeta de fax-módem,
etc. llega a costar menos de mil dólares. En cambio, hace unos quince años tan sólo un disco duro de 10 ó 20 megabytes (el 1% de la capacidad
típica actual), podía costar unos 1,500 dólares.
Disco magneto-óptico
1
2
3
Para grabar un disco por medios magneto-ópticos, un rayo láser de alta potencia eleva la
temperatura de un punto en el disco (1), al tiempo que se le aplica un campo magnético
intenso (2). Gracias al "efecto Curie", una vez que se ha apagado el láser el punto queda
magnetizado, con lo que queda grabado un bit de información (3).
Figura 9
10
Al igual que la mayoría de componentes de
una computadora, los discos duros han experimentado una caída sensible en sus precios asociada a crecientes mejoras tecnológicas; en este
caso, hablamos de un extraordinario incremento
en la capacidad de almacenamiento, disminución de los tiempos de acceso a los datos y fiabilidad de la información. Ello se ha conseguido
gracias a avances en la tecnologías de fabricación de los platos magnéticos, de las cabezas de
lectura/escritura y de los circuitos que codifican
y manejan la información.
Incluso, desde hace algunos años se viene
utilizando la tecnología magneto-óptica como
alternativa para el almacenamiento de datos
(figura 9). Y no hay que olvidar que el CD-ROM
(la misma tecnología del disco compacto de
audio digital, pero aplicada a sistemas de cómputo) por muchos años se mantuvo como el medio por excelencia para la venta de programas
multimedia, debido a su alta capacidad de almacenamiento (hasta 640 MB de información) y muy
bajo costo.
Es más, pruebas de laboratorio en las que
también se combinan las tecnologías óptica y
magnética, prometen multiplicar por un factor
de 10 la capacidad de almacenamiento, utilizando básicamente los mismos discos magnéticos;
al mismo tiempo, se están experimentando métodos para grabar información en cristales fotosensibles e incluso para utilizar memorias tipo
RAM como principal medio de almacenamiento
de datos, con el consiguiente aumento de la
velocidad de acceso.
Gracias a estos avances, se calcula que hacia
principios del próximo siglo una computadora
estándar podría contener decenas o cientos de
gigabytes de información en dispositivos de
tamaño muy reducido.
Windows de Microsoft en PC) constituyó una
revolución total en el desarrollo y popularización
de las computadoras personales, permitiendo
que usuarios poco experimentados tuvieran
acceso a los recursos de cálculo de un ordenador
moderno, pues la lógica de los menús, iconos y
ventanas es sumamente intuitiva (figura 10).
Además de Microsoft y Apple (propietaria de
Macintosh), actualmente grandes firmas mundiales, entre las que se cuentan IBM, QNX y Linux,
están trabajando en el diseño de sistemas operativos que ofrezcan una interface de comunicación que mejore la interactividad entre el usuario y la computadora. De manera específica, se
pretende añadir sistemas de reconocimiento de
instrucciones orales; además, se busca una mayor integración entre el sistema operativo e Internet, ya que al parecer la tendencia a nivel mundial es que toda computadora esté conectada a
la “red mundial”; la integración del navegador
de Internet con el sistema operativo, permitiría
ese enlace de manera natural para el usuario.
De hecho, desde hace algún tiempo están disponibles programas de reconocimiento de voz,
que permiten al usuario dictarle una carta directamente a la computadora (Macintosh puso a la
venta hace algunos años una máquina a la que
se podían dictar cartas sencillas, aunque sólo trabajaba en inglés). Para los usuarios discapacitados también se han desarrollado programas que
Ventana del procesador
de textos de Works 95
Barra de botones para ejecutar
diversas acciones en Works
Menús
Interface máquina-usuario
Quienes llevan algunos años en el medio de la
computación, seguramente saben que el sistema
operativo DOS sólo puede manejarse mediante
órdenes alfanuméricas introducidas por el usuario desde el teclado.
El surgimiento de los ambientes gráficos (el
MacOS en Macintosh, el Workbench de Amiga y
Escritorio de Windows 95
Iconos para ejecutar
programas y otras tareas
Menú de ayuda de Works
Figura 10
11
permiten dar algunas órdenes verbales al
sistema, controlar la ejecución de los programas
mediante periféricos especiales e incluso sistemas que le permiten a un invidente digitalizar
páginas de un libro y traducir los textos en voces
sintetizadas o ser impresos en Braille.
Figura 11
Podemos decir que Internet,
es la unión a nivel mundial de varios
millones de computadoras repartidas
en diversos países y continentes.
Todas las comunicaciones
entre ellas se llevan a cabo
utilizando la infraestructura
telefónica, de ahí
su amplia difusión.
Internet
Pocos temas han generado tanta expectación
como Internet, aun entre el público que raramente trabaja con una computadora; y es que la
red mundial de computadoras ofrece una serie
de servicios que definitivamente han modificado
el concepto de la comunicación.
Internet es una red mundial de computadoras
conectadas entre sí por medio de líneas de rápido
acceso, a través de comunicaciones vía satélite
o por simples líneas telefónicas (figura 11). Estos
son los servicios de Internet más utilizados, y
todos al costo de una llamada telefónica local:
1) Correo electrónico. Permite el intercambio de
información escrita (pueden enviarse también
imágenes, gráficos o cualquier otro tipo de
archivo computacional) de forma prácticamente instantánea y a cualquier parte del
mundo.
2) IRC. Permite entrar a grupos virtuales de conversación escrita, en los que navegadores de
distintas partes del planeta “se reúnen” para
intercambiar experiencias sobre un tema
específico; lo que un usuario escribe en su
computadora los otros lo reciben. A estos
servicios también se les conoce como chats.
El concepto también ha evolucionado hacia
la conversación directa como si fuera una
llamada telefónica (los llamados Internetphone) e incluso hacia la transmisión de la
imagen de los interlocutores (la videoconferencia, de la que ya hablamos).
3) La World Wide Web (telaraña mundial). Es un
sistema basado en “páginas “, que no son otra
cosa que interfaces similares a las que se
utilizan en los programas multimedia, es
decir, pantallas con texto, gráficos, sonidos,
animación y otros elementos de control que
se utilizan en los programas con interface
gráfica (figura 12). Y al igual que en un progra-
12
ma multimedia, la pantalla tiene textos e
imágenes sensibles que, al colocar el puntero
del ratón y hacer clic, permiten “saltar” de un
punto a otro de la misma página o hacia otra
página.
La Web es la parte más exitosa de Internet y
la que de hecho ha popularizado a esta red
mundial de computadoras, debido a su manejo extraordinariamente sencillo. Cualquier
persona, aunque no tenga conocimientos de
Botones del programa de navegación por
Internet Microsoft Internet Explorer 4.0
Pantalla principal de la página de Aiwa
Botones de acceso
a otras partes de la
página
Figura con animación
Figura 12
computación, puede “navegar” en la Web.
Además, otra de sus ventajas es que hay millones de páginas en todo el mundo, puestas por
las empresas, por las universidades y por
particulares, que brindan acceso gratuito a
todo tipo de información.
De hecho, es muy importante que usted, ya
sea estudiante o técnico en electrónica, vaya
pensando en adquirir una computadora y conectarse a Internet, si es que aún no lo ha
hecho. A través sus páginas en la Web, los
fabricantes de equipos electrónicos brindan
mucha información gratuita y sumamente
valiosa; además, se pueden intercambiar experiencias con otros usuarios de diferentes
partes del mundo, etc.
Robot utilizado en el ensamble de tarjetas
de circuito impreso
Figura 13
Existen otros servicios disponibles en Internet,
como grupos de discusión, listas de correo, transferencia de archivos de un servidor hacia cualquier computadora que lo solicite (FTP), etc., pero
sin duda estos son los más empleados por el
usuario típico.
Electrónica de control
Los avances en este campo podemos dividirlos
en dos: en el hogar y en la industria. En el primer
caso, se han desarrollado diversos sistemas de
control remoto, la automatización y programación de los equipos, alarmas y cerraduras electrónicas, etc. En el segundo caso, se han desarrollado sistemas de control que supervisan con
exactitud el funcionamiento de grandes maquinarias, que mueven líneas de montaje completas,
que manejan robots encargados del ensamble
de mecanismos y de la aplicación de pintura, entre otras muchas aplicaciones (figura 13).
La electrónica de control aprovecha que los
dispositivos digitales permiten tomar decisiones,
controlan movimientos de mecanismos, manejan las temperaturas de diversos procesos,
determinan los flujos de materiales para producir
algún producto, etc. Incluso ya existen en el
mundo fábricas 100% robotizadas, que necesitan
de mínima supervisión humana.
La gran ventaja de los sistemas de control
digitales, es que gracias a su núcleo lógico, es
posible adaptar un mismo mecanismo para que
atienda necesidades distintas. Así, por ejemplo,
en las líneas de montaje de aparatos electrónicos, donde constantemente se están cambiando
los circuitos y modelos, se puede seguir aprovechando el mismo sistema de control para la
producción de los nuevos diseños; sólo hay que
sustituir el programa para que los módulos
mecánicos ejecuten movimientos y pasos apropiados a las nuevas necesidades, y sin necesidad
de cambiar por completo toda la tableta de control por una nueva.
Hay muchos campos más en los que las técnicas digitales han producido un impacto determinante. Por ejemplo, en la simulación y entretenimiento mediante la realidad virtual, en el diseño
industrial, en la construcción de prótesis para
personas que han perdido algún miembro, en el
análisis clínico, en el control electrónico del automóvil, en las transferencias monetarias y en
miles de áreas más, algunas de las cuales abordaremos en sucesivos números de Electrónica
Radio-Gráfica.
13
EL TRANSISTOR
EN SU 50
ANIVERSARIO
Carlos García Quiroz y
Leopoldo Parra Reynada
La electrónica de estado sólido
descansa en los semiconductores
como medios para la amplificación
y rectificación de señales, la
conmutación de estados lógicos,
etc. Desde su descubrimiento, hace
50 años, los semiconductores
mostraron ventajas con respecto a
las válvulas de vacío, pues
permitieron construir dispositivos
más pequeños, con un consumo
mínimo de energía, eficientes,
confiables, fáciles de producir y de
conectar. El transistor es el
elemento más importante de los
dispositivos semiconductores, pues
es el “ladrillo” con el que se
construye el edificio de la tecnología
electrónica moderna.
Comienza la revolución digital
En el último número de diciembre de 1997, la
revista Time designó como el hombre del año a
Andrew Grove, cofundador de Intel, y no precisamente por la sencillez extrema que lo caracteriza, sino por la influencia determinante que a
nivel mundial ejercen los productos de esa gigantesca compañía.
Intel es la empresa que fabricó por primera
vez un microprocesador, una pastilla de circuito
integrado que contiene todos los elementos
necesarios para realizar los complejos cálculos
numéricos y lógicos que se ejecutan en una computadora. Nos referimos al ya legendario 4004,
un microprocesador con apenas 2300 transistores, pero con la misma capacidad de cómputo
que la ENIAC, la primera computadora (1947), la
cual contenía unas 18 mil válvulas, ocupaba una
habitación entera para albergar sus gigantescas
proporciones y pesaba 30 toneladas (figura 1).
La industria de los microprocesadores y sus
productos complementarios (monitores, discos
duros, memorias, tarjetas de interface, sistemas
operativos, programas de aplicaciones, etc.), cons-
1
Figura 1
menzar en la tecnología electrónica, con repercusiones en todas las áreas del quehacer humano. Por su descubrimiento, William Shockley, John
Bardeen y Walter Brattain fueron acreedores al
Premio Nobel de Física en 1956 (figura 2).
En el principio fue la válvula de vacío
Archivo de AT&T
tituyen el motor de las modernas economías,
especialmente de la norteamericana, donde tan
sólo Silicon Valley, una pequeña región de California, produce alrededor de 200 mil millones de
dólares al año (¡más de la mitad de todo lo que
produce México en el mismo período!). No es
gratuito que los especialistas económicos afirmen que los países desarrollados tienden hacia
una economía digital.
Pero los microprocesadores no son sino un
eco o resultado de otro invento sobre el que en
última instancia se fundamenta la revolución
digital: el transistor.
Hace 50 años, el 23 de diciembre de 1947,
científicos de los Laboratorios Bell demostraron
que un dispositivo construido con base en materiales sólidos, podía comportarse de forma prácticamente idéntica a las válvulas de vacío, pero
sin sus inconvenientes. Aunque desde un principio se supuso que el invento tendría mucha importancia en el futuro, sus inventores jamás imaginaron la revolución que estaba a punto de co-
2
Científicos de los
laboratorios Bell
que desarrollaron el
transistor. Al frente,
Shockley, atrás
izquierda, Bardeen
y atrás derecha
Brattain.
Figura 2
El transistor vino a desplazar a otro gran dispositivo en el que descansó por décadas la incipiente
tecnología electrónica: la válvula triodo, inventada en 1906 por Lee De Forest, quien a su vez
se apoyó en la válvula diodo, inventada en 1905
por John A. Fleming, basándose en un fenómeno
(el efecto Edison) descubierto por Tomas A. Edison durante las investigaciones que lo llevaron
a inventar la bombilla incandescente.
Lee de Forest encontró que una rejilla de
alambre electrificada originaba un flujo de electrones cuando se le colocaba dentro de un tubo
o válvula de vacío. Dicho flujo podía ser controlado de distintas maneras: se le podía interrumpir, reducir o incluso detener por completo; así
por ejemplo, una muy baja corriente de electrones en la entrada del tubo llegaba a ser amplificada por éste, a fin de producir una intensa corriente en la salida, por lo que este dispositivo
fue utilizado en televisores, radios y en cualquier
otro equipo electrónico en el que se requiriera
aumentar el nivel de una señal de entrada.
La válvula de vacío pudo ser aprovechada para
la rectificación de corrientes (válvula diodo), para
la amplificación (válvula triodo) y para un gran
número de aplicaciones especializadas (válvulas
pentodo, tetrodo y otras más, figura 3). Con todo
este potencial en el control de la electricidad, el
hombre pudo manejar señales electrónicas (electricidad transportando información); y así surgieron y se desarrollaron nuevas formas de comunicación como la radio y la televisión, y nuevos
avances tecnológicos, como el radar y las primeras computadoras.
Surge el transistor
Las investigaciones de las que surgió el transistor, como todo desarrollo humano, estuvieron
rodeadas de acontecimientos diversos en los que
Los bulbos o válvulas de vacío
aprovechaban para su operación la
transferencia de electrones entre
un cátodo y un ánodo colocados
en el vacío, e introduciendo
algunas rejillas de control,
actuaban como amplificadores.
intervinieron las deducciones lógicas, el ensayo,
el error, la suerte y la pericia.
El primer transistor fue construido en una
base plástica en forma de C, en la cual se montaron dos piezas de un elemento por entonces no
muy conocido, el germanio, sostenidas por un
resorte elaborado en último momento con un clip
de oficina. De las terminales de esta estructura
salían delgados hilos de oro, que hacían las veces
de conectores para la entrada y salida de señales
(figura 4). Con este dispositivo tan rudimentario,
los investigadores pudieron amplificar señales
de igual forma como lo hubieran hecho con una
válvula triodo; y no había necesidad de una
envoltura de cristal al vacío, de filamentos incandescentes o de elevados voltajes de operación.
En efecto, el transistor (llamado así debido a
que transfiere la señal eléctrica a través de un
resistor) pudo realizar las mismas funciones del
tubo al vacío, pero con notorias ventajas: no sólo
sustituyó el complejo y delicado tubo por un sencillo montaje que consiste básicamente en un
conjunto de finos alambres “bigotes de gato”,
acoplado en un pequeño cristal semiconductor,
sino que hizo innecesaria la condición de vacío.
Además, no requería de previo calentamiento
para empezar a funcionar, y tampoco de un gran
volumen para su encapsulado; su estructura fija
hacía de él un dispositivo más confiable y duradero; y su consumo de energía era insignificante.
¿Qué es un semiconductor?
Para saber cómo trabaja un transistor, se debe
entender la manera en que la corriente eléctrica
es conducida a través de un sólido y el principio
de operación de los semiconductores.
Básicamente, la conducción de electricidad en
un sólido depende del grado de libertad de sus
electrones. Sabemos que el cobre es un buen conductor, puesto que tiene un electrón en su órbita
o capa externa, el cual se libera fácilmente, provocando un flujo de electrones y por consiguiente
conducción de electricidad. Y como la mayoría
de los metales mantiene esa condición en sus
electrones, resultan ser buenos conductores.
Por su parte, los llamados “aislantes” son
elementos que, como en el caso del azufre, por
tener sus electrones contenidos en estrechos
enlaces con los núcleos y con otros átomos, no
conducen electricidad.
Pero existe un tercer de tipo de materiales que
no se comportan ni como conductores ni como
aislantes puros: los semiconductores; esporádicamente, éstos proporcionan un electrón libre o
un espacio hueco para permitir la conducción
de la corriente.
Entre los semiconductores más comunes
puede mencionarse al silicio y al germanio, que
tienen aproximadamente un electrón libre por
cada mil átomos; esto contrasta con el cobre,
que suministra un electrón por cada átomo.
Los físicos manifestaron gran interés por
dichos materiales, pues al ser posible controlar
su número de electrones libres, podían comportarse como conductores ante ciertas condiciones
y como aisladores ante otras. Precisamente, una
investigación específica sobre las propiedades
eléctricas de los semiconductores, fue lo que
condujo al desarrollo del transistor. Con el pro-
Archivo de AT&T
Figura 3
Imagen del primer
transistor. Los
cristales de
germanio eran la
pequeña pieza en
forma de cilindro
(emisor) conectada
al triángulo (base)
y a la placa inferior
(colector). Todos
los demás
elementos son de
soporte.
Figura 4
3
pósito de apreciar el comportamiento eléctrico
de una de estas sustancias, veamos la figura 5A.
Podemos observar un cristal de germanio (o
silicio) que tiene en su capa externa cuatro electrones, llamados “electrones de valencia”, que
en conjunto enlazan a los átomos. Precisamente, como todos los electrones se encuentran ocupados en unir a los átomos, no están disponibles
para generar electricidad. (Gracias a la estructura
cristalina, los átomos “comparten” momentáneamente sus electrones exteriores, de modo que
viendo una fotografía instantánea del conjunto
se podría suponer que en todos los átomos hay
ocho electrones en su órbita exterior, condición
que resulta sumamente estable, puesto que no
deja ningún electrón libre para la conducción de
electricidad.)
Ahora, supongamos que alguna impureza con
cinco electrones en la órbita de valencia (por
ejemplo, un átomo de fósforo) entra al cristal.
Esto provoca que cuatro de los electrones formen
enlaces con los átomos de germanio, pero el
quinto queda libre para conducir la corriente (figura 5B).Otro caso similar muy interesante, es
el del átomo de boro introducido en el cristal de
germanio (figura 5C). El átomo de boro es una
impureza con tres electrones de valencia.
Aquí, uno de los puntos necesarios para la
unión con los átomos de germanio está ausente;
se crea entonces un estado de desequilibrio,
donde alguno de los átomos de la estructura tan
sólo cuenta con siete electrones, lo que deja un
espacio libre que puede ser llenado con un
electrón viajero. Por consecuencia, la falta de un
electrón (a la que se considera una entidad física
y se le denomina “hueco”) posee todas las propiedades de esta partícula; es decir, tiene masa y
A
carga; aunque, como está ausente, su carga es
positiva en vez de negativa.
De acuerdo con este comportamiento, se pudo
establecer que un cristal semiconductor es capaz
de conducir electricidad cuando se da la presencia de impurezas. Con base en ello, fue diseñado
un método de control de electrones o huecos en
un cristal, que los científicos de los laboratorios
Bell consideraron en el invento del transistor. Dependiendo del tipo de impurezas introducidas en
el cristal, existen dos tipos de material: el material tipo N o negativo (que posee algunos electrones libres) y el material tipo P o positivo (con
algunos huecos libres). Estos materiales se combinan entre sí para construir diversos tipos de
dispositivos, siendo el más común de todos ellos
el transistor bipolar, cuya operación explicaremos a continuación.
Principio de operación de un transistor
A los transistores con las características citadas
se les denomina “bipolares”, y su estructura
interna es como se muestra en la figura 6A. Note
que se forma con tres capas alternadas de material semiconductor: una N, otra P y finalmente
otra N (es por ello que se les llama NPN). Observe
también que a la terminal conectada en la parte
superior del dispositivo se le denomina “colector”, a la capa intermedia “base” y a la inferior
“emisor”. Veamos cómo funciona el conjunto.
