¿Es difícil
diseñar un receptor de AM/FM moderno? Prácticamente no hace falta diseñarlo, si
se usa un CI adecuado como el LA1828 que contiene todos los órganos de un
receptor superheterodino. Sólo se requiere el agregado de un amplificador de
audio y de un decodificador estereofónico si se desea fabricar una radio
estereofónica. El fabricante, junto con las especificaciones, nos provee
lo que se llama el circuito de aplicación. Es decir un circuito típico que
debemos seguir para que nuestra radio funcione como él la diseñó.
¿Qué funciones cumple el circuito integrado LA1828?
En esta
entrega y las siguientes buscamos que el alumno aprenda a reparar una radio de
AM/FM de la manera más didáctica posible. En el momento actual, existen varios
caminos que nos llevan a ubicar la información correspondiente a una radio,
pero solo uno de ellos es el más transitado. Toda reparación debe comenzar
tratando de conseguir el circuito del equipo que tenemos sobre la mesa. Para
eso lo mejor es asociarse a una página como el Club de Diagramas que tenga la información ordenada
ya que es imposible guardar toda la información en una computadora y mucho más
en las clásicas carpetas.
Pero muchas
veces los productos actuales tienen nombres de fantasía, colocados por un
comerciante que trae una partida de ese modelo y luego trae otro diferente. En
ese caso es imposible ubicar el circuito por marca y modelo. Por lo general
esto es lo que ocurre con los productos mas baratos, como el que hoy nos ocupa;
las radios. Pero esto tiene una solución muy sencilla y económica. Sáquele
la tapa a la radio y observe que circuito integrado tiene. Suponga que tiene el
LA1828 o cualquier otro que termine con 1828 porque cada fabricante le cambia
las letras solamente.
Funciones
del LA1828
- AM: amplificador de RF, mezclador, oscilador, FI amplificador, detector, AGC, ajuste de la presentación salida
- FM-FI: amplificador de RF, mezclador, oscilador
- FM-IF: FI amplificador, detector de cuadratura, la señal de medidor de fuerza, salida de pantalla de ajuste
- MPX: PLL decodificador estéreo, estéreo de pantalla la producción, mono, interno VCO
Características
del LA1828
- Chip simple con sintonizador de AM, FM-FE/FM-IF, MPX circuitos
- ajuste-MPX libre VCO (oscilador no cerámico requerido)
- Reducción del nivel de oscilación FM-FE
- Indicador de FM estéreo y AM/FM de sintonización indicación de salidas directamente puede conducir LED
Podemos
deducir que el integrado posee la sección de antena, oscilador local, conversor
y amplificador de FI tanto para un receptor de AM como para uno de FM que se
conmutan con la tensión aplicada a una pata. También posee un
decodificador de FM estereofónica incluido, que se puede forzar para que
trabaje solo como monofónico. Este decodificador no requiere filtros cerámicos
para su funcionamiento y se ajusta solo sin requerir la ayuda de un
técnico. Posee patas de salida para leds que indican si la radio funciona
en AM, FM monofónica o FM estereofónica.
El pin-up del 1828 y otros datos
El pin-up de
un integrado es un resumen de las dimensiones la forma y para que sirve cada
pata del mismo.
Fig.1
Dimensional del integrado LA1828 de Sanyo
A
continuación vamos a analizar el diagrama en bloques del integrado que nos
servirá como un excelente repaso de cómo funciona una radio de AM y FM.
Fig.2
Diagrama en bloques del LA1828
En general
podemos observar que la parte superior del diagrama en bloques está dedicada a
la FM y la parte inferior a la AM. Comencemos analizando la sección de AM.
Funcionamiento en AM
La antena es
una clásica antena de ferrite con un circuito sintonizado a la frecuencia de la
emisora y un bobinado de pocas vueltas utilizado para adaptar la impedancia del
circuito resonante, a la impedancia de entrada del CI y además para llevar la
polarización desde el circuito regulador que tiene salida por la pata 2. Este
regulador permite que las etapas de RF puedan seguir bien polarizadas aún con
las pilas bajas. Observe que externamente se deben agregar dos capacitores de desacoplamiento
de la fuente regulada. Un electrolítico para las bajas frecuencias y un
capacitor cerámico disco para las de RF.
La bobina
del circuito sintonizado, resuena con un capacitor variable tipo varicap o de
plástico, para sintonizar la emisora elegida y producir algún mínimo rechazo
sobre las emisoras vecinas. La polarización de continua y la RF ingresan por la
pata 1. Allí encontramos la etapa amplificadora de RF controlada por el control
automático de ganancia (AGC) que se encuentra abajo a la derecha sobre la pata
12, en donde se observa el capacitor de filtrado del AGC.
La salida
del amplificador de RF se envía a la etapa mezcladora (AM MIX) en donde se
mezcla con la señal del oscilador local (AM OSC) que posee una pata (3)
dedicada a la bobina del oscilador local que también esta controlada por un
capacitor variable de plástico o del tipo varicap. El otro terminal del
bobinado de realimentación de la bobina osciladora se conecta a la fuente de AM
que ingresa por la pata 4.