En primer lugar, para que un transistor funcione tiene que estar polarizado en cierta forma;
en el caso que nos ocupa (transistor NPN), esta
polarización implica un voltaje positivo aplicado
entre colector y emisor y una alimentación positiva de pequeña magnitud entre base y emisor
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
C
Si
Si
Si
Electrón libre
(material tipo N)
Si
Si
F
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Hueco libre
(material tipo P)
Si
Si
B
Si
Si
Si
Si
Figura 5
4
(figura 6B). Cuando esto sucede y la polarización
de base es inferior al voltaje de ruptura del diodo
formado entre base y emisor (0.3 volts para el
germanio, 0.7 volts para el silicio), el voltaje entre
colector y emisor forma un campo eléctrico considerable en el interior del dispositivo; pero como
se enfrenta a una estructura semejante a un diodo invertido (unión NP de colector a base), no
puede haber un flujo de corriente entre el colector y el emisor. Sin embargo, se tiene una condición tal de excitación de los electrones y huecos
en el dispositivo, que bastaría con cualquier
impulso externo para que el conjunto entrara en
conducción.
Este impulso proviene justamente de la corriente aplicada en la base, misma que se dispara
al momento en que el propio voltaje aplicado en
la base supera el punto de ruptura antes mencionado; entonces, la corriente que circula entre
A
B
Vc
Colector
Ic=0
-
-
-
-
N
Base
P
V
B
(muy
I =0
pequeña) B
N
++++++ +
- - - - - - -
Transistores contenidos en obleas de silicio
Campo
eléctrico
Emisor
C
Vc
Ic = Hfe x I
B
-
-
+
VB
> 0.7 V (Si)
> 0.3 V (Ge)
I =0
B
+
-
-
-
Campo
eléctrico
-
C
E
C
D
E
N
B
P
P
B
B
N
E
E
N
base y emisor provoca una avalancha de
electrones entre colector y emisor. Pero esta
avalancha no es desordenada, sino que depende
muy estrechamente de la cantidad de electrones
que circulen a través de la base (figura 6C); de
hecho, una de las características principales de
un transistor es un “factor de ganancia de
corriente”, el cual indica cuántas veces será
amplificada la corriente de la base en el colector
(la fórmula es IC = Hfe x IB, donde Hfe es el factor
de ganancia de corriente, I C = corriente de
colector e IB = corriente de base). Para fines
prácticos, esto significa que el transistor amplifica por un factor Hfe la corriente de su entrada.
La estructura NPN no es la única que se ha
desarrollado, sino que también existen transistores con una “lógica negativa”; esto es, formados por capas alternas de material P, N y P (de
hecho, el primer transistor construido fue de este
tipo). El comportamiento de tales dispositivos
resulta prácticamente idéntico al anterior, sólo
variando el sentido de los voltajes de polarización aplicados en las terminales. Vea en la figura 6D la simbología con que se identifica a los
transistores bipolares tipo NPN y PNP.
B
P
C
C
Figura 6
El transistor tuvo un predominio absoluto en los
años 50, 60 y parte de los 70, desplazando a las
válvulas de vacío, en tanto elemento activo, en
funciones como amplificador de audio, de señales de TV, de pulsos y como oscilador.
Sin embargo, ya desde fines de los 50’s se
advertía que la miniaturización de estos elementos podía alcanzar niveles extraordinarios. Precisamente, en 1958 en los laboratorios Fairchild
(gracias a los esfuerzos de un ingeniero muy creativo: Jean Hoerni) por primera vez se logró algo
que parecía imposible: en la superficie de un bloque de silicio se grabaron varios dispositivos a
la vez, conectados entre sí para realizar un trabajo en conjunto, y se introdujo este cristal semiconductor en un encapsulado único, de tal manera que se podía manejar como un bloque funcional. Fue así como nacieron los circuitos integrados, que vendrían a ser el siguiente paso en la
evolución de la tecnología electrónica.
5
Figura 7
National Semiconductor
Oblea de silicio
en donde se
observa la gran
cantidad de
circuitos
idénticos que
se obtienen de
una sola pieza.
Más adelante, las técnicas de fabricación de
cristales de silicio mejoraron, la producción de
máscaras de grabado se depuró y se desarrollaron nuevos e ingeniosos métodos para el dopado
de los materiales semiconductores. Fue posible,
entonces, fabricar circuitos integrados mediante
un proceso de fotograbado, en el que se tiene una
delgada oblea de silicio (figura 7) sobre la cual
se proyectan las sombras de unas máscaras
donde vienen grabadas las delgadas pistas que
posteriormente se convertirán en las terminales
de los transistores.
Utilizando métodos fotoquímicos se aprovechan las sombras para “sembrar” impurezas en
el sustrato semiconductor, y al ir apilando capas
alternativas de cristales tipo N y tipo P, finalmente
se obtiene una amplia variedad de dispositivos,
1
que pueden ir desde diodos hasta transistores
de efecto de campo. Vea en la figura 8 el proceso
de fabricación de los chips.
Gracias a ello, el transistor pudo ser reducido
hasta alcanzar la dimensión de unas cuantas
micras, es decir, una milésima de milímetro (en
la actualidad un transistor puede llegar a medir
0.25 de micra); precisamente, la experiencia obtenida en la fabricación de circuitos integrados,
permitió a Intel fabricar en 1971 el primer microprocesador en un solo chip: el 4004.
Aquí cabe hacer la aclaración de que, para
que estos circuitos sean capaces de realizar cálculos matemáticos complejos en fracciones de
segundo, se aprovecha una característica muy
especial de los transistores: su capacidad de funcionar como switches o interruptores de corriente o voltaje; esto es, un transistor puede presentar
dos estados básicos: uno de conducción y otro
de no conducción. A esta aplicación de los transistores se le denomina “electrónica digital”.
Surgen los microprocesadores
Intel es la empresa pionera en la fabricación de
microprocesadores. Fue fundada en 1968 por
Gordon E. Moore, Andrew Grove y Ted Hoff,
quienes previamente habían trabajado para IBM
y/o Fairchild, y por lo tanto tenían experiencia
Fotoresistencia
Oblea de silicio
preparada
Capa de dióxido de silicio
Proyección
de luz
Capa de nitruro de silicio
Sustrato de silicio
6
Retícula
(o mascarilla)
Un ciclo similar es repetido para cubrir las
uniones de metal entre los transistores
2
La nueva fotoresistencia es girada en la
oblea y los pasos 2 al 4 se repiten
Conector de metal
Los patrones son
proyectados sobre
la oblea repetidamente
5
Región con impurezas
4
3
Los iones bañan las áreas
grabadas con impurezas
Las áreas no protegidas por la
fotoresistencia son grabadas con gases
6
Lente
La fotoresistencia
expuesta es removida
Figura 8
en la fabricación en serie de circuitos integrados,
lo que les permitió manufacturar los primeros
chips de memoria RAM. En 1970, debido a la
buena reputación que habían ganado en el mercado electrónico sus circuitos de memoria, una
firma japonesa fabricante de calculadoras electrónicas (Busicom) los contactó para que desarrollaran trece nuevos circuitos integrados que serían el corazón de su nueva línea de modelos.
Enfrentados a este compromiso, los ingenieros de Intel advirtieron que no tendrían el tiempo
suficiente para desarrollar los trece circuitos individuales; pero a dos de sus fundadores e investigadores más brillantes (Ted Hoff, reconocido
hasta la fecha como el “padre” del microprocesador, y Gordon E. Moore), se les ocurrió la idea
de crear un núcleo común que sirviera a los trece
modelos por igual; y los pequeños cambios que
atendieran a las particularidades de cada modelo
se grabarían en una memoria ROM independiente, en forma de un programa de instrucciones.
Este circuito de propósito general fue el primer
microprocesador de la historia; mas los derechos
de comercialización no pertenecían a Intel, pues
todo el diseño se había hecho por encargo de
Busicom. Sin embargo, la fortuna le fue favorable
a Intel, ya que en poco tiempo Busicom se vio
en serias dificultades financieras y le vendió los
derechos de explotación comercial del circuito
que había salido de sus laboratorios. Surge así,
en 1971, el primer microprocesador de venta al
público: el Intel 4004, un dispositivo que podía
manejar palabras de 4 bits de longitud y que estaba construido a partir de un circuito integrado
de 2,300 transistores.
Este fue el punto de arranque de una extraordinaria industria que a la fecha reporta miles de
millones de dólares al año de ganancias, y que
han convertido a Intel en la séptima compañía
más rentable del mundo.
La evolución de los microprocesadores de Intel
ha marcado de forma definitiva el crecimiento
del mercado de las computadoras personales.
Por ejemplo, cuando presentó su microprocesador
8080, los estudiantes e investigadores dispusieron de un circuito con la suficiente capacidad de
cómputo para crear una microcomputadora. Y
así surgió la industria de las computadoras per-
sonales, la más famosa de las cuales fue la ZX
Spectrum. Posteriormente, cuando Intel presentó
el primer microprocesador de 16 bits, el 8086,
IBM lo eligió como el “cerebro” de su nueva plataforma de computadoras personales. Nace entonces la PC (Personal Computer).
La plataforma PC ha ido evolucionando según
han aparecido en el mercado los nuevos microprocesadores de la serie X86: el 80286 impulsó
a la segunda generación de PCs, el i386 a la tercera, el 486 a la cuarta y el Pentium a la quinta y
posteriores; y aunque hay otros tipos de microprocesadores que ofrecen igual o mayor potencia
de cómputo que los circuitos de Intel, gracias a
su enorme posición de mercado esta compañía
monopoliza algo así como el 90% de las ventas
mundiales de microprocesadores en el mundo.
Y en esta revolución el transistor es el personaje principal. Desde el microprocesador 4004
hasta el más moderno y avanzado diseño de
Intel, el Pentium II, están construidos con base
en minúsculos transistores, combinados de tal
forma que pueden realizar complejísimos cálculos en fracciones de segundo; de hecho, según
se ha ido avanzando en la evolución de los microprocesadores, el número de transistores incluidos en una de estas pastillas ha ido creciendo
de forma exponencial, pasando de 2,300 en el
4004 hasta 7.5 millones en el Pentium II.
Como podrá suponer, agrupar millones de
transistores bipolares en un pequeño bloque de
silicio que apenas rebasa el área de una uña
(figura 9), requirió de profundas investigaciones
en el ámbito de los semiconductores. Fue así
como surgieron tecnologías que permitieron
fabricar nuevos tipos de transistores, como explicaremos a continuación.
Familias MOS y MOSFET
Los transistores que se utilizan en la construcción de circuitos integrados extremadamente
complejos, como microprocesadores o bloques
de memoria, son del tipo semiconductor metal
óxido o MOS (figura 10). Estos transistores tienen
dos regiones principales: la fuente (source) y el
drenado (drain); como en este último hay electrones en abundancia, se dice que los transistores
7
Figura 9
Dig
ita
lE
qu
ipm
en
t
Motorola
Microprocesador Power PC
620 de Motorola, con 7
millones de transistores.
Microprocesador Alpha de
500 MHz en su encapsulado.
son también del tipo N. Entre la fuente y el drenado se encuentra una región del tipo P en la que
faltan muchos electrones; como ya se dijo, a
estas regiones se les llama “huecos”.
En su parte superior, el sustrato de silicio tiene
una capa de dióxido de silicio aislante; a su vez,
la parte superior es un metal que corresponde a
la compuerta (gate). Precisamente, de la anterior
combinación de un metal con un óxido se deriva
el nombre de “semiconductor metal óxido”.
Cuando un voltaje positivo es aplicado en la
compuerta de metal, se produce un campo eléctrico que penetra a través del aislante hasta el
sustrato. Este campo atrae electrones hacia la
superficie del sustrato, justo abajo del aislante,
permitiendo que la corriente fluya entre la fuente
y el drenado. Dependiendo de la magnitud de
voltaje aplicado en la compuerta, menor o mayor
será el “canal” conductor que se abra entre drenaje y fuente, de modo que tendremos un comportamiento idéntico al de un transistor tradicional, pero con la diferencia de que ahora la
corriente de salida es controlada por voltaje, no
por corriente.
La estructura tan sencilla de este tipo de transistores permitió fabricar, mediante avanzadas
técnicas fotoquímicas y el uso de dispositivos
ópticos muy sofisticados, transistores de dimensiones francamente inconcebibles. Como ya se
mencionó, en los modernos microprocesadores
un transistor mide alrededor de 0.25 micras, y
se espera que en poco tiempo se desarrolle la
tecnología para producirlos de 0.18 e incluso 0.13
micras. Y esto, a su vez, ha permitido la inclusión
de cada vez más dispositivos en un chip sin necesidad de que éste tome proporciones gigantescas y por lo tanto inmanejables.
Esta ha sido la clave para la producción de
circuitos integrados y microprocesadores cada
vez más poderosos, sin que ello implique un aumento en el costo de fabricación que los ubique
fuera del mercado; y gracias a ello, en la actualidad podemos tener en nuestro escritorio una
computadora con más poder de cálculo que todas las máquinas que se utilizaron para guiar a
la misión Apollo 11 a la Luna.
De hecho, en el mundo de los microprocesadores circula casi como un acto de fe, un principio que hasta la fecha se ha cumplido casi puntualmente: la ley de Moore, según la cual cada
aproximadamente 18 meses los circuitos integrados duplican la cantidad de transistores que
Compuerta de polisilicio
Terminal
Aislador de
óxido
Electrones
Fuente
Colector
bipolar
Compuerta
(metal)
Base bipolar
Drenado
Huecos
Sustrato
MOSFET
Fuente
MOSFET
Emisor bipolar
Aislador
Sustrato tipo P
8
Drenado
MOSFET
Figura 10
Terminal
Figura 11
utilizan, al tiempo que también
multiplican por 2 su potencia de
cómputo.
Figura 12
Tracción
1.000
HVDC
Auto eléctrico
Rango de corriente del dispositivo (amperes)
Transistores de altas
potencias
100
Fuentes de alimentación
de computadoras
Automatización de fábricas
Refrigeración
Otra vertiente en el desarrollo
de los transistores, paralela a la
miniaturización, ha sido el ma10
Electrónica
nejo y control de grandes magAire
automotriz
acondicionado
nitudes de energía. Para ello, se
Procesador
de alimentos
1
diseñaron transistores y, en
Balastro de
lámpara fluorescente
general, semiconductores de
Estéreo
Plancha de
switcheo que son capaces de
mano
Telecomunicaciones
manejar elevadas potencias.
0.1
Los transistores de este nueDisplay
vo tipo, llamados “transistores
0.01
bipolares de compuerta aisla10
100
1,000
10,000
da” (IGBT, figura 11), son del taRango de tensión de bloqueo del dispositivo (volts)
maño de una estampilla postal
y pueden agruparse para manejar incluso 1,000 amperios de corriente en rangos
dores deben considerar también el tamaño del
de hasta varios miles de volts. Lo más imporcircuito. Si los transistores se someten a fuertes
tante, sin embargo, es que los dispositivos IGBT’s
campos eléctricos, éstos pueden afectar en varias
pueden conmutar esas corrientes con una gran
formas el movimiento de los electrones, produvelocidad.
ciendo lo que se conoce como efectos cuánticos.
Actualmente, los IGBT’s se utilizan en diferenEn el futuro, el tamaño de los transistores puetes aplicaciones, componentes y sistemas. Por
de ser de tan sólo algunos cientos de angstrom
ejemplo, en controles de motores eléctricos, en
(1 angstrom = una diezmilésima de micra); por
motores que manejan maquinaria, equipo o
esto mismo, la presencia o ausencia de algunos
robots; los motores del tren bala en Japón (shinátomos, así como su comportamiento, será de
kansen) son controlados por IGBT’s.
mayor importancia. Al disminuirse el tamaño, se
incrementa la densidad de transistores en un
Futuro del transistor
chip; entonces éste aumenta la cantidad de calor
residual despedido. Además, tomando en cuenta
Desde su invención hace 50 años, el transistor
que por su reducido tamaño los elementos del
ha evolucionado de acuerdo con necesidades
circuito pueden quedar por debajo del rango en
específicas de aplicación en diferentes sistemas
que se desenvuelve la longitud de onda de las
y equipos (figura 12). Los transistores se han
formas de radiación más comunes, existen métoproducido en tales cantidades hasta la fecha, que
dos de manufactura en riesgo de alcanzar sus
resultan muy pequeños y baratos; a pesar de ello,
máximos límites (específicamente el método
son varias las limitaciones físicas que han tenido
fotoquímico que se emplea hasta la fecha para
que superarse para que el tamaño de estos disfabricar circuitos integrados de alta complejidad).
positivos continúe reduciéndose.
Finalmente, podemos señalar que la revoluAsimismo, puesto que la tarea de interconección continúa y que, tal como ha sucedido en
tar elementos cada vez más diminutos puede
los últimos 50 años, seguiremos viendo progrevolverse prácticamente imposible, los investigasos ahora insospechados.
9
TELEVISION
DIRECTA POR
SATELITE
Juan Manuel González
Cómo surge el sistema DSS
El nuevo sistema de televisión
digital por satélite, mejor
conocido por las siglas DSS o
DTH, descansa en un concepto
de transmisión de señales
digitales comprimidas, las cuales
se envían a un satélite que las
retransmite con mayor potencia
de retorno a la Tierra. Esto
permite captar las señales con
una antena parabólica de
orientación fija y de un tamaño
muy reducido. Enseguida
describiremos cómo funciona
este sistema de TV por satélite.
En 1957, el hombre por primera vez puso en órbita un satélite artificial, con el lanzamiento del
Sputnik (figura 1), de fabricación soviética.
Comenzó entonces una carrera espacial que después de varias décadas daría por resultado un
vasto sistema de servicios satelitales, como la
telefonía, las comunicaciones transoceánicas vía
microondas, el monitoreo y predicción del clima,
la cartografía y las emisiones televisivas.
Los fundamentos teóricos de las comunicaciones vía satélite fueron planteados en 1945,
por el físico y escritor británico Arthur C. Clarke
(el autor de la novela 2001, una Odisea Espacial),
a quien también se debe el concepto de satélites
geo-sincrónicos, aquellos cuyo movimiento alrededor de la Tierra coincide con el del planeta
mismo, de modo que para un observador terrestre parecería un cuerpo fijo, pues mantiene la
misma posición relativa (figura 2). La tecnología
de entonces, no permitía el desarrollo de este
tipo de sistemas, y lo más aproximado a un cohete espacial se utilizaba con fines bélicos; fue el
1
Figura 1
zación INTELSAT, que en 1965 puso en órbita
estacionaria un satélite que fue muy famoso en
los años posteriores: el Early Bird o Pájaro Madrugador, que podía manejar hasta 240 conversaciones telefónicas simultáneas entre Estados
Unidos y Europa.
A partir de ese año los avances se sucedieron
en cascada, y pronto se pudieron manejar señales de TV para su transmisión vía satélite desde
un punto del planeta hasta sitios opuestos. Ya
en la década de los 80’s, con los progresos obtenidos en la tecnología electrónica, fue posible
fabricar equipos de transmisión en los satélites
cada vez más poderosos, al igual que circuitos
receptores más precisos e inmunes al ruido; fue
entonces cuando las grandes compañías televisoras pudieron ofrecer servicios de televisión por
satélite directamente a los particulares.
En muchos países el panorama urbano comenzó a cubrirse de antenas parabólicas, que
por entonces se consideraban de mediano tamaño (entre 2 y 5 metros de diámetro; figura 3), pero ahora, con el nuevo sistema DSS, resultan ser
enormes. Incluso, surgieron canales de televisión dedicados solamente a transmitir su señal
por satélite, compitiendo así con los servicio de
TV de paga por cable.
Este acelerado crecimiento de los servicios de
televisión satelital, coincidió con el afianzamiento definitivo de la tecnología digital, que permitió
la codificación numérica de los canales; la fabricación de satélites con transmisores cada vez
más poderosos y receptores terrestres cada vez
más sensibles y baratos; la compresión de las
señales enviadas para aprovechar de manera
más óptima el ancho de banda asignado; la en-
El Sputnik, primer satélite
artificial puesto en órbita
caso de las bombas voladoras V-2, utilizadas por
los alemanes contra Inglaterra durante la Segunda Guerra Mundial.
En 1958, el ejército de los Estados Unidos lanzó con éxito un pequeño satélite capaz de manejar un canal de voz, el cual recibía la señal que
llegaba desde la Tierra y podía retransmitirla
inmediatamente o grabarla para su posterior
transmisión. En 1960 la NASA hizo el experimento de poner en una órbita baja un satélite pasivo
(una simple esfera de gran diámetro y con acabado metalizado) con el objetivo de que sirviera
a las transmisiones radiales como punto de rebote para alcanzar lugares remotos. En 1962 se enviaron dos nuevos satélites para realizar pruebas
de enlaces a baja altura, pero no fue sino hasta
1963 cuando se lanzó el Syncom-2, primer satélite geo-sincrónico. Con todas las experiencias
obtenidas, se pudo formar finalmente la organi-
Movimiento
rápido
Baja
altitud
2
Altitud
media
Movimiento
moderado
Movimiento
lento
Orbita
geo-sincrónica
Para que un satélite artificial no "caiga" sobre el
planeta, se debe equilibrar la atracción gravitacional
de la Tierra con la fuerza centrífuga de su órbita; por
lo tanto, un satélite cercano a la Tierra deberá
desplazarse rápidamente (una revolución cada 1 ó 2
horas), si se aleja, esta velocidad disminuye (una
revolución cada 8 ó 12 horas).
Sin embargo, existe una órbita en la cual un satélite
necesita exactamente 24 horas para completar una
revolución. A esta órbita se le llama geo-sincrónica
o Cinturón de Clarke.
Figura 2
Figura 3
criptación de canales para que sólo usuarios autorizados pudieran recibirlos; el mejoramiento
del audio obtenido, con la misma calidad de un
disco compacto; etc.
Finalmente, la compañía RCA, en conjunto
con Huges Aircraft (la división aeroespacial de
General Motors), lanzó a mediados de los 90’s el
primer sistema de televisión “directa al hogar”,
conocido también como DTH (siglas de Directto-Home) o DSS (siglas de Digital Satellite System),
el cual ha tenido una gran acogida en muchos
países, incluido el nuestro.
das y las transmite al satélite localizado a 22,247
millas sobre el ecuador (altura de la órbita geosincrónica). La antena receptora del satélite capta estas señales y las envía a su receptor para
ser procesadas; estas señales, que contienen la
información original de audio y video, son convertidas en otro grupo de frecuencias de microondas, y entonces se envían al amplificador para,
desde éste, ser transmitidas hacia la Tierra.
Al conjunto completo receptor/transmisor se
le denomina transponder. Las señales de salida
del transponder son enviadas a la antena transmisora, la cual enfoca las microondas en un haz
electromagnético que es dirigido hacia la Tierra,
donde un plato receptor de satélite capta la energía de esas microondas que contienen la información original de audio y video, y la enfoca hacia un bloque convertidor de bajo ruido o LNB.
A su vez, el LNB amplifica y convierte las señales
de microondas en otro grupo de frecuencias más
bajo, mismas que pueden ser enviadas a través
de un cable coaxial al receptor decodificador de
satélite dentro de la casa del usuario. El receptor sintoniza los transponders de manera individual y convierte la información original de audio
y video en señales que pueden ser vistas y escuchadas en un televisor convencional y en un
sistema estéreo.
Operación general del sistema
Subida
Un sistema de TV directa por satélite está compuesto por tres elementos básicos (figura 4):
1) Instalaciones de transmisión de subida, las
cuales envían las señales de programación a
los satélites en órbita sobre el ecuador.
2) Un satélite que recibe las señales y las retransmite a la Tierra.
3) Una estación receptora que incluye al plato
de recepción de satélite.
Las señales de imagen y sonido originadas en
un estudio (o en las instalaciones de radio), son
primeramente enviadas a una estación de subida, en donde son procesadas y combinadas con
otras señales para su transmisión en frecuencias
de microondas. A continuación, un gran plato
de subida concentra estas señales de microon-
En el sistema DSS se transportan datos digitales,
video y audio a la casa del cliente, vía un satélite
de banda KU de alta potencia (la banda KU transmite con una frecuencia cercana a los 12 GHz).
El proveedor de TV envía sus programas, tanto
de video como de audio a las instalaciones de
subida, en donde la señal es codificada digitalmente (compresión MPEG y encriptación). A
estas señales se añaden diversos elementos,
como una serie de “llaves” codificadas para activar los receptores de los usuarios abonados, una
señal exclusiva con la programación de los diversos canales manejados por el sistema (una especie de TV-Guía en pantalla) y algunos datos
adicionales de carácter digital, que podrían tener
un uso en comunicaciones vía Internet, flujo de
información comercial, etc.
3
Figura 4
Longitud
101
Satélite No.1
Cinturón
de Clarke
Satélite No. 2
2
Sistema de satélite digital
3
1) Las señales de TV se transmiten
hacia el satélite repetidor.
2) La señal es capturada y
amplificada dentro del satélite.
3) Se vuelve a transmitir hacia la
Tierra con potencia elevada.
4) La señal la capta un plato
pequeño y se alimenta al LNA,
el cual reduce su frecuencia.
5) Finalmente, la señal llega al
decodificador y al televisor.
1
4
Enlace telefónico
Vía módem IRD
5
Instalaciones
de subida
Proveedor de programas
Receptor y
decodificador
integrados
Televisión
Línea
telefónica
Toda esta información se agrupa formando
paquetes de datos, mismos que se transmiten al
satélite, donde la señal se capta, se procesa y se
amplifica, para finalmente volverse a retransmitir
hacia la Tierra, donde los usuarios del sistema
DSS podrán captar los canales contratados, con
una alta calidad de imagen y sin necesidad de
receptores muy costosos.
Compresión MPEG2
Según mencionamos, en el sistema DSS el audio
y el video son transmitidos como señales digitales, en vez de las señales analógicas convencionales. Recordemos que todo el proceso de generación, transmisión y recepción de TV convencional se lleva a cabo por métodos completamente
analógicos, debido a que se sigue utilizando el
mismo formato de televisión (el NTSC) diseñado
hacia mediados de los años 50’s.
4
La cantidad de datos necesaria para transmitir
toda la información de audio y video en forma
digital requeriría velocidades de transmisión de
cientos de megabits por segundo. Simplemente,
tome en cuenta que el ancho de banda de la señal
de TV es de 4.25 MHz; dicha señal debe muestrearse a por lo menos 9 MHz para obtener un
resultado satisfactorio, y esta velocidad hay que
multiplicarla por la cantidad de bits por muestra,
que no deben ser menos de 10 ó 12 para garantizar una reproducción fiel de las señales originales; y aún faltaría la información de audio. Procesar datos a tal velocidad es algo muy complejo
e impráctico, e implicaría un costo muy elevado
con los sistemas electrónicos actuales.
Para minimizar la velocidad de transferencia
de datos, éstos se compactan mediante la compresión MPEG (Motion Pictures Expert Group o
Grupo Experto en Imágenes en Movimiento),
organización que ha desarrollado una especifica-
ción para el envío de imágenes en movimiento
por redes de computadoras. Básicamente, el formato está basado en el principio de que las imágenes contienen información redundante en las
tramas de un campo de video a otro (por ejemplo,
un mismo fondo puede permanecer fijo varios
segundos, apareciendo en cada una de las tramas sucesivas que se despliegan).
La compresión consiste, entonces, en predecir
el movimiento que ocurre de una trama de video
a otra, para lo cual se transmiten vectores de
movimiento e información de fondo. De esta manera, en vez de transmitir la información completa de video, sólo se trasladan los datos que
corresponden al movimiento y a las diferencias
del fondo, por lo que la velocidad efectiva de
video puede llegar a reducirse de cientos de
megabits por segundo (Mbps) a un promedio de
3 a 6 Mbps. Por supuesto, esa velocidad es dinámica, y puede cambiar de acuerdo con la cantidad de movimiento que ocurra en el video. Dicho
de otra forma, si una imagen tiene mucho movimiento, el grado de compresión posible se
reduce. Vea la figura 5.
También se efectúa un proceso de compresión
de audio MPEG, para reducir la velocidad de
transmisión del audio, es decir, la cantidad de
datos que es necesario enviar por segundo. Para
efectuar esta compresión, si en un determinado
punto del audio un sonido fuerte se superpone a
uno débil, al grado que el primero pierde su importancia dentro de la gama audible, simplemente se omite la transmisión de dicho sonido débil,
reduciendo así el ancho de banda requerido para
el envío de tales datos.
La compresión de la velocidad de datos de
audio puede variar de 56 Kbps (kilobits por segundo) en monoaural, a 384 Kbps en señales
estéreo (una señal de audio estereofónica muestreada con calidad de CD requiere más de 2 Mbps
para su manejo).
Encriptación de datos
Con la intención de que usuarios no inscritos no
reciban la programación de paga, los productores
de TV decidieron codificar sus señales, para que
sólo pudieran ser captadas por los usuarios abonados. Un usuario “pirata” sólo vería imágenes
que no tienen sentido o una pantalla completamente bloqueada.
Para lograr este efecto, la señal de video es
encriptada (revuelta) en las instalaciones de
subida. Un algoritmo seguro de encriptación es
la fórmula conocida como Estándar de Encriptación Digital (DES), que se emplea para codificar
la información de video. Las claves para decodificar los datos son transmitidas en los mismos paquetes de información que se reciben en el aparato del usuario.
La tarjeta de acceso del cliente desencripta la
clave, con lo cual el receptor puede decodificar
los datos. Cuando por primera vez la tarjeta es
activada en un receptor, su número de serie está
codificado en ella; así se evita que una tarjeta de
acceso que haya sido activada en un determi-
La base de la compresión de video en el formato MPEG, consiste en no enviar la información redundante; por ejemplo, en esta escena,
un auto pasa frente a una serie de edificios, al comprimirse la señal el fondo de la escena se envía una sola vez, y sólo se va
actualizando la porción en movimiento (el auto). Con este método se logran razones de hasta 40 a 1, esto es, una información que
antes necesitaba 40 unidades transmitidas ahora puede manejarse sólo con una.
Figura 5
5
Figura 6
Gracias a las técnicas digitales, es posible enviar simultáneamente una gran cantidad de canales de TV y audio, además
de una serie de datos que permiten controlar el acceso a los
canales, proporcionar la programación a los usuarios y manejar
datos digitales, entre otra información.
1 y 2: audio y video
Como su nombre lo indica, los paquetes de audio
y video contienen la información visual y auditiva
del programa.
3: paquetes CA (accesos condicionales)
La información que contienen, y que es direccionada de manera individual a los receptores,
incluye E-mail (correo electrónico) del cliente,
datos acerca de la activación de la tarjeta de
acceso y datos acerca de los canales de los que
el receptor está autorizado a decodificar.
MPEG
Al satélite
MPEG
.
.
MPEG
Transmisor
MULTIPLEXOR
MPEG
MPEG
.
.
Modulador
Elaboran un mapa del número de canal, para entregarlo al transponder y a los SCDI´s (sobre esto
se habla más adelante); dicho mapa también informa sobre la programación de TV.
Datos
Control
acceso
Guía de
programas
Salida típica del multiplexor
Audio
CA
Nulo
Nulo
Datos
Video
Nulo
Audio
nado receptor, pueda activar cualquier otro para
el que no esté autorizada. Y siempre que la tarjeta
esté fuera del receptor, éste no funcionará.
Paquetes de datos
La información de los programas es completamente digital y se transmite en paquetes de datos. Este concepto es muy similar al de los datos
que transfiere o envía una computadora a través
del módem.
Hay cinco diferentes tipos de paquetes de
datos, los cuales son:
6
Pueden contener cualquier forma de datos que
el proveedor de programas quiera transmitir,
como es el caso de un reporte de existencias.
5: guías de programación
MPEG
Video
4: paquetes de datos seriales compatibles con PC
En la figura 6 observamos la configuración típica
de subida para un transponder. Anteriormente,
se utilizaba un solo transponder para cada canal
de satélite. Ahora, gracias a las señales digitales,
son varios los canales de satélite que pueden
utilizarse para enviar a un mismo transponder.
En el ejemplo de esta figura se muestran varios
canales de video, otros más de audio en estéreo
(uno por cada canal de video, y dos extra para
otros servicios -como un segundo idioma-), y un
canal de datos compatibles con PC.
Las señales de audio y video del proveedor
de programas están codificadas y convertidas en
paquetes de datos, en una configuración que
puede variar dependiendo del tipo de programación. Tales paquetes de datos son multiplexados
en forma serial y enviados al transmisor, y cada
uno tiene una longitud de 147 bytes (recuerde
que un byte equivale a 8 bits), distribuidos como
se muestra en la figura 7.
Los primeros 2 bytes de información contienen banderas y el SCDI; este último, que se traduce como Identificación de Canal de Servicio, es
un número único de 12 bits (del 0 al 4095) con el
Paquete de datos
2 Bytes
Figura 7
1 Byte
Pago de renta
127 Bytes
SCDI y
banderas
Tipo de paquete y
contador de continuidad
17 Bytes
Corrección de
errores en envío
que se identifica al canal de paquetes de datos;
las banderas contienen hasta 4 bits, los cuales
se emplean primeramente para verificar que los
paquetes estén encriptados o no y para determinar cuál llave o clave de acceso están utilizando.
El tercer byte de información, está conformado
por un grupo de 4 bits que indica el tipo de paquete y por un cuarto bit contador de continuidad.
El tipo de paquete es una característica que
sirve para determinar a cuál de los cuatro tipos
de datos pertenecen los paquetes en cuestión;
cuando se combina con el SCDI, el tipo de paquete determina cómo serán empleados dichos paquetes; el contador de continuidad agrega una
unidad por cada tipo de paquete y SCDI.
Los siguientes 127 bytes de información se
refieren al pago de renta que es enviada por el
proveedor de programas.
Satélites
Dos satélites de banda KU de alta potencia, proporcionan la señal DSS al receptor.
Los satélites, localizados en órbitas geoestacionarias en el cinturón de Clarke, a 22,247 millas
sobre el ecuador, están posicionados a menos
Polarización circular derecha e izquierda
Bloque convertidor de
bajo ruido o LNB
Onda con
polarización derecha
Onda con
polarización izquierda
Figura 8
de 0.5° uno del otro; el punto medio entre ellos
se encuentra en 101° longitud Oeste, lo que permite que una antena fija sea orientada a los 101°
y reciba entonces la señal de ambos satélites.
La frecuencia de bajada se encuentra en una
banda de frecuencias comprendida entre 12.2 y
12.7 GHz. El ancho de banda total del canal del
transponder es de 24 MHz por canal, con un espaciamiento de 14.58 MHz. Cada satélite cuenta
con 16 transponders de 120 watts, y tiene una
expectativa de vida de 12 años (vea nuevamente
la figura 4).
Mientras que los satélites de banda C emplean
la polarización horizontal y vertical, los satélites
DSS usan la polarización circular. La energía de
microondas es transmitida en un patrón tipo espiral. El sentido de la rotación determina el tipo
de polarización circular (figura 8).
En el sistema DSS, uno de los transponders
de un satélite es configurado para polarización
circular derecha y el otro para polarización circular izquierda; de dicha configuración resulta un
total de 32 transponders entre los dos satélites.
Aunque sólo hay 16 transponders por satélite,
la capacidad de canales que se pueden manejar
a través de ellos es grande. Mediante la compresión de datos y multiplexaje, los dos satélites,
en trabajo conjunto, tienen la posibilidad de llevar hasta 150 canales convencionales (no están
considerados canales de TV de alta definición)
de audio y video vía 32 transponders.
El plato
El plato receptor de satélite (figura 10), una antena para la banda KU, es de 18 pulgadas y ligeramente ovalado. Esta última característica se debe
a los 22.5° de desplazamiento para el LNB (el
bloque convertidor de bajo ruido). Fue posible
utilizar una antena tan reducida debido a una
característica fundamental del sistema DSS:
absolutamente todos los satélites retransmisores
de TV que se fabricaron antes de la aparición de
este sistema utilizaban transmisores de baja
potencia (unos 20 ó 30 watts), lo que obligaba al
uso de grandes antenas que pudieran captar la
minúscula magnitud de energía que llegaba
hasta los hogares. En cambio, el sistema DTH
7
Figura 9
de los 950 a 1450 MHz, para que pueda ser procesada por el sintonizador del receptor.
En la figura 10 vemos los dos tipos de LNB
utilizados:
Plato satelital
• De salida sencilla, es decir, con un solo conector de RF.
• De salida doble, es decir, con dos conectores
de RF. (La salida doble del LNB puede aprovecharse para alimentar a un segundo receptor
o a otro sistema de distribución.)
utiliza transmisores de potencia elevada (alrededor de 120 watts), lo que garantiza que con una
antena de tamaño reducido se obtenga la misma
proporción de señal captada anteriormente con
antenas de varios metros de diámetro.
Para maximizar la magnitud de energía que
es recibida, se ha colocado al poste que sostiene
al LNB de tal forma que evite el bloqueo del área
de la superficie del plato, con lo que se previene
la atenuación de la señal de microondas de
entrada (figura 9).
LNB
El LNB hace que la señal de bajada del satélite
pase del rango de los 12.2 a 12.7 GHz, al rango
LNB con salida sencilla y doble
LNB de
salida doble
Figura 10
Decodificador
Una vez que el LNB ha reducido la frecuencia de
la señal recibida del satélite, la envía hacia el
aparato decodificador, que es finalmente el encargado de descomprimir los canales de audio y
video y expedir únicamente los que tenga derecho un usuario en particular. Es en el decodificador donde se alojan la tarjeta o tarjetas de
activación de canales, y es aquí donde las señales
de TV recobran su forma original, de modo que
ya pueden alimentarse directamente a la entrada
de antena de cualquier televisor convencional.
Con esto habrá concluido el recorrido de la señal
desde su generación hasta su recepción.
Si usted desea ampliar la información respecto al tema de televisión directa por satélite, le
sugerimos que consulte las siguientes páginas
en Internet:
http://www.directv.com/
http://www.dbsdish.com/
http://www.dsstv.com/
http://www.yahoo.com/text/News_and_
Media/Television/Satelite/DSS_DBS/ (esta
página incluye una serie de enlaces a sitios
relacionados con el tema).
LNB de
salida sencilla
8
Ambos tipos de LNB pueden recibir señales
de polarización derecha e izquierda. La polarización es seleccionada eléctricamente, vía un
voltaje de CD enviado en el centro del conductor
del cable del receptor. La polarización derecha
es seleccionada con + 13 volts y la izquierda con
+ 17.
REPARACION
DE MAQUINAS
DE FAX
Alberto Franco Sánchez
Un poco de historia
Al igual que todo sistema de
comunicación, la máquina de fax
es un sistema que descompone la
información a transmitir en
unidades elementales, bits, en
este caso; explicar cómo lo hace
y cómo se reconstruye la imagen,
es uno de los propósitos de este
artículo. Otro de los objetivos, es
describir las secciones que
intervienen en la operación de
estos equipos y en recomendar
una serie de procedimientos para
su reparación.
Contrario a lo que se pudiera pensar, el fax no
es un invento de la era electrónica. Fue en 1843,
cuando el físico escocés Alexander Bain patentó
el primer sistema para la transmisión de imágenes, 30 años antes que el teléfono.
El principio de funcionamiento de este aparato
era muy simple: la imagen a enviar se dividía en
finas líneas formadas a su vez por segmentos
blancos y negros que podían transmitirse por el
telégrafo -al igual que los puntos y guiones del
código Morse- y luego ser reensambladas en la
terminal de recepción (figura 1A).
Bain utilizó una impresora de tipos para armar
el mensaje a transmitir, apoyándose en una aguja
que se desplazaba horizontalmente y hacía contacto con el relieve, cerrándose un circuito. En
el receptor, otra aguja con un desplazamiento
equivalente iba imprimiendo el mensaje por medio de una reacción electroquímica en un papel
remojado en ferrocianuro de potasio.
Mas lo relevante del sistema de Bain no fue
tanto el mecanismo utilizado, que por varias
décadas no pasó de ser una curiosidad tecno-
1
A
B
Principo básico para
la descomposición de
imágenes empleado
por Alexander Bain.
Figura 1
En las máquinas
digitales modernas,
las líneas además se
dividen en pixeles.
lógica sin aplicación práctica, sino el concepto
de descomposición de las imágenes para su
transmisión. En este sentido, se puede considerar
como un antecedente de los sistemas de exploración en televisión, y de hecho es un principio
que en la actualidad se sigue empleando en los
equipos de fax, aunque por procedimientos
digitales, según explicaremos más adelante.
En la tabla 1, se indican algunos acontecimientos relacionados con el invento de las máquinas de fax.