La salida
del mezclador de AM posee una gran cantidad de señales. De todas ellas se
selecciona la señal diferencia, de la frecuencia de la sección osciladora y de
la sección de antena, que precisamente es igual a la frecuencia de FI. Esa
salida se produce por la pata 7 en donde se puede observar que esta conectada
la primer bobina de FI.
Esta bobina
solo se coloca para adaptar la impedancia de un filtro cerámico que es una
especie de circuito sintonizado fijo que no requiere ajuste y que inclusive
presenta una curva con una selectividad muy mejorada de sus flancos con
respecto a un solo circuito resonante. Es un circuito que reemplaza a un
circuito resonante paralelo y que no requiere ajuste. Se pone y se usa. Existen
de muy diferentes frecuencias, todas relacionadas con la radio y la TV. En este
caso es de 450 KHz que es la frecuencia de FI de nuestra radio cuando esta en
AM.
La salida
del filtro cerámico se conecta a la pata 11, en donde está el segundo
amplificador de FI que a su ves tiene acoplado el detector de AM. El detector,
como en un superheterodino clásico genera la señal de salida y la tensión
continua de AGC. El camino de la señal de audio es un poco tortuoso, porque el
integrado solo tiene dos salidas de audio la R-OUT (17) y la L-OUT (16) tanto
para AM como para FM. Las letras L y R se refieren a Left (izquierdo) y Rigth
(derecho) de los canales estereofónicos.
Observe que
la salida del detector de AM además de ir hacia el AGC confluye junto con la
salida del detector de FM hacia la pata 19 en donde se encuentra el capacitor
integrador del audio, compartido por los dos detectores. En ese punto aun
existen dos componentes de señal; la continua proporcional a la amplitud de la
portadora recibida y la alterna que contiene la información de audio. Se impone
el uso de un capacitor electrolítico para filtrar la continua y acoplar el
audio a la pata 18. en esta pata la señal toma dos caminos diferentes según sea
la tensión de la pata de 15 que controla que sección debe funcionar. Con la
pata 15 levantada de masa, pero conectada a fuente con un electrolítico, la
radio funciona en AM y opera el amplificador que conecta la pata 18 con el
decodificador estereofónico, que en este caso solo cumple una función pasiva
consistente en enviar la salida de audio a las dos salidas por las patas 16 y
17 con destino al/los amplificadores de potencia. Sobre esas patas existen dos
capacitores que operan derivando a masa las componentes de RF de FM.
Con
referencia a la AM solo quedan por explicar un bloque destinado a la sintonía
de las emisoras y que se denomina LED de sintonía (TUN LED) ubicado sobre la
pata 8. Esta pata presenta una tensión igual a la barrera del LED cuando no se
recibe ninguna emisora con lo cual el LED se encuentra apagado. Cuando se
sintoniza una emisora, el AGC detecta una tensión proporcional a la amplitud de
su portadora y el LED se enciende. Si la sintonía no es adecuada, se recoge
poca portadora y el LED tiene poco brillo. Un ajuste al doble capacitor de
sintonía del oscilador y la antena mientras se observa el brillo del LED, nos
permite sintonizar el receptor con precisión.
Funcionamiento en FM
La entrada
de RF de FM es la pata 24. Entre la antena telescópica de FM y la pata 24 se
coloca un filtro cerámico que deja pasar la banda de FM de 88 a 108 MHz
rechazando otras señales que podrían producir interferencia o saturación del
canal de FM.
Como en AM
este amplificador requiere una polarización y una sintonía que este caso está
provista desde la pata 22 en donde se observa el circuito resonante de antena
de FM y un RC de filtrado de fuente conectado en este caso sobre la pata 21 que
es la entrada de fuente para FM. Es decir que el integrado posee dos fuentes de
alimentación, una para AM (4) y otra para FM (21). La salida del amplificador
de RF de FM amplificada y sintonizada se envía al mezclador de FM que tiene
otra entrada para el oscilador de FM (FM OSC) que tiene una salida por la pata
20 para la bobina osciladora y el capacitor de sintonía.
A diferencia
de la bobina osciladora de AM no existe un bobinado de realimentación porque en
este caso el mecanismo de oscilación es diferente. La pata 20 posee
características de impedancia muy particulares; se puede decir que tiene
resistencia negativa. Esa resistencia negativa anula la resistencia positiva de
perdidas de la bobina y la misma oscila sin perdidas generando la señal del
oscilador. Es decir que solo con conectar un circuito resonante en la 20
alcanza para que este oscile. Pero como la pata 20 tiene también una
polarización de continua es necesario conectar el circuito resonante a través
de un capacitor de acoplamiento.