El CCITT y los estándares
Hacia la década de 1960, la tecnología para la
producción de equipos de fax había madurado
ALGUNOS ACONTECIMIENTOS HISTORICOS
1843
El 27 de mayo se patenta la primera m áq uina de fax. Para la exploració n, su creador, Alexander Bain, se basó en una
impresora de tipos y una aguja, la cual hacía contacto con los bordes de las letras (tipos). En la parte receptora, había un
sistema mediante el que por procedimientos elé ctricos se quemaba un papel remojado en forrocianuro de potasio.
1864
Bain combinó el papel perforado mediante el có digo Morse y su papel electroquímico para perfeccionar un telé grafo
químico.
1865
El ingeniero francé s L'abbe Casselli perfecciona la m áq u i n a de Bain; en lugar de usar tipos empleó una l ám i n a m e t ál i c a y
tinta aislante, efectuando el mismo efecto pero de una forma m ás manejable. Su invento fue llamado "Pantelé grafo".
1878
La Oficina Postal B r i t án i c a adoptó un dispositivo llamado "Telewriter", sentando las bases de las m áq u i n a s de teletipos
que se usaran hasta hace unos 20 añ os.
1906
El físico a l e m án Arthur Korn desarrolló la primera máquina de fax f o t o g r áf i c a .
1920-1930
Despué s de que varios inventores perfeccionaron las máquinas de fax como medio para enviar fotografías por las líneas
telefó nicas, los p e r i ó d i c o s comenzaran a hacer uso regular de estos sistemas.
1950-1960
Algunos modelos de fax podían enviar una p ág i n a tamañ o carta en aproximadamente seis minutos.
1966
Sale al mercado una m áq u i n a que podía ser acoplada acústicamente a la línea telefó nica. Las partes blancas se
transmitían representadas por una frecuencia de 1500 Hz, mientras que las partes negras eran de 2450 Hz.
1967
Aparece la primera m áq u i n a que usaba A.M. con frecuencias portadoras de 1800 a 2000 Hz.
1970-1980
La m o d u l a c i ó n cambia de FM a AM y se logra una notable mejoría en estos equipos, ya que ahora se transmitía la hoja
carta en tres minutos. Surge t a m b i é n una nuevo dispositivo para la lectura de documentos, el CCD.
Tabla1
2
Figura 2
Secuencia gráfica de la transmisión/recepción de un documento vía fax.
1 2 3 4 5 6 7 8
a
b
c
Imagen d
e
f
g
h
a
b
c
División
d
en pixeles e
f
g
h
1
2
Conversión en
señales eléctricas
1 2 3 4 5 6 7 8
a
b
c
d
e
f
g
h
Alta frecuencia
Baja frecuencia
a
b
c
d
e
f
g
h
Modulación
d
e
b
Nivel alto
Nivel bajo
4
f
g
h
a
b
c
d
e
f
g
h
3
1 2 3 4 5 6 7 8
5
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
c
a
a
b
c
d
e
f
g
h
6
Demodulación
Transmisión y recepción
1 2 3 4 5 6 7 8
7
Reensamble
de la imagen
1 2 3 4 5 6 7 8
a
b
c
d
e
f
g
h
lo suficientemente como para constituirse en una
opción de comunicación entre empresas, periódicos e instituciones de gobierno; sin embargo,
al ser producidos los equipos por diferentes firmas, se suscitó el problema de la compatibilidad
entre ellos. Por ejemplo, un documento enviado
por un equipo Xerox sólo podía ser recibido por
otro de la misma marca y características.
Fue hasta 1968 cuando el International Telegraph and Telephone Consultative Committee
a
b
c
d
e
f
g
h
8
Reproducción
de imagen
PARAMETROS
GI
GII
GIII
GIV
Tipo de fax
Analó gico
Analó gico
Digital
Digital
Modulació n (MODEM)
FM
AM
QAM*
QAM*
6 minutos
3 minutos
1
minuto
6
segundos
GI
GII
GII,
GIII
GIII, GIV
Baja
Baja
Alta
Superior
Tiempo de transmisió n
(documento)
Compatibilidad entre
grupos
Resolució n
*QAM: Modulació n de amplitud AC/DC
Tabla 2
3
Figura 3
Elementos mecánicos en la transmisión
de documentos
Documento
Fuente
luminosa
Engranes
Rodillo de
alimentación
del documento
Figura 4
Elementos mecánicos durante la
recepción de documentos
Rodillo de papel
grabador
Cabeza
térmica
Rodillo de
presión
Motor de
transmisión
Engranes
Motor
(CCITT) produjo su primera propuesta de
estandarización internacional, cuyo conjunto de
normas se conoció como Grupo I. Posteriormente, en 1976, especificó un nuevo estándar llamado Grupo II y, finalmente, en 1980, el Comité produjo el estándar digital que rige hasta la fecha:
el Grupo III. Aunque cabe mencionar que ya
existen normas para el Grupo IV, las cuales rigen
la comunicación entre computadoras e incorporan la calidad láser de impresión. En la tabla 2
se indican las diferentes características de estos
estándares.
Vale la pena mencionar también que a partir
de las máquinas del grupo III ya no sólo dividen
las imagen en finas líneas, sino que también cada
una de éstas se fracciona en diminutos cuadros
llamados “pixeles” (figura 1B). Esto, entre otras
cosas, mejoró notablemente la velocidad de
transmisión.
Funcionamiento general del fax
En la figura 2 se muestra una secuencia gráfica
de los procesos de transmisión y recepción de
un fax. Estúdiela y vuelva a la lectura.
Una máquina de fax puede dividirse en dos
secciones: una mecánica y una electrónica. En
la parte mecánica encontramos elementos como
motores, rodillos y engranes que se utilizan
básicamente para transportar el documento a
transmitir, a través de la sección de lectura o
exploración (figura 3). Y también se utlizan para
alimentar el papel a la sección de escritura (cabeza térmica) durante la recepción de los documentos (figura 4). Además, existen otros elementos
mecánicos como el cortador de papel y el alimentador automático de documentos.
4
En tanto, la sección electrónica de una máquina de fax la podemos dividir en tres, según los
procesos que llevan a cabo: lectura, transmisiónrecepción y escritura (impresión). Aunque éstas
a su vez dependen de otra sección igualmente
importante: el sistema de control.
Para el proceso de lectura o exploración del
documento, se requiere que éste se exponga a
una fuente de luz que puede ser una lámpara
fluorescente o un arreglo de LED’s. Si la luz se
genera por medio de una lámpara (figura 5), que
no es como las usadas en casa, sino de gas xenón,
al ser iluminado el documento, la luz que refleja
éste llega a una lente y de ahí es concentrada en
un dispositivo de acoplamiento de carga o CCD
(figura 6) el cual convierte las imágenes en señales digitales. Durante la exploración hay cambios
en la intensidad de la luz, derivados de la sucesión de las partes claras y oscuras del documento
conforme se realiza la lectura, y estos cambios
a su vez se traducen en variaciones de voltaje.
Excitación del CCD por medio de una lámpara
fluorescente y una lente
Lámpara
fluorescente
Dirección de
alimentación
del documento
Lente
CCD
Documento
Dirección de
lectura del CCD
Figura 5
Figura 6
Conjunto óptico de transmisión de luz. Detrás de la laminilla
señalada se encuentra el CCD, cubriendo todo el ancho de la
página.
Figura 7
Conjunto de video para la exploración de documentos
Fibra óptica
Arreglo de
LED's
CCD
Rodillo de
exploración
Rodillo de
alimentación
Documento
Engrane
Pero si la fuente de luz es un arreglo de LED’s,
en lugar de una lente se usan fibras ópticas para
la captación de la luz que será transmitida al CCD
para su conversión en señales eléctricas. A este
grupo de elementos, LED’s, fibra óptica y CCD,
también se le conoce como conjunto de video
(figura 7).
Para el proceso de transmisión-recepción, la
sección electrónica correspondiente es el módem
(modulador/demodulador). La señal digital que
entrega el CCD no se puede transmitir directamente como tal por la línea telefónica, sino que
debe convertirse antes en una señal analógica,
con la forma de una señal audible que pueda viajar con el mínimo de interferencias; precisamente, el módem se encarga de esa función, pero
también de convertir la señal analógica que llega
cuando se recibe un documento, en una señal
digital antes de pasar a la impresión.
El módem, además, determina la velocidad a
la que opera el fax, la cual se mide en bits por
segundo o bps, y puede ser de 2400, 4800, 7200
ó 9600 bps, aunque ya hay de 14400.
Cabe mencionar que para la transmisión y
recepción de documentos, también se incorporan dos bloques funcionales: la NCU (unidad de
control de red), la cual controla el switcheo para
usar la línea telefónica como teléfono común o
como fax, y el DAA (arreglo de acceso de datos
o acoplador de datos), el cual nivela las impedancias del equipo de fax con la línea telefónica.
El último bloque de la sección electrónica, es
el que lleva a cabo la impresión, mediante la cual
la señal recibida y demodulada y convertida en
señal digital por el módem, es aplicada a un dispositivo llamado cabeza térmica (figura 8), la
Conjunto para impresión de
documentos. La flecha señala a
la cabeza de impresión.
Figura 8
5
cual está constituida por 1728 pixeles, suficientes
para cubrir el ancho de una hoja de papel de tamaño A4 (21 x 29.7 mm, cercano al tamaño de
una hoja carta). Los respectivos elementos de
imagen dependen para su funcionamiento de
una unidad central de proceso (CPU), la cual transforma la señal correspondiente a la imagen del
documento en instrucciones para que se calienten los pixeles que sean requeridos (en cada nivel
alto de la señal digital). Dichos elementos, al
entrar en contacto con el papel de fax, que es
sensible al calor, van formando la imagen.
En la figura 9 se muestran los diagramas a
bloques de una máquina de fax, en sus tres
modos de operación: transmisión, recepción y
copiado; en este último modo se fusionan los dos
primeros y se incorpora el uso de una parte del
sistema de microprocesador, que contiene
memorias RAM y ROM .
Es importante señalar que las dos secciones
de un equipo de fax, la electrónica y la mecánica,
interactúan entre sí por medio del sistema microprocesador, el cual además de la función antes mencionada, realiza todas las funciones de
control, como la del giro de los motores, por
ejemplo, uno de los cuales se activa durante la
exploración del documento y el otro durante la
recepción.
En este sistema de microprocesador se incluyen componentes con tecnología de gran escala
de integración (LSI), que además son de
propósito general, es decir, son circuitos integrados comerciales, por lo que se facilita el conseguirlos para la reparación de los equipos. La
Diagrama a bloques de un Fax en sus tres modos de operación.
B
Como receptor
Fuente de
iluminación
A
Como transmisor
DAA
Sensor de
imagen
Amplificador
Módem
Módem
Demodulador
Convertidor
A/D
Convertidor
D/A
Cabeza
térmica
Modulador
DDA
Excitador de la
cabeza térmica
Papel
NCU
C
Como copiadora
Sensor de
imagen
Amplificador
Módem
Sistema
microprocesador
Cabeza
térmica
Excitador
CPU
RAM
Papel
ROM
Figura 9
6
Circuitos LSI aplicados a una
máquina de fax
Figura 10
CPU
DMAC
ROM
Compresión
expansión
Explorador
Impresora
Serie
Serie
Paralelo
Paralelo
RAM
Control del
mecanismo
SIO
E/S
Módem
NCU
Los circuitos marcados con
son circuitos de propósito general
figura 10 indica circuitos LSI empleados comúnmente en máquinas de fax.
Diagrama a bloques de un modelo típico
En la figura 11 mostramos el diagrama a bloques
de un equipo de fax moderno y representativo:
el modelo KX-F780 de Panasonic. Al respecto,
conviene mencionar que para simplificar la
construcción de las máquinas de fax, se ha
buscado la incorporación del control de las funciones de recepción, envío y copiado de documentos en un solo circuito integrado al que
comúnmente se denomina FSP (Fax Standard
Processor o procesador estándar de fax). En este
modelo, dicho circuito integrado se identifica
como IC1 (CPU-ASIC), el cual contiene un convertidor A/D, una sección del control de módem,
el control de impresora, el control de memorias
flash y el de los motores. Vea en la figura 12 la
tarjeta principal, en la cual se aloja este circuito.
IC1 se emplea para la operación general del
aparato e interviene en los siguientes procesos:
•
•
•
•
Control general del fax.
Control del panel de operación.
Control de la cabeza térmica y del CCD.
Ejecución del proceso de imagen.
Además interactúa con otros componentes y secciones como:
• IC2 (ROM). Contiene todo el programa o conjunto de instrucciones para las operaciones
individuales.
• IC3 (RAM estática). Memoria empleada para
almacenar los parámetros principales de trabajo.
• IC4 (flash memory). Se utiliza para accesos
rápidos.
• IC5 (módem). Ejecuta la modulación y demodulación para el fax y la comunicación digital
telefónica.
• IC6. Ejecuta la codificación y decodificación en
la comunicación digital telefónica.
• Sección de lectura (read section). Está compuesta por un arreglo de LED’s como fuente de
luz y por un sensor de imagen CCD para la
lectura y transmisión del documento.
• Cabeza térmica (thermal head). Contiene los
elementos de la cabeza para la impresión de la
imagen en matriz de puntos.
• IC7 e IC8 (motor driver). Controladores de los
motores de transmisión y recepción.
• IC9 (reset circuit). Provee un impulso de reinicio
para los chips más importantes, a fin de reinicializar el sistema.
• Sección de sensores (sensor section). Contiene
todos los sensores del fax: los de alimentación
de papel, sensor de lectura, sensor de corte, etc.
• Switching power. Suministra niveles de +5V y
+24V para la operación del equipo.
Recomendaciones para el mantenimiento
del equipo
Dado que en la mayoría de los casos el fax se
considera una herramienta de trabajo, es indispensable hacer una detección rápida de los problemas y fallas que la máquina pudiese tener.
Afortunadamente, los equipos modernos por lo
general están dotados de sistemas de diagnóstico
que facilitan la tarea al especialista, e incluso al
mismo usuario.
Además, por su misma construcción, existe
la posibilidad de sustituir las tarjetas que estén
fallando para no tener que retirar mucho tiempo
al aparato de su operación, e intentar posteriormente la reparación a nivel de componente. Precisamente, funciones vitales como la compresión
y reconstrucción de datos, la exploración, la
7
Diagrama general a bloques
de una máquina KX-F780 de
Panasonic
Figura 11
8
Figura 12
Tarjeta principal
Tarjeta de interface encargada de las comunicaciones
grabación, etc., se alojan en tarjetas o en componentes claramente identificables.
Soluciones a problemas sencillos
Existen ciertos problemas que se pueden resolver
de forma sencilla, incluso por parte del mismo
usuario, y esto se puede conseguir observando
los mensajes que se despliegan automáticamente en el display del equipo de fax. Tomaremos
como referencia el modelo KX-F780, el cual, al
detectar algún error en el funcionamiento, muestra alguno de los siguientes mensajes:
• CALL SERVICE: indica que se está usando de
manera errónea.
• CHECK COVER: avisa que la tapa posterior está
abierta. Cerrándola adecuadamente desaparece el mensaje.
• CHECK DOCUMENT: el documento no se está
alimentando de forma correcta. Se requiere
insertar nuevamente el documento. En caso de
que esto ocurra con frecuencia hay que limpiar
los rodillos de alimentación que están dentro
de la unidad. Si después de esto el problema
persiste, es necesario ajustar la presión con que
los rodillos jalan el documento.
• CHECK MEMORY: la memoria ha sido borrada
(teléfonos, parámetros, etc.) y, por lo tanto, hay
que reprogramarla.
• MECHA ERRORS: aparece cuando se presenta
un error mecánico. Esto se resuelve abriendo
la tapa posterior del fax y volviendo a colocar
el papel.
• MEMORY FULL: no hay espacio en la memoria
para guardar el mensaje. Hay que borrar los
mensajes almacenados.
• NO RESPONSE: la unidad receptora (fax
remoto) esta ocupada o se le terminó el papel.
Intente nuevamente.
• NO TEL GREETING: el mensaje de saludo de
fax no ha sido bien grabado. Grabe el mensaje
de forma correcta.
• OUT OF PAPER: la unidad está sin papel para
la recepción de documentos. Será necesario
colocar de forma adecuada un rollo.
• PAPER JAMMED: el papel para la recepción de
documentos se atoró en la unidad. Hay que
retirar los residuos que pueda haber.
• REDIAL TIME OUT: la unidad receptora está
ocupada o se encuentra sin papel. Intente
nuevamente.
• TRANSMIT ERROR. Ocurrió un error durante
la transmisión. Intente de nuevo.
Problemas de mayor complejidad
Como cabe suponer, existen diferencias y similitudes en el diseño electrónico y en los circuitos
utilizados entre aparatos de distintas marcas o
modelos. Lo importante para quien pretende dar
servicio a estos aparatos, es que siga una serie
de pasos ordenados en la detección de fallas y que
utilice la información con que cuenta (manual
de usuario, manual de servicio del aparato, etc.)
Específicamente, los problemas que se mencionaron en el apartado anterior, son situaciones
comunes que se presentan al enviar un documento, pero ¿qué hacer cuando no aparece
ningún mensaje en el display, o cuando incluso
ni el aparato enciende? Las recomendaciones
son las siguientes:
9
1) Primero debemos estar seguros que el cable
de alimentación está bien conectado, tanto
en el contacto de CA como en el propio
aparato
2) Una vez que estamos seguros que le llega
corriente eléctrica al aparato, debemos observar lo que sucede en el display, de aquí puede
ocurrir lo siguiente:
• El display enciende de forma tenue o encienden
todos los segmentos del LCD, formando un
recuadro oscuro. Necesita revisar la sección
digital del aparato.
• Si el LCD de plano no enciende, significa que
la línea de alimentación para el propio display
está abierta o existe algún corto circuito. Debe
revisar la sección digital.
• Si el LCD enciende de manera correcta (normalmente aparece la hora) y no muestra algún
síntoma similar a los ya descritos, puede
orientarse por la información de la tabla 3.
Si se presenta alguno de los síntomas anteriores, tendremos que remitirnos a cada una de
FUNCION
SINTOMA
Impresió n
• Imagen sesgada
• Imagen distorsionada
• Línea lateral, blanca o negra en la
impresió n
Alimentació n
automática de
documento (ADF)
•
•
•
•
No alimenta
Papel atorado
Alimenta ("jala") más de un documento
Sesgo
Alimentació n manual
del documento
•
•
•
•
No alimenta
Papel atorado
Alimenta más de un documento
Sesgo
Sonido mecánico
(anormal)
• Se presenta un sonido fuera de lo
común mientras copia o imprime.
Cutter (CORTE)
• No se puede cortar el documento
Fuente de
alimentació n (power
supply)
• Presenta voltajes de salida anormales
Panel de operació n
• No acepta las funciones de las teclas
Sensores
• Se muestra PAPER JAM
• Se muestra CHECK COVER
Comunicaió n
Telé fono / fax
•
•
•
•
No se puede comunicar el fax.
Se muestra un có digo de errores
No se puede hablar
El tono DTMF no está operando
Tabla 3
10
las secciones que controlan la función que presenta la respectiva falla.
Soluciones a algunos de estos síntomas
Si llega a percibir algún sonido anormal durante
la función de copiado o durante la impresión de
un documento, podemos recurrir al diagrama de
flujo indicado en la figura 13, el cual corresponde
a un método recomendado por Panasonic. Dicho
procedimiento sigue una lógica que bien puede
aplicarse en equipos de otras marcas y modelos;
pero todo caso, la información de la que usted
disponga puede ser más valiosa, y el sentido
común también.
Sección de comunicaciones
Durante la recepción, pueden existir defectos en
la impresión ocasionados por una conexión
defectuosa a la línea telefónica, lo que está directamente relacionado con la sección de comunicaciones. Esta sección es muy importante para
la correcta operación del fax, ya que la transmisión o recepción de documentos es la razón
de este aparato.
Si el problema se refiere a la impresora (cabeza térmica), es decir, que el documento no se esté
imprimiendo de forma adecuada, podemos hacer
esta evaluación: si al recibir los documentos unos
se imprimen bien y otros no, existe un alto porcentaje de probabilidad de que el problema esté
en las tarjetas digital y de módem, además del
bus que hay en la tarjeta analógica. De acuerdo
con esto, podemos encontrar tres situaciones:
1) No hay salida impresa, es decir el papel no
sale del equipo. Una posible causa de esto es
que la señal transmitida no se ha recibido. Si
el tono DTMF no se escucha y determinamos
que no es problema de salida audible (problemas en la bocina), entonces es muy probable
que exista alguna avería grave en el módem,
teniendo que ser reemplazado. Pero si el tono
se escucha, entonces el problema está en el
camino que recorre la señal. Si se presenta
otro problema podemos recurrir al siguiente
diagrama de flujo correspondiente a la figura
14 (sección de facsímil), el cual también es
un método recomendado por Panasonic.
2) Si la imagen impresa está fuera de orden,
entonces puede estar ocurriendo que ha sufrido un error en la comunicación o que la señal
se cortó durante la recepción.
3) Si la imagen se cortó a la mitad, bien puede
ser un problema de conexión generado por
algún defecto en los circuitos del equipo, pero
también existe una alta probabilidad de que
la causa sea provocada por el usuario. Intente
comunicarse marcando nuevamente o intente
comunicarse a una velocidad de 4800 bps o
incluso menor.
Recomendaciones generales
Estas son algunas recomendaciones para mantener el buen funcionamiento de una máquina
de fax:
1) Mantenimiento periódico. Revise con regularidad el equipo; de ser necesario, limpie las
partes que tengan polvo o cualquier otra impureza que haya en su interior.
2) Verificación de averías. Cerciórese de que no
haya síntomas de fallas; de haberlas, trate de
determinar la causa. Si la máquina aún puede
utilizarse, efectúe una autoprueba o una prueba de comunicaciones.
3) Revisión del equipo. Haga una autoprueba o
una prueba de comunicaciones, a fin de determinar si el problema se origina en el transmisor o en el receptor de la línea telefónica.
4) Determinación del origen del problema. Establezca las posibles causas del problema, con
base en las autopruebas.
5) Reparaciones. Repare o reemplace las partes
defectuosas, y trate de determinar las causas
de la avería para que ésta no vuelva a ocurrir.
6) Confirmación del funcionamiento normal de
la máquina. Una vez realizadas las reparaciones que hayan sido necesarias, haga diversas pruebas de uso normal y una autoprueba
Cuando se presenta un sonido anormal durante la operación de copiado
o de impresión de un documento, siga este procedimiento.
En el elemento conductor
del documento
Alternancia en
la fuente
Revise la sección
guía de conducción
del documento
Asegúrese que el engrane
guía no esté dañado, que no
hayan entrado objetos extraños
o que existan instalaciones
incorrectas.
Fin
No
En la sección
de impresión
No
OK
Verifique la unidad
guía-salida
Sujete la guía-salida y verifique que
el elemento de transporte se puede
mover con la mano.
¿Vuelve a
suceder?
Sí
Reengrasado
No
Repare, limpie
o cambie la
pieza anormal
Sí
No aplique mucha
grasa en otras partes
¿Contacto?
Sí
Verifique que las piezas de la
cabeza térmica, la guía de página,
el rodillo para papel, etc., estén
correctamente adaptadas y proceda a
arreglar o cambiar la pieza anormal.
Arregle / cambie la
pieza anormal
Conducción del papel para grabación.
Revise la sección de conducción.
¿Anormal?
No
¿Vuelve a
suceder?
Sí
Cambie el engrane
y el chasis
No
Fin
Asegúrese que el engrane guía no esté dañado,
que no hayan entrado objetos extraños y que el resorte
del engrane del péndulo éste correctamente colocado.
Revise las otras secciones de rotación,
operaciones y secciones de oscilación, y
proceda a reparar o cambiar la pieza anormal
Sí
Arregle o cambie la
pieza anormal
Figura 13
11
Figura 14
Sección defectuosa de facsímil
(problemas en la transmisión)
Mensaje en display
Problema TX
Sí
¿Se oprimió la tecla STOP?
No hay problema
No
¿Papel atorado?
Sí
• Se requiere servicio.
• Sección de panel de operación.
No
¿Sólo pasó parte
del documento?
Si
Sección ADF
No
Aunque pasó todo el documento,
el resultado es erróneo
No
Sí
Oprima suavemente el sensor de lectura y
luego suéltelo para que suba de inmediato
OK
Limpie el rodillo de separación
con un paño húmedo. Intente de nuevo
No alimenta ni siquiera una página
Sección ADF
NG
Reemplace el rodillo de
separación por una pieza nueva
o prueba de comunicaciones, para confirmar
que la máquina se encuentra funcionando de
manera adecuada.
7) Registro de referencias. Para futuras reparaciones, ya sea en el mismo aparato o en otros,
12
NG
• Se requiere servicio.
• Asegúrese que el
sensor esté correctamente
instalado.
es recomendable mantener un registro con
fechas y tipo de trabajo realizado de nuestras
experiencias. Así podremos llevar un control
de los tipos de fallas más comunes y hacer un
diagnóstico mas rápido y certero.
ESTEREOFONIA
Y MULTIPLEXAJE
DE AUDIO EN
TELEVISION
Leopoldo Parra Reynada
Aunado a los avances en los
receptores de TV color, como la
integración del control remoto,
funciones y despliegue de datos
en pantalla, cinescopios planos y
cada vez más grandes, efectos
digitales en pantalla, etc., se
encuentra la estereofonía. ¿Cómo
fue posible el manejo electrónico
de una señal de audio con dos
canales sin alterar el estándar
NTSC? De ello hablaremos en el
presente artículo.
Introducción
A pesar de los avances evidentes que ha alcanzado la tecnología de la televisión, aún seguimos
utilizando el estándar desarrollado en la década
de los 40´s por el Comité Nacional de Sistemas
de Televisión, mejor conocido por sus siglas en
inglés: NTSC.
Y no obstante las prestaciones que se le han
añadido a esta serie de normas, hasta mejorar
de manera sustancial la calidad de las imágenes
obtenidas, existe un punto después del cual la
señal recibida llega a su límite y ya no es posible
incrementar más la resolución y fidelidad de las
mismas. No es el caso del audio, el cual ha pasado de ser una simple frecuencia monofónica a
un sistema de transmisión de audio multiplexado
en estéreo. Qué es este método y cómo se lleva
a cabo dentro de un receptor de televisión moderno, es precisamente de lo que nos ocuparemos en este artículo.
1
Un repaso a la señal de
audio convencional
Señal de video NTSC original, con la información
de imágen extendiéndose desde 0 hasta 4.25 Mhz
y el audio montado en una frecuencia de 4.5 Mhz.
Para ubicarnos en el tema del audio en televisión,
y notar claramente las diferencias que existen
entre el audio monofónico tradicional y la transmisión en estéreo, hagamos un rápido recordatorio de la forma en que se incorporó el audio
en el sistema original de televisión NTSC.
Cuando se creó el formato NTSC, los diseñadores del sistema tuvieron que considerar una
cuestión técnica que podía causar ciertos problemas en el manejo de las frecuencias: el espectro sonoro que es capaz de escuchar el hombre,
el cual va de los 20 Hz hasta los 20,000 Hz; si a
este ancho de banda se le trata de manejar de
forma directa, causaría serias interferencias con
la señal de imagen. Veamos.
En figura 1 podemos apreciar unas gráficas
en las que se muestra el espectro audible y el
espectro correspondiente a la señal de video; es
claro que si se montara directamente el audio
en la información de video, el sonido ocuparía
una zona insignificante aunque podría interferir
con las señales de baja frecuencia del propio
video y, por consiguiente, afectaría la calidad de
la imagen obtenida en el punto de recepción.
Esto es especialmente crítico, debido a que
las bajas frecuencias de video son las que representan grandes áreas dentro de la imagen (un
cielo azul despejado, una pared de un solo color
Amplitud
Espectro de la banda de audio
Amp
A
Frec.
B
20 Hz
20.000 Hz
Amp
Frec.
Banda de audio
dentro de la señal de video
2
4.25 Mhz
Figura 1
Figura 2
4.5 Mhz
Información de audio
Información
de video
Frecuencia
4.25 Mhz
4.75 Mhz
de fondo, etc.); en este caso, el audio enviado
en banda base podría ocasionar que el tono de
estas áreas cambiara siguiendo la amplitud del
sonido, lo que obviamente se traduciría en una
imagen muy desagradable.
Ante ese panorama, la información de audio
se colocó en un punto del espectro donde no
interfiriera con el ancho de banda del video, quedando modulada de tal forma que ocupara la zona inmediatamente superior en frecuencia a la
información de imagen (figura 2); esto es, se moduló en frecuencia (FM) con una portadora de
4.5 MHz y con un ancho de banda de 0.5 MHz, lo
que significa que en su extremo inferior el audio
apenas toca el límite de 4.25 MHz del video y en
su parte superior alcanza como límite máximo
4.75 MHz.
Combinadas las informaciones sonora y de
imagen, el conjunto está listo para enviarse hacia
los circuitos de transmisión y, por último, a la
antena emisora, de la cual viaja por medio de
ondas electromagnéticas hasta las antenas receptoras de los televisores ubicados en el área
de alcance de la estación.
Como ya sabemos, la señal recibida por la antena es sintonizada por el bloque respectivo, el
cual la expide en forma de frecuencia intermedia
y, dentro del bloque del mismo nombre, se filtra
y demodula de tal forma que a su salida se tiene
separada la información de video y la de audio,
para entonces dirigirse cada una a sus procesos
correspondientes.
A su vez, la señal de audio monoaural recibe un proceso que en realidad es muy sencillo.
En la figura 3 se muestra el diagrama a bloques
W601
8z
117v
Z201
4.5Mhz
L202
1.0
C607
.001
R609
560
17
18
21
20
19
28
27
8
11
25
5
4
R118
9.8 V #
3.6V LA7520
3.6V
3.6V
2.8V
2.8V
4.1V
4.1V 11.7V 4.6V 4.2V
270
9
5.1V 22
4.1V
IC101
VIF-SIF
R107
4.1V 8.3V
6.9V
2.1V .2V
3.5V 3.5V
5.6V
2.8V
4.7V 7.3V 11.7V
2.7V
2.8V
R177
1500
10
13
14
12
29
16 15
30
1 7
24
23
3
2
26 6
2700
C110
C604 C602
R102
11
5pF
R608
27pF
12.3v
.01
1500
NPO
C104
R607
N220
C653 5600
VR101
.001
220
R603
(.001)
10µF
C151
C651
AGC DELY
Z602
56
.47µF
220µF
10k
4.5Mhz
C605
.022
11
Filter
C107
R108
L105
12.3v
R606
C108
015
1000
2200
068
C652
100v
63v
4.7µF
R616
150k
C654
10 µF
C105
.001
R601
220
R611
2700
N220
L601
1.0
filter
C114
27OpF
L 171
C113 R 111
1000
22pF
NPO
L 104
R110
2200
C603
.01
Filter
2
#
R613
12k
1w
C606
R614 .001
1000
500v
R615
68k
43.3v
.5v
R610
330
C601
27pF
C608
47pF
R602
1000
Z601
4.5Mhz
12.3v
#
R612
180
1w
KSC2330Y
audio out
O602
D601
1N4148
C656
10µF
+
KSC2330Y
O601 audio out
C655
4.7µF
2 160v
160V
C657
3.3µF
112
3
#
PA11
T601
1.3 1 PA11
Figura 3
de una etapa de audio monoaural incluida en un
televisor en color típico: un Samsung modelo
TC9895TB (Chasis CKA50V). Puede ver que la
señal proveniente del sintonizador entra por la
terminal 9 de IC101 (LA7520), el cual es un circuito integrado donde se llevan a cabo las funciones de FI, detección de video y detección de
audio, de tal modo que en su terminal 5 ya se
expide procesada la señal de audio monoaural
que se recibió, junto con la imagen. Observe que
esta señal se dirige hacia una configuración
amplificadora formada por dos transistores tipo
NPN, en donde se le da la amplificación final y
se envía hacia un transformador de acoplamiento, en cuyo secundario encontramos, finalmente,
la bocina que transforma la señal eléctrica en
ondas sonoras.
Es evidente la sencillez del sistema de audio
monoaural. Veamos ahora las adaptaciones que
tuvo que sufrir el componente de audio para
aceptar la incorporación del sonido estéreo y
alguna otra información adicional.
Audio estéreo múltiplex (MPX)
en la televisión moderna
A pesar de que durante casi 30 años el audio
monoaural cumplió satisfactoriamente con los
fines para los que fue creado, en la década de
los 80´s las compañías transmisoras y los fabricantes de televisores plantearon la posibilidad
de incluir la modalidad de audio estereofónico
en los receptores de TV.
De este modo, los integrantes del NTSC se
reunieron con diversos fabricantes de televisores a nivel mundial y con las principales cadenas televisoras de Estados Unidos y de otros países (como Japón, también afiliado al NTSC), para
que de común acuerdo se rediseñara el formato
que habría de incluir la transmisión del audio
estéreo y, de ser posible, algunos otros datos
adicionales.
Como resultado, se decidió utilizar la técnica de “audio múltiplex estéreo”, lo cual llevó a
repartir el ancho de banda disponible para la
transmisión del audio, de manera que pudiera
incorporarse la información de un segundo canal
sin que se perdiera compatibilidad con los recep-
3
Figura 4
Portadora
Piloto
L+R
Amp.
L-R
L-R
19 Khz
38 Khz
Frec.
Estación FM-estéreo
tores existentes. Esta técnica se inspiró en el
formato que se sigue hasta nuestros días para el
manejo de las señales de radio FM-estéreo, con
el cual seguramente está usted familiarizado. De
cualquier manera, como recordatorio, en la figura 4 se muestra gráficamente en qué consiste
dicho proceso.
En esta figura encontramos, alrededor de la
frecuencia de modulación, una banda (R + L) que
combina el sonido de los canales derecho (R, por
right) e izquierdo (L por left); a continuación de
esta banda se observa una frecuencia única a la
que se le denomina “piloto”, y todavía más allá
encontramos otra banda de frecuencias donde
nuevamente se han combinado las señales de los
canales L y R, pero ahora como una resta (L - R).
Bajo tales circunstancias, si una persona
posee un receptor FM monofónico, simplemente
se recupera la primera banda de frecuencias y
por la única bocina del radio salen combinados
ambos canales de audio (L + R). Pero si posee un
receptor estéreo, el aparato podrá detectar si una
estación de FM está transmitiendo en estéreo,
con sólo localizar la señal del piloto; si no la encuentra, significa que dicha estación sólo transmite en monoaural; pero si el piloto existe, lógicamente se debe a que la transmisión es estereofónica (y entonces pueden recuperarse ambos
canales).
Para llevar a cabo el proceso de recuperación
de audio estéreo, se recupera (demodula) de forma independiente la señal (L - R) y se hace pasar
junto con la señal (L + R) a través de una matriz
de suma y resta (figura 5). Determinamos, al momento, que de la suma de ambas señales se obtiene tan sólo la señal del canal izquierdo (L), y
que la resta de las mismas da como resultado
sólo la señal del canal derecho (R). Mediante este
sencillo método es posible transmitir una señal
estereofónica, guardando una total compatibilidad con los receptores que no son capaces de
manejar dos canales de audio independientes.
Ahora bien, el método que se aplica en televisión para conseguir la transmisión del audio en
estéreo es básicamente el mismo; en efecto, puede advertir en la figura 6 que inmediatamente a
los costados de la frecuencia de portadora de 4.5
MHz, se encuentra la información de los canales
de audio izquierdo y derecho combinada por
suma (L + R), extendiéndose hasta una frecuencia
de 15 KHz; y en la frecuencia de 15.734 KHz (frecuencia H), encontramos una señal portadora
que sirve como “piloto”.
En un televisor con audio estéreo, al sintonizarse un canal y, por ende, al demodular el audio, un circuito especial monitorea la presencia
de la señal piloto; si la detecta, interpreta que
ese canal envía su señal con audio estereofónico
incluido, en cuyo caso lo indica al usuario por
Matriz
LPF
L+R
L-R
Amp.
+
L
Amp.
-
R
L-R
HPF
Demod
Figura 5
4
Figura 6
50
Estéreo
(L-R)
Estéreo
(L-R)
25
Second audio program
15
5
3
0
Mono
estéreo
(L+R)
fH
15.7342 KHz
Telemetría
2fH
3fH
31.4684 KHz
4fH
5fH
78.671 KHz
6fH
6.5fH
102.2723 KHz
Frecuencia de la banda base (fH=15.7342 KHz)
medio de un LED o un despliegue en pantalla,
de modo que sea él quien decida si desea escuchar el sonido en estéreo o en monofónico (hay
receptores de TV que al detectar el piloto, de forma automática se colocan en modo “estéreo”);
en cambio, si en una estación de televisión no
se detecta dicha señal piloto de 15.734 KHz, es
indicación de que el audio que se recibe tan sólo
es monofónico.
Arriba de la señal piloto se encuentra la información de los canales izquierdo y derecho, y
también están combinados no por suma sino por
resta (L - R). Al pasar ambos conjuntos de información [(L + R) y (L - R)] por un circuito que las
suma y por otro que las resta (figura 7), se obtiene
en la salida por un lado la señal del canal
izquierdo y por otro la del derecho.
Una vez recuperados ambos canales, cada
uno se maneja de la misma forma en que se
procesa una señal monoaural común, la cual se
filtra, amplifica y envía a los altavoces respectivos para su salida en forma de ondas sonoras.
Para aclarar este punto, en el apartado siguiente analizaremos un circuito de recepción
de audio MPX estéreo. Pero antes veamos en qué
consiste la modalidad SAP (Second Audio
Program o programa de audio secundario), cuya
señal correspondiente se mostró en la figura 6.
Hay naciones o regiones geográficas en las
cuales viven varios grupos de población que
hablan distintos idiomas; por ejemplo, en el
estado de California, en Estados Unidos, un
elevado porcentaje de los habitantes tiene como
lengua principal el español, lo que se convierte
en una barrera que puede impedir que esas
personas sintonicen canales en inglés.
Para enfrentar esa situación, cuando se formalizó el método para la transmisión de TV con
audio estéreo, también se incluyó la posibilidad
de enviar una segunda señal de audio distinta
de la principal, con el objeto de que, por ejemplo,
el audio básico se enviara en inglés, pero se pudiera transmitir el mismo programa doblado al
español a través de la banda SAP. En tal caso, el
televisor cuenta con un circuito integrado especial capaz de procesar el audio MPX, lo cual significa que si el receptor capta la presencia de la
información correspondiente al audio secundario, el usuario solamente tiene que presionar
una tecla para elegir el idioma en que desea
escuchar un determinado canal.
Con ese estándar, los circuitos en el receptor
actúan de la siguiente manera: en primer lugar,
reciben la información de audio que ya viene en
“banda base” desde el bloque de FI; buscan (y en
su caso, detectan) la señal piloto de 15.734 KHz.
De ser encontrada, rastrean y demodulan la
banda correspondiente a la resta de los canales
Piloto
+
Amp.
L-R
L
L-R
Amp. Potencia
L+R
Detector
piloto
Demodulador
L-R
Amp.
R
-
Figura 7
5
6
MTS
IC2201 AN5819K
I2C
VCJ
1C101 AN5165K
L+R
Demod
NP
If
Tuner
19
Saw
20
33
VIF
DET
28
SCL
SDA
Pilot
filter
Stereo
filter
SIF
DET
24
12
SAP
Demod
VCA
L-R
Demod
25
SAP/
L-R
SW
Noise
Det
X201
26
MATRIX
A-Board
3
2
6
DBX
R
L
Video
NP
28
Sound AGC
IC2451 AN5285K
A 1-7 X 1-7
Audio Amp
IC2301 AN7147N
Audio-Control Surround
IC2321 CXA2021S
Audio TV/AV SW
IC2402
For NA6D Chassis
13
Off
L
1
Ai
Sound
X1-3
3
ON OFF
4
10
L
L
A 1-8 X 1-8
1
2
12
5
8
8
9
BASS
VOL
TRE
BAL
SURROUND
+
11
10
6
SP-4
X1-4
A1-3
1
+
2
9
11
I2C
3
AV1-R
11
8
Q 2405
Q 2406
V1:H
5
Audio
Out
3
H
L
Audio
Out
R
V1:H
V2:L
R
X-Board
FOR NA6D chassis
5
L
Vol
L
L
Q2403
Q 2404
6
4
9
1
ON OFF
V2:L
AV2-L
AV2-R
7
Aidio
In
3
H
4
IC2304
SP-4
5
R
Vol
9
1
L
IC2303
FOR NA6L chassis
SP-1
Figura 8
9
SP-1
Mute
12
14
12
12
AV1/AV2 SW
IC3031
AV1-L
7
5
R
R
On
14
-
22
Off
R
A1-3
3
On
7
NP
16
15
L y R, para posteriormente pasar tanto dicha
señal como la recuperada de la banda de L + R
por la matriz de suma y resta, de donde finalmente se obtiene el audio estereofónico.