La salida
del mezclador (FM MIX) es por la pata 5 en donde se pueden encontrar una gran
cantidad de componentes armónicos. De todas ellas la bobina de FI de FM separa
la señal diferencia de 10,7 MHz y la envía a un filtro cerámico de esa
frecuencia en todo similar al de 450 KHz salvo por su frecuencia.
En la pata
10 se encuentra la entrada de la segunda parte del amplificador de FI de FM que
está acoplada a dos etapas. Por un lado el detector de FM que requiere una
bobina sintonizada en 10,7 MHz sobre la pata 13 como carga del detector (note
que se requiere un circuito de bajo Q, ya que existe un resistor en paralelo).
Y por otro el bloque de sintonía indicado como medidor de S (S-METER). En FM la
curva de sintonía no tiene solo un máximo como en AM. Posee una curva que tiene
una forma muy similar a una letra S acostada. La sintonía correcta del detector
de FM se produce cuando la frecuencia de FI se encuentra justo en el centro de
esta S. Mas adelante volveremos sobre este tema.
Como ya
sabemos, la señal de salida de ambos detectores se suma y es enviada a la pata
19. Allí se separa la componente continua y se envía la señal (en este caso la
FM estereofónica o monofónica) al comparador de fase (PHASE COMP). Esta etapa
junto tres flip-flop (FF) un oscilador controlador por tensión (VCO), una llave
estereofónica automática (ST-SW) y un disparador (TRIGER), forman parte del
decodificador estereofónico que nosotros vamos a analizar mas adelante. Cuando
la señal de FM es monofónica todas estas etapas son simplemente pasantes y la
señal de la llave estereofónica (ST-SW) alimenta en paralelo a las dos salidas
de audio por las patas 16 y 17.
Filtros cerámicos
Nosotros ya
sabemos que es un filtro. Generalmente es un circuito compuesto por una bobina
ajustable por un núcleo y un capacitor generalmente incluido en el blindaje de
la bobina. De acuerdo a como se conecten los componentes se puede lograr un
circuito pasabanda o rechazabanda. El Multisim nos puede ayudar mucho respecto
a la curva de respuesta en frecuencia de cada tipo de filtro.
Fig.3 Curva
de respuesta de un filtro PI
Como podemos
observar se necesita una bobina ajustable con un núcleo dos capacitores y un
resistor que ajusta el Q del circuito para lograr una frecuencia central y una
determinada banda pasante de frecuencias. Es evidente que se trata de un filtro
pasabanda de FI de AM. Nota: el generador de funciones y C3 no cumple ninguna
función especifica; solo se agregan porque en caso contrario el analizador de
Bode no puede cumplir con sus funciones, en la estructura interna del Multisim
(es una necesidad de la simulación).
La
electrónica moderna considera un pecado diseñar circuitos con componentes
bobinados y que además deban ajustarse uno por uno. Simplemente porque un
componente bobinado es difícil de construir; caro, voluminoso y que tiene
grandes probabilidades de falla. Y si después se lo debe ajustar cuando se
termina de producir la radio, es mucho peor, porque requiere el trabajo manual
de un técnico que puede cometer errores y desprestigiar el producto.
En el estado
actual de la técnica es imposible realizar una radio sin bobinas. Pero se
minimiza su uso y se las coloca y diseña de modo que su ajuste no sea complejo.
El componente que reemplaza las bobinas se llama filtro cerámico y en la figura
32.6.2 se pueden observar las curvas del mismo en tanto que en la figura
siguiente se observan sus fotografías.
Fig.4 Curvas
de respuesta en frecuencia de dos filtros cerámicos
Los filtros
se analizan en función del ancho de banda a 10KHz de la frecuencia central de
FI que generalmente es de 450 KHz. Las emisoras se otorgan con una separación
de 10 KHz entre portadoras así que trasladadas a la frecuencia de FI podría
existir una emisora interferente en 440 KHz o en 460 KHz. Teóricamente el
filtro no debería tener salida a esas frecuencias, pero eso es imposible de lograr.
Como vemos en una de las curvas existe una caída de 9 dB y en la otra de 15 dB
que es el rechazo de emisora contigua de estos filtros.
Si se
hicieran más angostos se produciría un rechazo mayor pero hay que tener en
cuenta que una emisora no ocupa solo la frecuencia de la portadora. La
modulación ocupa una banda de 5 KHz a cada lado de la misma y si las curvas
fueran más angostas se produciría una atenuación de agudos. La curva de la
izquierda tiene una atenuación de 5 dB a 5 KHz y la de la derecha de 9 dB.
Como el oído
humano escucha hasta 20 KHz podemos concluir que las transmisiones de AM solo
cubren una banda 4 veces menor que lo que podemos escuchar y por lo tanto no se
pueden considerar como una transmisión de alta fidelidad. Por esa razón se desarrolló
la banda de FM que tiene un corte de la respuesta en frecuencia mucho mas alta
y permite el agregado de la estereofonía.
Fig.5
Fotografías de diferentes filtros cerámicos
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