En el caso específico de la información de SAP,
el receptor también busca la señal en dicha
banda de frecuencias; en caso de detectarla, lo
indica al usuario para que, si así lo desea éste,
conmute entre el audio estéreo y el SAP. Dado
que el audio SAP es monofónico, no hay ninguna
separación de componentes.
Etapa de audio MPX estéreo típica
Como reafirmación a lo dicho anteriormente, en
la figura 8 se muestra el diagrama a bloques de
la sección de audio de un televisor Panasonic
con chasis NA6D/L, capaz de recibir e interpretar
la información de audio MPX estéreo SAP.
Notamos que la señal de TV llega a través de
la antena hasta el bloque sintonizador, donde
se selecciona el canal que se desea recibir; la
señal resultante se envía a través del filtro SAW
hacia el bloque FI, y en éste se demodula la información de video compuesto y se envía hacia su
proceso respectivo; sin embargo, parte de esta
señal a la salida del detector de VIF atraviesa un
filtro que deja pasar tan sólo la banda alrededor
de 4.5 MHz (componente de audio), mientras que
la señal resultante, luego de pasar por un detector de señal de sonido (SIF detector), es finalmente enviada hacia el circuito encargado del procesamiento de audio.
Esta señal entra por la terminal 12 y llega hasta un amplificador controlado por voltaje (VCA),
el cual hace una función de AGC o amplificador
de ganancia controlada. La salida de este bloque
llega simultáneamente a tres etapas internas;
veamos el recorrido de cada una de ellas.
En primer lugar, la señal se envía hacia un
“filtro estéreo”, que deja pasar únicamente
aquella porción de señal que corresponde a las
señales L + R y L - R, eliminando las componentes
superiores en donde viene la información de
SAP; a su salida encontramos un filtro de piloto,
que se encarga de detectar la señal piloto que
avisa al receptor si la señal que está llegando
viene codificada en estéreo o es monoaural.
También llega al demodulador L + R, donde se
recupera la información de audio monoaural (L
y R combinados), pero también pasa por un
demodulador L - R, donde se obtiene el componente indispensable para la decodificación del
sonido estereofónico. Estas dos señales llegan
hasta un circuito matriz, donde se hacen las sumas y restas necesarias para que a su salida se
tengan las señales de audio L y audio R que irán
hacia la etapa de amplificación de potencia.
Siguiendo otro camino de salida del VCA, encontramos al demodulador de señal SAP, el cual
recupera exclusivamente la banda en donde se
incluye el audio en un segundo idioma. Esta
señal se envía hacia un switch conmutador entre
la señal L - R y SAP (mismo que está controlado
directamente por el microcontrolador del televisor) y se envía hacia el circuito matriz. Este
circuito “sabe” que cuando el microcontrolador
selecciona la señal SAP, debe darle prioridad a
este audio, expidiéndolo por sus salidas L y R,
de modo que la señal estéreo no interfiera con
el audio secundario. Finalmente, la última salida
del VCA se dirige a un detector de ruido, que es
capaz de cancelar la operación del demodulador
de SAP (la señal SAP no funciona adecuadamente si la recepción de la señal de TV es demasiado
ruidosa), limitando al televisor a utilizar exclusivamente la señal de audio principal.
Las salidas L y R se envían a un circuito amplificador de audio AGC, a un bloque selector de
entradas (audio de sintonizador o externo) y
llegan al circuito de control de audio, donde se
define el volumen, el nivel de bajos y agudos, el
balance entre bocinas y el efecto surround (todo
esto lo controla el microcontrolador, siguiendo
las instrucciones del usuario); finalmente, esta
señal se envía hacia el amplificador principal de
audio que le da la potencia adecuada para enviarse a las bocinas, donde la señal eléctrica se
transforma en el sonido ambiente que acompaña
a la señal de video.
Como pudo apreciar, este proceso es mucho
más complejo que el de la etapa de audio monofónico; afortunadamente para el técnico en electrónica, casi todos estos manejos se hacen dentro
de un circuito integrado único, lo que simplifica
el diagnóstico y la reparación.
7
CONSTRUYA UN
CIRCUITO
PROBADOR DE
FLY-BACKS
José Luis Orozco Cuautle
[email protected]
En este artículo iniciaremos con
algunas explicaciones generales de
cómo funciona la etapa de barrido
horizontal, a fin de que usted
ubique la función que cumple en
un televisor y tenga una idea más
clara de la importancia del circuito
probador de fly-backs que le
sugerimos que construya. Dicho
circuito es muy barato, fácil de
construir y utilizar, y de gran
utilidad en el servicio a televisores
modernos. Este montaje ha sido
probado y ha demostrado su
eficacia, por lo que si usted lo
construye, tendrá en su taller una
herramienta muy valiosa.
Advertencia importante
En el presente artículo se describe cómo fabricar
un circuito para probar el funcionamiento del
transformador de salida horizontal, mejor conocido como fly-back. Seguramente es de su conocimiento, que este dispositivo maneja una tensión muy elevada, por lo que conviene tener mucha precaución en su manejo para no sufrir una
experiencia muy desagradable; de hecho, se recomienda que las pruebas que aquí se indican
sólo sean llevadas a cabo por personal con experiencia en el servicio a televisores. Si usted es
estudiante, le recomendamos que solicite asesoría a sus profesores, tanto para el armado como
para el manejo del probador.
También le recomendamos construir el circuito tal y como se le indica, y que no omita tanto el
fusible de entrada como el interruptor del tipo
push button que se utiliza para activar al probador
Ni el editor ni el autor aceptan cualquier responsabilidad por el mal uso de este circuito.
1
Ubicación de la etapa de barrido horizontal
Figura 1
En términos generales, los procesos básicos que
se efectúan en un televisor son únicamente dos:
1) El tratamiento de la señal de video compuesto
que se recibe de la transmisora (ya sea por
cable o por ondas electromagnéticas), para
reconstruir las imágenes con su correspondiente audio a partir de una señal eléctrica.
En estos procesos intervienen las secciones
de sintonía, FI, separador Y/C, proceso de luminancia, proceso de crominancia, amplificadores de color y cinescopio; además de las
etapas correspondientes a la recuperación del
audio asociado.
2) La generación de pulsos y barridos auxiliares,
que permiten que la imagen se despliegue
efectivamente en la pantalla. Si solamente se
modularan los haces en el cinescopio con la
señal de video, pero no se contara con los
barridos para explorar la pantalla, lo único que
se observaría sería un punto cambiando de
intensidad, pero no imágenes (figura 1). Para
estos procesos intervienen las secciones de
sincronía horizontal y vertical, y sus respectivas etapas de salida.
Expedición de una
señal de video en
pantalla pero sin
barridos
Sólo hay
barrido horizontal
Expedición de una
señal de video,
combinada con barrido
horizontal y vertical
En este artículo iniciaremos con algunas explicaciones generales de cómo funciona la etapa
de barrido horizontal, para comentar después las
fallas que se presentan comúnmente en el flyback y presentar un circuito que permite compro-
La señal de un canal de TV se recibe en la antena
El canal deseado se sintoniza (etapa sintonizador)
Audio
El audio se procesa, filtra amplifica y
expide por las bocinas (etapa audio)
Se recupera la información de audio y video (etapa FI)
Video
Se selecciona la entrada de audio y video deseada y se
separa Y/C (selector de entradas y separador Y/C)
C
Y
Sync
Se separa la información
de sincronía de Y (Sep. sync)
La información de luminancia se procesa y adecua
para su expedición en pantalla (etapa de proceso Y)
Sync H
Sync V
Se generan los barridos
verticales (Sync V)
Se amplifica para aplicarse
al yugo (Salida V)
2
Las informaciones Y-C se combinan
para amplificarla al cinescopio (placa
base del cinescopio)
Se generan los barridos
horizontales (Sync H)
Se amplifica para aplicarse
al yugo y al FBT (Salida H)
FBT
Yugo V
La información de crominancia se demodula
y mezcla hasta recuperar sus componentes
RGB (etapa de proceso C)
Yugo H
Cinescopio
Alto voltaje
Figura 2
bar la operación de este elemento. Si usted quiere
hacer un estudio más detallado de la sección de
barrido horizontal, le sugerimos que consulte el
fascículo 11 del Curso Práctico de Televisión a Color Moderna, editado por Centro Japonés de Información Electrónica.
En principio, para que ubique el proceso
electrónico al que nos referiremos, consulte la
figura 2.
Cabe señalar que la sección de barrido horizontal, y específicamente la salida horizontal,
además de la importancia que tiene en el despliegue de las imágenes, desde siempre se le ha utilizado como señal generadora del voltaje necesario para que funcione el tubo de imagen, produciendo tanto el alto voltaje de ánodo, como las
tensiones necesarias para las rejillas aceleradoras y de enfoque; y en épocas más recientes,
también se le ha utilizado como complemento
de la fuente de poder, generando en su salida
múltiples tensiones que sirven para alimentar
diversos circuitos del televisor.
Estudiemos primero cómo se genera la señal
de barrido horizontal, y enseguida las funciones
adicionales citadas.
Esta señal nace en la etapa conocida como
jungla o circuito T, donde un circuito oscilador
produce una señal de muy alta frecuencia que
se aplica en circuitos divisores para obtener una
frecuencia de 15,734 Hz (casi siempre se utiliza
como señal base la misma oscilación del cristal
de 3.58 MHz, necesario para demodular la señal
de croma), la cual se inyecta en la base del transistor excitador horizontal (H-drive), marcado
como Q502 en el diagrama que hemos tomado
como ejemplo, que corresponde a un aparato
Sony (figura 4). Una vez que es amplificada la
señal por este transistor, es aplicada al transistor
Q591, el amplificador de salida horizontal, para
de ahí dirigirse al transformador T501.
Ya amplificada la señal de 15,734 Hz, los
pulsos resultantes en el colector del transistor
de salida horizontal se aplican en las bobinas
del yugo, creándose así un campo magnético que
entra en el cinescopio y produce la deflexión del
haz electrónico, generándose así el barrido
correspondiente.
Generación de la señal de
barrido horizontal
El colector de transistor de salida horizontal entrega también su señal al primario del transformador fly-back, el cual cuenta con varios
secundarios de los que se obtienen diversos
voltajes (figura 4):
Para inducir una deflexión del haz en el cinescopio, es necesario que fluya una corriente eléctrica
a través del yugo que se encuentra montado en
el cuello del cinescopio (figura 3).
Yugo de deflexión
Figura 3
Generación de voltajes para polarizar
algunos circuitos del televisor
• 200 Vcd que surgen de la terminal 3 y son rectificados por D505 para proporcionar el voltaje
de polarización de los circuitos excitadores
RGB.
• 1000 Vcd (terminal 1) para polarizar a la rejilla
de aceleración (G2) en el cinescopio.
• 15 Vcd (terminal 8) como voltaje de polarización a los circuitos de deflexión vertical y a
los circuitos correctores de efecto cojín (drive
pinchushion).
• -15 Vcd (terminal 6) para polarizar al circuito
integrado de deflexión vertical.
• 126 Vcd (terminal 6) como voltaje de muestra
para que funcione el módulo PM501, que es el
detector de rayos X.
• 6.2 Vca para el filamento del cinescopio.
3
• Por la terminal HV (high voltage) se extrae el alto
voltaje para polarizar al ánodo del cinescopio.
• Por la terminal FV (focus voltage) se extrae el
voltaje de enfoque para el cinescopio.
• Por la terminal 10 se extrae un voltaje para el
circuito ABL y el circuito PM501 que detecta
un exceso de corriente por el cinescopio.
4
To
X-Ray
Protect
PM501 / 14
D Board
R509
D503
- 15V
R505
6
L502
E Board
C503
HP
CN 123
To
5
Dynamyc
convergence
IC 1501/13
+
R536
9
5
135v
R517
1.2v
R526
CN105
200V 2
R518
101.5v
Q502
H drive
R519
+
L506
R514
To
CRT
ABL to X-Ray
protect
PM501 / 9
F
FV
1
D507
C518
C522
C524
5 H2
4
2
C506 + L503
C511
1000V 1
-0.2v Q591
H OUT
R515
C523
To
CN702
C Board
To
C board
*3.5v
R516
R520
6 H2
3
C517
R330 C525
C547
7
To
CN702
C Board
T502
HDT
R502
C519
D506
C521
D508
13.2V
10
C510
1 H.DY (+)
2 H.DY (+)
3 H.DY (-)
4 H.DY (-)
*Decreases
with
increasing
brightness
C515
Horizontal
centering
and
pincushion
modulation
CN130
ABL
1
to
Y / C Jungle
2
IC301 / 26
1
2
Increases
with
increasing
brightness
CN116
M Board
D512
Figura 4
• Señal HP (terminal 9) para el circuito de enfoque
dinámico.
El fly-back
Como podrá haber notado, el fly-back es un
transformador muy complejo que está formado
13 CN116
H1
HV
H drive
from
y/c jungle
IC 301/37
14
5
8
C512
13 CN131
H2
R510 R501
D502
15V
C501 +
H pulse to
main micon
IC101/PIN47
and
Y/C Jungle IC301/39
14
25Vp-p(H)
C513
M Board
C553
T501
FBT
D504
por las siguiente partes: embobinado primario;
varios embobinados secundarios; diodos rectificadores internos para el alto voltaje, enfoque y
pantalla, si es el caso; resistores divisores para
obtener los voltajes de enfoque y pantalla, si es
el caso; y núcleo de ferrita.
En la figura 5 se muestra el diagrama de un
fly-back con tan sólo un potenciómetro interno,
el cual sirve para obtener el voltaje de enfoque
que se aplica al cuello del cinescopio. Sin embargo, podemos encontrar fly-backs con un segundo
potenciómetro divisor de voltaje, del cual se obtiene el voltaje para la rejilla pantalla o screen
del cinescopio (vea figura 6).
Fallas en los fly-backs
Tomando en cuenta que a este transformador le
corresponde manejar voltajes muy elevados, la
probabilidad de fallas en este elemento es muy
alta. Los tipos de averías más comunes se comentan enseguida.
Primario abierto
Esta falla se detecta simplemente midiendo el
voltaje en el colector del transistor de salida horizontal, en cuyo caso hay 0 voltios, mientras que
por la terminal 2 del fly-back aparece el voltaje
proveniente de la fuente conmutada (135 voltios).
Cuando esto sucede no hay alto voltaje y, por lo
tanto, el filamento del cinescopio no enciende.
Secundario abierto
Cuando algún secundario se abre la falla se presenta de acuerdo al embobinado abierto (no habrá alimentación hacia la etapa vertical, no funcionará el circuito ABL, etc.) En la mayoría de
los casos, sí estará presente el alto voltaje.
Fugas de alto voltaje
Es importante determinar si existe un arqueamiento en el fly-back cuando el televisor está
funcionando, ya que si el cuerpo del transformador se ha agrietado, es posible que se escape el
alto voltaje. Inclusive se percibe un olor a ozono.
Este problema se puede solucionar (si no es
muy grave), colocando un poco de líquido llamado “corona” que es un aislante de alta calidad.
Resistores divisores abiertos o
con falsos contactos
Si usted tiene un televisor con desenfoque y, al
mover el control que se encuentra en el fly-back
observa que la imagen en el cinescopio se define,
pero no del todo, es muy probable que haya un
problema en el circuito resistivo del fly-back.
También, si hay una imagen inestable y al
mover el control de screen en el fly-back la ima-
T501
FBT
6
5
T4401
HVT
9
HV
TO
CRT
4
HV
1
8
Enfoque
2
Screen
3
7
2
4
F
7
FV
8
C
5
3
9
6
1
10
Figura 5
10
Figura 6
5
Figura 7
Hv
B+
Alimentación
Indicador
+Vcc
Oscilador
555
Salida de
oscilación
Fv
Fly-back en prueba
gen se desestabiliza aún más, es factible que el
problema esté en el divisor de screen.
ría la fuente de poder o la misma etapa de salida
horizontal; por ello le recomendamos que haga
lo siguiente:
1) Si el fusible de protección se abre, verifique
que el transistor de salida horizontal no se
encuentra en corto.
2) Verifique que la fuente de alimentación esté
funcionando correctamente.
3) Si tiene duda del fly-back, retírelo del circuito
impreso y conéctelo al circuito probador que
para tal efecto le recomendamos que construya, y cuyas instrucciones le damos enseguida.
Estructura del probador de fly-backs
Diodos de rectificación abiertos y cortos entre
espiras de los embobinados
Estas fallas son muy frecuentes y, en ocasiones,
difícilmente localizables, pues se confunden con
facilidad con averías de otros circuitos, como se-
El probador de fly-back que le estamos recomendando, está formado por una fuente de alimentación, un oscilador, un transistor y un medidor
indicador que puede ser un multímetro analógico.
Diagrama a bloques
Componente Cantidad
T1
1
Descripció n
Transformador 127/24 volts, 0.5 mA, con tap
central
Q1
1
Transistor D-1555 con disipador de calor
R1
1
Resistencia de 15 ohmios a 1/2 watt
R2
1
Resistencia de 8.2 K a 1/2 watt
D1-D3
3
Diodos rectificadores 1N4007
D4
1
Diodo LED
C1
1
Capacitor 1000 Mfd.10V
C2
1
Capacitor 1000 Mfd. 35V
IC1
1
Circuito integrado LM 555
R3
1
Resistencia 10 K 1/2 watt
R4
1
Resistencia 8.2 K 1/2 watt
C3
1
Capacitor cerámico de 0.01 Mfd
C4
1
Capacitor cerámico 0.001 Mfd
R5
1
Resistencia 100 a 1/2 watt
SW1
1
Interruptor "push boton"
*
1
Porta fusible tipo europeo
Diagrama esquemático
En la figura 8 presentamos el diagrama del circuito probador y en la figura 9 el diagrama de circuito impreso. Usted puede fabricar fácilmente
dicha tarjeta, siguiendo los procedimientos que
seguramente ya conoce (en dado caso, consulte
el fascículo No. 1 de la serie Electrónica para Estudiantes, editado por esta casa editorial).
F1
1
Fusible de 0.5 de amp
*
1
Cable de línea con clavija
Instrucciones para el armado
*
1
Caja de plástico
*
1
Circuito impreso de 10 X 5
*
1
Multímetro analó gico que mida una corriente
de 500 ma
*
5
Bornes tipo hembra banana
3
Conectores tipo macho banana (uno rojo y
dos negros)
Instale los componentes en el lugar adecuado
del circuito impreso y efectúe las perforaciones
adecuadas en el chasis de plástico para colocar
el diodo LED indicador, el interruptor, el transformador de poder y los bornes para el medidor de
corriente. Realice las conexiones pertinentes
(figura 10).
*
Tabla 1
6
En la figura 7 presentamos el diagrama a bloques
del probador; puede notar que la señal del oscilador 555 (que es una oscilación de alta frecuencia
que emula a la oscilación horizontal) es entregada por la terminal 3 y llega a la base transistor
Q1, el cual la amplifica y la aplica a través del
indicador al primario del fly-back. La lista de partes se muestra en la tabla 1.
T1
D1
SW1
D2
Interruptor
push button
C2
R1
Figura 8
+
D3
Led
indicador
C1
-
D4
Para conectar
a tierra la terminal
de Fly-back
correspondiente
Multímetro
en función de
amperímetro
R2
B+
Aqui se conecta el
Fly-back en prueba
4
R3
8
100Ω
R4
7 ICI 3
555
C3
2
5
6 1
Salida de
oscilación
R5
Q1
C4
Este probador puede funcionar aunque no se
tenga el medidor de corriente, en cuyo caso sólo
habría que colocar un puente entre los bornes
donde va conectado; sin embargo, no se podría
medir el rango de consumo de corriente que
tendría el fly-back.
Prueba de fly-backs
Para probar fly-backs, sólo tiene que conectar el
primario del transformador en la salida del probador (respetando la conexiones que van al colector y a B+ en el fly-back) y presionar el interruptor push button (figura 11). Si el dispositivo se encuentra en buen estado, de inmediato se escuchará la oscilación (inclusive se percibe el característico olor a ozono) y en el medidor se deberá
indicar una corriente de 100 a 190 mA como máximo; si el valor de corriente es superior a los
200 mA, es muy probable que exista un problema
en el fly-back.
Cara de soldaduras
Esta es una prueba muy dinámica para saber
si hay alto voltaje, pues se comprueba tanto el
estado de los diodos que están en la parte interna
del fly-back como si existe un corto en el transformador.
Inclusive, para verificar si existe un alto voltaje
adecuado, podría acercar la salida correspondiente a un punto de tierra física (alguna tubería)
para observar el arco de corriente.
Medición de fugas en el fly-back
En caso de que sospeche que el fly-back posee
fugas internas, también puede ser verificado por
medio de este circuito probador; para ello, simplemente localice la terminal respectiva a tierra
y conéctela en el borne correspondiente del
probador; en caso de que la corriente que circula
a través del primario del transformador aumente
por encima de los 200 mA, lo más seguro es que
la corriente se esté arqueando hacia tierra en el
Distribución de
componentes
Borne
Push
Fusible button
amperímetro
0.5A
(-)
SW1 Borne
F1
amperímetro (+)
Borne
GND
Led
D4
R3
R4
C4
R2
5 cm
T1
D2 C2
D1
D3
Borne
B+
Q1
Borne
H-Out
555
R5
C3
R1
C1
10 cm
Figura 9
7
Figura 10
interior del dispositivo. En esas condiciones,
prácticamente no habrá más remedio que reemplazar el fly-back por uno nuevo.
Medidas de seguridad
Queremos insistirle en que tome algunas medidas de seguridad. Por ejemplo, siempre trabaje
sobre una base de madera seca o algún acrílico;
esto le evitara sufrir alguna descarga eléctrica,
8
Figura 11
no sólo al probar un fly-back, sino también cuando repara equipo electrónico.
Otra recomendación, es que no toque ninguna
de las terminales libres del fly-back mientras realiza la prueba, ya que se expone a recibir una descarga muy desagradable, la cual puede ser muy
riesgosa quienes padecen afecciones cardiacas.
Fuera de estas recomendaciones básicas, el uso
de este circuito es muy seguro y sencillo.
CONSTRUYA
USTED MISMO
SU PC
Oscar Montoya Figueroa
Introducción
En el mercado de computadoras PC existen dos
grupos de computadoras: de marca y ensambladas o clones (figura 1).
Las de marca, siempre cuentan con un amplio
soporte técnico para los usuarios. En cuanto a
su presentación, casi siempre se distinguen por
un diseño propio (curvado, de cierto color) y con
características ergonómicas, tales como altavoces incluidos y gabinete en juego con el monitor.
Costo
Atención/serv.
al cliente
Rendimiento
Clon ensamblado
Costo
Atención/serv.
al cliente
Computadora
de marca
Rendimiento
El presente artículo pretende ser
una guía sencilla para el armado
de una computadora PC o
compatible, sin que
necesariamente usted conozca a
fondo sus aspectos técnicos. Esto
es posible gracias a la tecnología
modular de estas máquinas, es
decir, a que los circuitos
electrónicos y periféricos que
conforman una computadora, se
agrupan en tarjetas o módulos que
se interconectan. Tan fácil es
ensamblar una PC, que pareciera
que estuviésemos armando una
mesa de madera o un closet del
tipo “hágalo usted mismo”.
Figura 1
1
Generalmente, dichas máquinas se venden con
una configuración específica de hardware y software, para que el usuario solamente la tenga que
conectar antes de empezar a usarla. Sin embargo, una desventaja de dichos sistemas es que
casi siempre son costosos.
Por su parte, las computadoras ensambladas
son una buena alternativa para quien desea adquirir un equipo a precio cómodo y con un rendimiento similar e incluso superior al de las máquinas de marca. De hecho, un buen número de
compañías pequeñas que venden computadoras,
ensamblan clones a los que les colocan su marca
o logotipo.
Pero además si usted ensambla su propia
computadora, tendrá dos ventajas adicionales al
ahorro monetario: la posibilidad de incrementar
sus prestaciones gradualmente, según su presupuesto, y podrá sentar bases para conocer más
a fondo las tecnologías con que se integra una
PC y, por consecuencia, para la reparación y
mantenimiento de estos sistemas.
Si usted desea profundizar en este tema, le
recomendamos que consulte el libro Reparación
y Actualización de la PC. Técnicas Básicas,
producido por Centro Japonés de Información
Electrónica. En esta obra, no sólo se hace una
explicación muy completa de las tecnologías que
convergen en una PC, sino que también se incluye un video donde se muestra de forma práctica
cómo ensamblar una de estas máquinas.
Partes de una computadora básica
A continuación especificamos las partes de una
computadora básica. Las características de ellas
pueden variar, dependiendo de la configuración
que en particular usted desee y de las ofertas
Vista lateral del gabinete
A
B
Vista trasera del gabinete
Tapa de unidades
de 5 1/4 pulgadas
Fuente de alimentación
Ventilador de la fuente
Tapa de unidades
de 3 1/2 pulgadas
Display
Tecla de
reset
Conectores
de la fuente
Conector de
alimentación de 127V
Interruptor selector
de voltaje
Conector auxiliar
para monitor
Entrada para teclado
Tapas para salida
de tarjetas
Tecla de
turbo
Perforación para el teclado
Tapa frontal
Perforaciones para
tornillos
Patillas de soporte
Conectores del panel
C
Otros elementos
Tapa del gabinete
D
Tapa superior del gabinete
Tornillos de
sujeción de
la tapa
posterior
Postes para
los tornillos
de soporte
2
Verifique la operación de estos controles
conectando un óhmetro en las terminales
de conexión de los mismos
Perforaciones para los tornillos de
sujeción de la tapa
Figura 2
Figura 3
+
(+)
Ventilador interno
de la fuente
Rojo
Negro
Negro
Amarillo
-
5V
12 V
(-)
Negro
(+)
Conector para alimentación
de unidades de disco
y ventilador de CPU
(-)
Rojo
127 V
220 V
Negro
Amarillo
+
-
Forma del conector
Selector de voltaje de línea
Cables negros de tierra al centro
En la fuente encontramos dos tipos de
conectores: los de alimentación a las
unidades de disco y los marcados con las
siglas P8 y P9, los cuales son exclusivos
para la alimentación de la tarjeta madre.
P8
Bancos de memoria
(SIMM's)
que haya en el mercado de componentes al momento de hacer la compra:
• Procesador Pentium, mínimo de 166 MHz de
velocidad (o clon equivalente).
• Tarjeta madre para norma Intel MMX con 512
KB de caché, buses PCI e ISA.
• Tarjeta de video de 1 MB de RAM de video.
• 16 MB de memoria RAM mínimo.
• Unidad de disco duro (recomendado entre 1 y
2.1 GB).
• Unidad de disco flexible de 3.5 pulgadas con
capacidad de 1.44 MB.
• Gabinete minitorre con fuente de poder de 200
watts.
• Monitor de color Súper VGA.
• Teclado tipo Windows 95 y mouse.
Enseguida describiremos algunas de las partes
y su respectiva función, aunque no precisamente
en el orden estipulado en la lista anterior, y
P9
Conector de teclado
Al conectar la alimentación de la
tarjeta madre, cuide que los cable negros
de P8 y P9 se mantengan juntos; esto
evitará que realice una conexión
equivocada.
también explicaremos cómo deben ser interconectadas para ensamblar por completo la
computadora.
Gabinete y fuente de poder
El gabinete corresponde a la parte estructural de
la computadora, y es donde precisamente se alojan las tarjetas de la máquina y las unidades de
almacenamiento para formar lo que se conoce
como “unidad de sistema”. Hay diferentes modelos de gabinetes, pero nosotros trabajaremos con
uno tipo minitorre (figura 2).
Una vez que ha reconocido las partes que conforman el gabinete, pruebe la buena operación
de la fuente; para ello, conéctela a la alimentación y cerciórese de que el interruptor selector
de voltaje esté en la posición que corresponda
al voltaje nominal de alimentación comercial de
127 ó 220 volts. Oprima el interruptor de la parte
frontal del gabinete para encender el equipo y
3
Memoria caché incorporada en la tarjeta
Zócalo para SIMM de caché
ZIF socket para
procesador tipo Pentium
Figura 4A
Chipset
ROM-BIOS
Reguladores
de voltaje
Zócalos para
SIMMs de
memoria RAM
(72 pines)
Slots
ISA de 16 bits
Conectores para
discos flexibles,
discos duros IDE
y puertos
Slot PCI de 32 bits
Batería de litio
Conector de teclado
verifique que el ventilador de la fuente gire. Si
dispone de un multímetro, se le recomienda
verificar el voltaje de salida en uno de los conectores de la fuente (figura 3).
Tarjeta madre
La tarjeta madre o tarjeta principal (también llamada motherboard), es una tableta de circuito
impreso donde se alojan los circuitos de proceso
4
de datos de una computadora y donde se conectan las tarjetas de expansión o de interface, las
cuales actúan como intermediarias entre el microprocesador y los periféricos (figura 4). Un sistema básico puede trabajar solamente con una
tarjeta de interface: la de video, donde se conecta
el monitor; aunque conviene recordar que hasta
los sistemas 486, casi siempre era necesario conectar también una tarjeta de puertos I/O, donde
se conectaba el mouse, la impresora y las unida-
Chipset
Microprocesador
TARJETA MADRE
Figura 4B
Tarjeta
de video
Bus de datos
M
e
m
o
r
i
a
Tarjeta de
fax-módem
Tarjeta
de audio y
CD-ROM
Slots o ranuras de expansión
El microprocesador se aloja en una tarjeta madre,
junto con otros circuitos que apoyan su funcionamiento,
entre los que destacan los chips de la memoria de
trabajo (RAM). Los conectores permiten a los periféricos
acceder a las señales del microprocesador, vía las
tarjetas de interface.
des de disco. Sin embargo, en la actualidad, las
tarjetas madre incorporan los circuitos necesarios para esas funciones, por lo que ya no se requiere la tarjeta de puertos.
Antes de colocar la tarjeta madre en el gabinete, es necesario prepararla conectándole el microprocesador (CPU), un disipador de calor a éste
y la memoria RAM y caché, para lo cual debe seguir esta recomendación: antes de que usted toque alguna de las tarjetas de la computadora, es
necesario eliminar la carga electrostática de su
cuerpo; para ello, toque con ambas manos una
tubería de agua y, para mayor seguridad, toque
también las partes metálicas del gabinete en las
que no haya pintura.
posible elegir la mejor configuración, de acuerdo
con su presupuesto y necesidades específicas.
Para insertar o liberar un microprocesador de
la tarjeta principal, basta con levantar el brazo
móvil que se localiza precisamente a un lado del
zócalo de la CPU. Cuando el brazo está arriba,
las terminales internas se separan y entonces
puede hacerse el cambio; cuando el brazo se encuentra abajo, las terminales internas se cierran
para asegurar así la conexión eléctrica tarjeta
madre-CPU, y éste queda mecánicamente fijado
en la tablilla (con lo que se previenen falsos
contactos). Al introducir la CPU en la motherboard, asegúrese de que la muesca coincida con
el punto de inserción indicado en el zócalo
(figura 5).
Microprocesador
Disipador de calor
Para la CPU se destina un zócalo especial, que
es una base con terminales internas desplazables
que permiten la inserción de dicho circuito. La
mayoría de las tarjetas madre actuales, son adaptables a una amplia gama de microprocesadores,
entre los que podemos mencionar a la serie K5
y K6 de AMD, los 6X86 de Cyrix, así como todos
los Pentium de Intel, en sus versiones normal y
MMX, con frecuencias que van de 75 a 233 MHz.
Por lo tanto, la flexibilidad de estas tarjetas hace
A partir de los microprocesadores 486, la temperatura de operación de las CPU se ha incrementado. Para reducir el calentamiento, es necesario
colocar sobre la cara superior de estas unidades
un disipador de calor, el cual consiste en una
placa metálica y un ventilador (figura 5).
Con el propósito de asegurar el contacto
térmico entre el disipador y la CPU, sobre la cara
superior de ésta aplique una pequeña capa de
pasta térmica de silicón (que puede adquirir en
5
Figura 5
Conector de
alimentación
Ventilador
Placa metálica
Gancho de
sujeción a
microprocesador
CP
U
Pasta de silicón
Muesca
de posición
Punto de
muesca en
tarjeta
Brazo móvil
Patilla para sujeción del disipador
cualquier tienda de electrónica) y enseguida
coloque el disipador. Cada disipador viene provisto con un par de ganchos laterales, los cuales
le permiten afianzarse sobre la CPU.
Antes de colocar el disipador, verifique su
buena operación; para ello conecte una de las
terminales de conexión de alimentación disponibles de la fuente con el conector del ventilador,
encienda la fuente y confirme que éste gire.
Frecuencia y voltajes de operación
Una vez instalados el ventilador y el microprocesador, se requiere configurar la frecuencia y
voltajes de operación de este último. Esto se debe
a que para cada modelo de microprocesador
existe un valor de voltaje y una frecuencia de
operación específicos, que son datos que habrá
que consultar en el momento de hacer la compra
de este dispositivo. Para determinar dichos valores, hay que manipular la posición de un grupo
de jumpers o puentes.
Normalmente, sobre la propia tablilla de la
tarjeta madre vienen grabadas las especificaciones sobre los valores de voltaje y frecuencia.
Estas combinaciones de jumpers se particulari-
6
Tabla 1
Microprocesador
Frecuencia
de operació n del
microproc.
Frecuencia
del reloj en
la tarjeta
madre
Factor
multiplicador
Pentium-60
60
60
1X
Pentium-66
66
66
1X
Pentium-75
75
50
1.5X
Pentium-90
90
60
1.5X
Pentium-100
100
66
1.5X
Pentium-120
120
60
2X
Pentium-133
133
66
2X
Pentium-150
150
60
2.5X
Pentium-166
166
66
2.5X
Pentium-200
200
66
3X
2.5X
Pentium MMX-166
166
66
Pentium MMX-200
200
66
3X
Pentium MMX-233
233
66
3.5X
K5-75
75
50
1.5X
K5-90
90
60
1.5X
K5-100
100
66
1.5X
K5-120
90
60
1.5X
K5-133
100
66
1.5X
K5-150
150
60
2.5X
K5-166
166
66
2.5X
K5-200
200
66
3X
K6-166
166
66
2.5X
K6-200
200
66
3X
K6-233
233
66
3.5X
6X86-120
100
66
1.5X
6X86-133
110
55
2X
6X86-150
120
60
2X
6X86-166
133
66
2X
zan según el modelo de tarjeta madre; no obstante, en la tabla 1 ofrecemos algunos datos que
pueden ayudarle cuando vaya a efectuar la
configuración. Por ejemplo, para los microprocesadores Pentium de Intel, se utiliza un voltaje de
alimentación de 2.8 volts. (Tenga especial cuidado de que el valor de voltaje con que cuenta sea
el adecuado para el microprocesador elegido, ya
que en caso contrario éste puede sufrir daños
irreparables.)
Dicha tabla le será de mucha ayuda, puesto
que le permitirá elegir la combinación correcta
Figura 6
En este ejemplo instalamos dos SIMM's de 8 MB cada uno;
recuerde que para evitar conflictos en el sistema,
debe instalar siempre memoria de la misma marca
y características (paridad tiempo de acceso
y modelo).
Preferentemente, consulte la tabla de mapa de
memoria que acompaña a la tarjeta madre, a fin
de elegir la combinación de SIMM's de memoria
óptima para el sistema que está ensamblando.
Esta muesca en el SIMM evita
insertarlo incorrectamente en
el zócalo.
M4
SIM
M3
SIM
M2
SIM
M1
SIM
Zócalos para SIMM's
Base para DIMM
Inserte los módulos de memoria en los zócalos de manera
inclinada; una vez colocados, levántelos para que adquieran
una posición vertical y queden fijados con los seguros de
los extremos. Verifique que las terminales de cada módulo
se encuentren bien insertadas, ya que esto puede causar que
el equipo no inicie una vez ensamblado.
Banco 1
Banco 0
Guías de
soporte y seguros
CPU
CACHE
RAM
Diagrama a bloques de la sección RAM del
microprocesador
CHIPSET
frecuencia de reloj-factor de multiplicación.
Solamente restará determinar la combinación de
puentes que corresponde en la tarjeta principal.
Los jumpers P54 y P55, controlan la función
de regulador de voltaje simple y doble regulador,
respectivamente. Para aquellos microprocesadores que requieren dos voltajes de operación
internos, se utiliza el doble regulador; esta información se encuentra normalmente grabada sobre la superficie del mismo, observe esta información cuando instale su CPU.
Memoria RAM y caché
El paso siguiente, es instalar la memoria RAM
del sistema. Como sabemos, la RAM es la parte
de la computadora en la que se almacenan los
programas y datos mientras ésta se encuentra
encendida (de ahí su nombre de volátil). Vea la
figura 6.
Por lo que se refiere a la memoria caché, algunos modelos de tarjeta madre traen ya incorporada una cierta cantidad. Pero otros modelos sólo
cuentan con 256 KB, posibles de ampliar hasta
512 KB; para el efecto, sobre la tarjeta se incluye
un slot (ranura) de expansión de memoria tipo
SRAM. Recordemos que la memoria caché es un
paso intermedio entre la memoria RAM y el
microprocesador, para reducir el tiempo de
acceso a los datos en la RAM (con lo cual la velocidad del sistema aumenta de manera considerable durante la ejecución de programas). Para
esto, el caché lee en la RAM los datos almacenados antes de que los requiera el microprocesador.
El caché se construye con una memoria más
rápida que la RAM y, por lo tanto, su costo es maMódulo de memoria SRAM
para caché externo
Muesca de
posición
Slot de expansión
de memoria caché
Espacios para memoria caché no
utilizados por el fabricante, lo que
permite ofrecer al mercado una
tarjeta madre más barata.
Circuitos de memoria
caché montados
sobre la tablilla en
montaje superficial
(SMT).
Figura 7
7
yor; pero por la misma naturaleza de dicho recurso, se necesita muy poca memoria de este tipo,
en comparación con la RAM. Vea la figura 7.
Ensamblado de la unidad de sistema
Como primer paso ya para ensamblar la unidad
de sistema, hay que conectar la tarjeta madre.
Para ello siga estos pasos (figura 8):
1) Retire los tornillos de sujeción y la tapa posterior del gabinete; coloque enseguida la motherboard sobre la placa de soporte.
2) En los espacios correspondientes de la tarjeta
madre, introduzca las bases o soportes de
plástico.
3) Coloque uno o dos postes metálicos (según lo
permita el gabinete), sobre la tapa posterior.
4) Cuidando que coincidan las perforaciones de
la tarjeta madre con las de la tapa posterior,
coloque a aquélla sobre esta última. Luego,
mediante uno o dos tornillos fíjela en los postes metálicos.
5) Finalmente, para reinstalar en su sitio original
a la tapa posterior del gabinete, fíjela con sus
tornillos de sujeción.
Cuando usted adquiere una tarjeta madre
nueva, en el paquete se incluye un conjunto de
cables y conectores necesarios para los puertos
de comunicaciones y unidades de discos (figura
9). Como se muestra en la figura 10, instale los
conectores para los puertos; y antes de conectar
el cable de datos en las unidades de disco, se
deben colocar éstas en el gabinete y conectar su
alimentación (figura 11). No olvide conectar
también los cables de datos de las unidades de
disco, en los conectores correspondientes en la
tarjeta madre.
Ahora hay que conectar la tarjeta de video,
para lo cual le sugerimos que seleccione una tipo
PCI con por lo menos 1 MB de memoria RAM de
video (VRAM). La tarjeta madre también debe
incluir ranuras de expansión del estándar PCI.
Conector tipo
peine para unidad
de 5 1/4 pulgadas.
Drive A
Conector para pines
para unidad de 3 1/2
pulgadas (hembra).
Conector tipo
peine para unidad
de 5 1/4 pulgadas.
40 hilos
conductores
Drive B
Conector para pines
pulgadas (hembra).
Cable de datos
para unidades
del disco flexible.
Conector para pines hembra.
Insertar en el conector FDC (conector
para unidad de discos o floppy disk
controler) de la tarjeta madre.
Conector para pines hembra
(al conector de la unidad).
Tornillos de sujeción y tierra
50 hilos
conductores
Tarjeta madre
Conector para pines (al conector
de la unidad) tipo hembra.
Conector para pines hembra.
Insertar en el conector
IDE 1 de la tarjeta madre.
Conector
de teclado
Soportes de plástico
Cable de datos para
unidades de disco duro o CD-ROM.
Conectores para puertos de comunicaciones
Puertos seriales
Tapa posterior
Partes metálicas,
para sujeción
y tierra
Placa metálica
posterior del gabinete
Base de plástico
8
Poste metálico
de soporte
Figura 8
Conector
DB9 macho
Conector DB25
hembra para
puerto paralelo
Conector
DB25 macho
Figura 9
Figura 10
Tornillo
Cable plano
Esta placa de soporte permite
fijar los conectores al gabinete
Conector macho DB25
para puerto COM
Conector DB25
hembra para la
impresora (LPT)
Conductor de color
de referencia
Cerciórese de que al insertar el
conector de la tarjeta madre
coincidan el número 1 grabado
en la tarjeta con el conector de color
Conector DB9 macho
para puerto COM
1
1
Conector
COM 1
COM 2
1
Terminales
Tornillo
LPTI
Tarjeta madre
Tornillos fijadores
Gabinete
Tapa de la salida de las
tarjetas de expansión
Las tapas para las tarjetas
de expansión se desprenden
cuando se insertan
una nueva tarjeta
Salida para teclado
Conector de teclado
Fuente
Bus de expansión
Para insertar la tarjeta en cualquiera de los
slots de expansión del estándar PCI, empújela
hacia abajo de manera uniforme, colocando dos
dedos en sus extremos. Si a pesar de la presión
ejercida la tarjeta no entra fácilmente, proceda
a verificar que el peine de la misma coincida con
la ranura de entrada del slot del bus correspondiente. Por último, fije la tarjeta con un tornillo.
Vea la figura 12.
En la parte frontal del gabinete, encontrará
un grupo de pequeños cables en cuyos extremos
hay una serie de conectores. Sobre éstos, existe
un grabado que especifica su respectiva función;
Conector de datos
Conector de alimentación
Conector de la fuente
Conector de la fuente para
unidad de 5 1/4 pulgadas
(usado para alimentar
al disco duro)
Cable de datos FDC
Tapa frontal
ahora sólo hay que conectar cada uno en la terminal que le corresponde en la tarjeta madre,
en la posición que en esta misma se indica. Dichos cables son:
• Reset: corresponde al botón de reinicializar en
el panel frontal del gabinete.
• Turbo: corresponde al botón que desde el panel
frontal permite conmutar entre dos frecuencias
de operación del microprocesador: una baja y
una alta (no incluido en gabinetes modernos).
• Turbo LED: se enciende al activarse la operación en alta velocidad de la computadora.
Espacios para dos
unidades de 5 1/4 pulgadas
Monte las unidades de disco en el
gabinete, de forma que queden
Tornillos de sujeción
espaciados y fijos con los
tornillos de sujeción; no
Espacios para dos unidades
olvide retirar la tapa frontal de
de 3 1/2 pulgadas
la unidad de 3 1/2 pulgadas
Unidad de 3 1/2 pulgadas
y acomodarla al nivel del
Disco duro
panel frontal.
Conector de datos
Cable de datos IDE
Figura 11
9
Figura 12
Inserte la tarjeta de video en la ranura de expansión PCI
Placa de soporte
Tarjeta de video
Tornillo
Fuente de alimentación
nos ocupamos, se trata de una unidad de 3 1/2
pulgadas a 1.44 MB.
Salga de esta opción presionando la tecla ESC;
al regresar al menú principal elija la opción Save
and exit CMOS Setup para grabar en memoria los
cambios realizados y comenzar con la instalación del sistema operativo y los programas de
aplicaciones con los que vaya a trabajar. Al respecto, siga las instrucciones de los fabricantes
del software.
Otras prestaciones
Tarjeta madre
Slots de expansión PCI
Alimentación a la
tarjeta madre
• Power LED: se mantiene encendido siempre
que la computadora lo esté.
• HDD LED: se enciende en el momento en que
se realiza un acceso a la unidad de disco fijo.
Por último, coloque la tapa de la máquina y
fíjela con los tornillos correspondientes. Enciéndala y entre al programa Setup para dar de alta
sus características de configuración (figura 13).
Debido a la extensión del presente articulo, sólo
mencionaremos los pasos principales para configurar la computadora desde el Setup.
Para accesar al Setup encienda la computadora; observará que primero aparece una serie de
mensajes referentes a los datos del fabricante;
después la computadora realiza una prueba de
memoria y, al finalizar, aparece una leyenda que
dice Press DEL key to enter Setup program....,
indicando que deberá oprimir la tecla DEL (SUPR)
para entrar a la configuración.
Aparecerá entonces un menú con varias opciones; elija Load BIOS defaults para cargar los
valores por omisión de la computadora prefijados
por el fabricante. Enseguida escoja la opción IDE
autodetect, para que automáticamente la computadora cargue los parámetros del disco duro que
tiene instalado. Finalmente, seleccione la opción
Standard CMOS Setup, dentro de la cual aparecerá una serie de campos; únicamente modifique
los de fecha, hora y tipo de unidad de disco flexible (floppy disk); para el caso del ejemplo del que
10
Ya sabemos que la PC es un sistema cuyas prestaciones pueden crecer gracias a los buses de
expansión. En la actualidad, la mayoría de
computadoras cuentan además con recursos
multimedia y de comunicaciones. Y aunque de
estos temas nos ocuparemos posteriormente, no
Figura 13
Figura 14
Tornillos
Conector IDE
CD-ROM
de la fuente
Conector de audio
Disco duro
CD-IN
Audio out (line out)
Line in
Cable de la
interface IDE
Mic
Conector
Cable de alilmentación de las bocinas
para toma comercial. Algunos modelos
incluyen un eliminador externo.
Tarjeta madre
Slots
PCI
Slots
ISA
Bocinas
queremos dejar de mencionar algunos aspectos
básicos que pueden ayudarle a tomar decisiones.
Para añadir prestaciones multimedia, es
necesario adquirir un CD-ROM y una tarjeta de
sonido, elementos que se venden como kit. Las
características que recomendamos son las siguientes: unidad lectora de CD-ROM de velocidad 24X o los últimos modelos Smart 100X de
alto rendimiento; tarjeta de sonido estéreo o una
con sonido 3D y bocinas.
Su instalación es muy sencilla. Coloque la
unidad lectora de CD-ROM en uno de los espacios correspondientes a unidades de 5 1/4 pulgadas en el gabinete; fíjela con los tornillos que se
incluyen en el kit y conecte la alimentación de la
unidad mediante uno de los conectores de la
fuente de alimentación (en el conector de datos
del disco duro, generalmente se incluye uno que
puede usarse para dar servicio a la unidad lectora
del CD-ROM).
Finalmente, inserte la tarjeta de sonido en una
de las ranuras ISA disponibles en la motherboard
y fíjela con un tornillo en el gabinete. Conecte
en las terminales marcadas como CD-IN de dicha
tarjeta, el cable de audio que se incluye; y el otro
extremo conéctelo en la salida del conector de
la unidad de CD-ROM marcada como CD-Audio.
Tenga presente que las bocinas traen su alimentación externa, ya que incluyen un amplificador propio; y éstas deben conectarse a través
del cable de audio a la salida LINE-OUT de la
tarjeta de sonido (figura 14).
Todo kit multimedia incluye discos de instalación con manejadores para la tarjeta de sonido
y para la unidad lectora de CD-ROM, así como
programas de utilerías para Windows 3.11, Windows 95 o MS-DOS, los cuales será necesario
utilizar en el momento en que instale todo el software en la computadora.
Por último, si usted requiere contar con servicios de comunicaciones tales como el envíorecepción de faxes o Internet, entonces deberá
instalar una tarjeta fax-módem, preferiblemente
de 33,600 baudios.
Para instalarla, solamente necesitará colocar
dicha tarjeta en una de las ranuras ISA disponibles y fijarla con un tornillo al gabinete. En su
parte externa la tarjeta incluye dos conectores
llamados LINE y PHONE, en los cuales deberá
conectar una línea externa de teléfono y un teléfono como extensión si lo desea. Junto con la
tarjeta de fax-módem se incluye también un disco
de configuración para dar de alta la nueva tarjeta
con el tipo de software que esté utilizando.
11
INTERFACE
PARA PC
Oscar Montoya Figueroa
En este artículo haremos una
introducción práctica al concepto
de interfaces de computadora, a
partir de un circuito de muy fácil
construcción. Con un mínimo de
conocimientos de electrónica y
una PC a su alcance, usted podrá
realizar esta aplicación de
propósito general, cuyo uso
depende de la aplicación
específica que quiera darle. Por
ejemplo, puede hacer que su
computadora tome el control en
su casa encendiendo las luces en
un momento dado, abriendo las
puertas, controlando el agua del
tanque, etc.
Introducción
Una manera muy interesante y conveniente de
aprovechar al máximo el potencial de una computadora personal, es mediante el uso de interfaces. Una interface es un medio por el cual la
computadora se comunica con el entorno exterior y viceversa; así por ejemplo, el teclado es
una interface de entrada, ya que envía datos
desde el exterior hacia la máquina; en cambio el
monitor es una interface de salida, ya que a
través de él se envían mensajes hacia el exterior.
Entre las opciones que tienen a su alcance
las personas adentradas en el campo de la electrónica, está la de construir interfaces para
aplicaciones muy específicas, que pueden ser
diseños sencillos hasta subsistemas de complejidad considerable. La cuestión es que una
interface de computadora ofrece una gran flexibilidad para el diseño de circuitos electrónicos
con cierto grado de inteligencia y con una reducida cantidad de circuitos externos (figura 1).
La construcción de una interface puede hacerse de diversas maneras. Elegir la más adecuada,
depende en gran medida de los requerimientos
implícitos de cada aplicación.
1
Figura 1
Una Interface de computadora permite la
comunicación con diferentes medios.
Sistema de control
Industrial, numérico, etc.
Robótica
Computadora personal
Interface
Monitoreo
En el presente artículo mostraremos una aplicación sencilla, con la cual podemos hacer la
interconexión “computadora/medio externo”
aprovechando las características del puerto paralelo y sin necesidad de gastar mucho; en realidad,
podemos ejecutar programas de control incluso
desde una computadora 8088 (XT).
Requerimientos de una interface
Como principio, observemos que un sistema de
interface requiere básicamente de un programa
de control, un medio de comunicación y un circuito de ejecución externo. El programa de control puede ser escrito en cualquier lenguaje de
alto nivel (por ejemplo, Turbo Pascal o Turbo Basic), o en lenguajes visuales como Delphi o Visual
Basic; estos últimos son los que mayores requerimientos de hardware exigen.
Para evitar complicaciones y ampliar el rango
de computadoras que pueden funcionar con
nuestra interface, generaremos el código de programa en BASIC, el cual puede correr en cualquier versión de QBASIC que se incluye en la mayoría de los sistemas operativos anteriores a
Windows 95. El tamaño del código del lenguaje
QBASIC, permite ejecutar el programa escrito en
cualquier computadora compatible con PC.
La interface que vamos a construir tendrá la
capacidad de muestrear cuatro elementos
diferentes, y de responder mediante una señal
de salida cuando se presente la activación de uno
de ellos.
2
El circuito básico puede ser ampliado y modificado para controlar una cantidad muy grande
de elementos; todo depende de nuestra capacidad de diseño.
Comunicación por puerto paralelo y por
puerto serie
Existen dos modos de realizar la comunicación
entre la computadora y el exterior, disponibles
para el usuario común: mediante el puerto paralelo (figura 2) y mediante el puerto serie (figura
3). El primero se utiliza para el control de la impresora y el segundo para leer el mouse. En aplicaciones sencillas lo mejor es emplear el puerto
paralelo como medio, ya que utilizar el puerto
serial implica tener circuitos UART externos para
realizar la comunicación (tarea que es más
compleja).
La computadora soporta de manera normal
hasta dos puertos paralelos, cuya referencia
desde DOS es LPT1 y LPT2 (abreviatura de Line
Printer). El conector del puerto paralelo (LPT1)
tipo DB25 hembra de la computadora, es en
realidad la unión de tres puertos; las características de cada uno se describen en la tabla 1.
El circuito
En la aplicación que vamos a desarrollar, se requiere entonces un puerto para leer los dispositivos que se van a controlar y otro para enviar
las señales de salida de control; recurriremos a
Figura 2
3
RESET
PDGATEAT
WE
Pogatec
XACK
BA3
BA2
GRPDCD
ATO-AT7
CC0-CC7
BD0
BD7
1G
1C
IOR
1Y2
1Y0
1Y1
B
A
BA1
BA0
2Y0
2Y2
2C
LS155
BD0 BD7
2G
BD0
BD7
IOW
CLK
0C
1G
2G
LS374
D
Q
50
BD4 BD3
BD4 BD7
BD0 BD7
CLR
CLK
LS244
A
Y
Y
LS240
G
1
G
1
1G 2G
Y
DATA0
DATA7
SLOTIN
STROBE
1
IROEN
IROEN
Pines a
tierra
13 (SLCT)
12 (PE)
10 (ACK)
11 (BUSY)
DIR (889)d
DIR (888)d
15 (ERROR)
18
19
20
21
22
23
24
25
17
16
AUTOFDXT 14
Y
10
OE
DIR (888)d
INIT
LS174
DATA0-DATA7
2
3
4
5
6
7
8
9
30
WPC
OE
E
O
40
WPA
BD0 BD7
D
LS374
LS244
CE
DIR
LS245
Conector DB25 HEMBRA
Números de pines
ene el conector de la PC
20
A BD0
BD7
Q
BD0 BD7
BD0 BD7
D0-D7
Circuito interno del puerto paralelo
CLK
0C
D
LS374
1G
2G
Y
LS244
IOR
MEMR
DATA
A GATE
4
Circuito interno del puerto serie
8250
Restablecimiento
HR
Tranceptor
OUT1
OUT2
IRO4-B24
D0-D7
D0-D7
AD2-AD9
INPUT
N.C.
N.C.
CG OUT
DDIS
DTR
D0-D7
+ 5v
EIA DTR
G
AOS
DISTR
Dir
20
+ 5v
DOSTR
+ 5v
EIA RTS
4
+ 5v
7
DISTR
S OUT
IOW
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A9
A8
-RI
22
A1
+ 5v
-DCT
5
+ 5v
DOSTR
A0
AEN
-DSR
6
RTS
IOR
-RLSO
8
+ 5v
A2
N.C.
2
3
RX
DATA
CS0
CS1
CS2
+ 10
N.C.
XTAL1
XTAL2
+ 5v
RLSD
DSR
CTS
Oscilador
de
18.433 Mhz
Numeros de pines del
conector de la PC
(Conector DB25 macho)
RI
SIN
RCLK
BAUDOT
Recepción de datos
Aislamiento
óptico
Figura 3
Puerto 1, con direcció n ló gica (888)
Figura 4
Circuito interno del 74LS241
74LS241
Nombre
Número de pin
Modo
Estado ló gico
Dato 0
2
Ent/Sal
Normal
Dato 1
3
Ent/Sal
Normal
Dato 2
4
Ent/Sal
Normal
Dato 3
5
Ent/Sal
Normal
Dato 4
6
Ent/Sal
Normal
Dato 5
7
Ent/Sal
Normal
Dato 6
8
Ent/Sal
Normal
Dato 7
9
Ent/Sal
Normal
Vcc
2G
1Y1
2A4
20
19
18
17
2
3
1A1 2Y4
4
1A2
1
1G
1Y2 2A3 1Y3
16
15
5
6
2Y3 1A3
14
2A2
1Y4
2A1
13
12
11
7
8
2Y2 1A4
9
10
2Y1 GND
Puerto 2, con direcció n ló gica (889)
Nombre
Número de pin
Modo
Estado ló gico
ACK
10
Entrada
Negado
Ocupado
11
Entrada
Normal
Sin papel
12
Entrada
Normal
Selecció n
13
Entrada
Normal
Error
15
Entrada
Normal
Puerto 3, con Direcció n ló gica (890)
Nombre
Número de pin
Strobe
Modo
Estado ló gico
1
Ent/Sal Negado
AutoFeed
14
Ent/Sal
Negado
Inicializació n
16
Ent/Sal
Normal
Selecció n
17
Ent/Sal
Negado
Nota: Los pines 18 a 25 están conectados a tierra; como referencia de
é sta, se sugiere utilizar la terminal 18.
Tabla 1
los puertos 888 y 889 para envío y lectura de
datos, respectivamente.
Para generar un aislamiento eléctrico que
permita proteger contra daños externos al puerto
de la computadora, utilizaremos circuitos buffers
de tres estados. El 74LS241 es el modelo mas
adecuado, pues contiene exactamente las ocho
compuertas que se requieren.
El diagrama de configuración de las terminales del integrado 74LS241 se muestra en la
figura 4.
El circuito final de la interface externa se
muestra en la figura 5. Como apreciamos, en las
entradas del puerto 889 se colocaron cuatro
buffers de entrada. A su vez, cada uno tiene en
su entrada un circuito sensor diferente colocado
a propósito para observar cómo ellos se conectan
al mismo.
Cuando todos los sensores se encuentran en
estado no activado, el valor de regreso que entrega el puerto 889, puesto en cero, es de (135)10.
Si a la terminal 10 en vez de conectarla a tierra
se le conecta como fija a +V, el valor leído en el
puerto es de (135)10.
En la tabla 2 se indican los valores binarios
que regresará cada una de las terminales, cuando
una de ellas se active de manera individual.
En el caso de nuestro diseño, la terminal 10
se mantiene fija a tierra; por eso el valor que se
lee en el puerto cuando todas las terminales
están a tierra, es de 135. Si, por ejemplo, la terminal 12 se activa a +V, el valor que se lee en el
puerto será de 135 + 32 ó 167.
Conociendo los valores que se leen en el puerto paralelo, sabremos cuál es la línea específica
Terminal
Valor
10
128
11
64
12
32
13
16
15
8
Tabla 2
5
Figura 5
+5V
DB25 Hembra
Lámpara
10
R2
R1
11
18
Detector luminoso
2
Q2
CI 1 1/4
Q1
+5V
LR1
12
16
4
14
Sección 1 del
circuito para enviar
datos al puerto
R3
CI 1 1/4
13
Detector magnético
+5V
6
R4
CI 1 1/4
Detector de rotura
L1
+5V
15
8
12
8
3
CI 1 1/4
2
C3
Número de
terminal
R5
7
6
Detector al tacto
C1
1
Placa
metálica
3
2
17
R6
Línea 1
Salida lógica
disponible
FI
Sección 2 del circuito
Salida de líneas activas
3
15
5
R7
F2
4
13
7
R8
Línea 2
Salida lógica
disponible
Línea 3
Salida lógica
disponible
F3
5
11
9
R9
Línea 4
Salida lógica
disponible
F4
Lista de materiales
R1 - 680 A 1/2W,
R2 - Preset 1K
Q1 - BC547
Q2 - Fototransistor
R3 - 220 A 1/2W
LR1 - Reed Switch
L1 - Cinta de papel aluminio
6
R4 - 220 A 1/2W
C1 - 74LS241
C2 - Oscilador 555
R5 - 100K A 1/2W
C1 - 4.7 fd
Electrolíticos
C2 - 0.1 fd
C3 - 0.5 fd
R6, R7, R8, R9
F1, F2, F3, F4
220 A 1/2W
LED Rojo
que se activa. Esta información es muy importante para el diseño del programa que controlará la
interface externa.
64, mismo que, en binario, aparecerá en la salida
de éste.
El programa de control es muy sencillo y queda de la siguiente forma:
El programa de control
Mediante la instrucción “inp”, se lee el dato que
se encuentra en el puerto especificado. Por ejemplo, la expresión “a=inp(889)” significa que se lee
el valor del puerto 889 y que el mismo es almacenado en la variable “a”. Para enviar un dato
de salida por algún puerto, utilizamos la instrucción “out”; por ejemplo “out 888, 64” significa
que a través del puerto 888 se envía el número
Diagrama de flujo del programa
Inicio
Pone a ceros el
puerto 888
Lee el puerto
889
Sí
No
Fin del
programa
cls
out 888,0
inicio:
puerto=inp(889)
y$=inkey$
do case
case puerto=143
beep
out 888,1
locate 5,5
print “Se activó la línea 1”
case puerto=151
beep
out 888,2
locate 5,5
case puerto=167
beep
out 888,4
locate 5,5
El valor de
Y$="Q"
o Y$="q"
Si el valor leido
fue 143
Imprime en la pantalla
y manda un 1 al puerto
888
Si el valor leido
fue 151
888
case puerto=199
beep
out 888,8
locate 5,5
end case
if y$=”s” or y$=”S” then end else inicio
Si el valor leido
fue 167
888
Si el valor leido
fue 199
888
Figura 6
El programa, que realiza un bucle (ciclo) indefinido en tanto el usuario no oprima la tecla “Q”,
lee el valor que se encuentra en el puerto 889,
cuando alguna de las líneas se activa (es decir,
que ha pasado de 0 a 1). La computadora manda
entonces un sonido, e imprime en la pantalla la
información sobre la línea que se ha activado.
Para finalizar el presente artículo, en la figura 6
se muestra el diagrama de flujo del programa.
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Electronica - La era digital

Transcripción

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