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EELLEECCTTRROONNIICCAAEDICION ARGENTINA

ES UNA EDICION ESPECIAL DE

Instrumentos para Corriente ContinuaInstrumentos para Corriente Continua

EnciclopediaEnciclopediaVVisualisualde lade laElectrónicaElectrónica

INDICE DEL

CAPITULO 8INSTRUMENTOS PARA CORRIENTE CONTINUA Instrumentos analógicos . . . . . . . . . . . . . .115Funcionamiento de algunos instrumentos analógicos . . . . . . . . . . . . . .117Empleo como amperímetro . . . . . . . . . . .117Empleo como voltímetro . . . . . . . . . . . . . .118Ohms por volt en los voltímetros de continua . . . . . . . . . . . . . . .118Causas de errores en las mediciones . . . .118Las puntas de prueba . . . . . . . . . . . . . . . .120Puntas pasivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120Puntas activas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121

MEDICIONES EN CIRCUITOS TRANSISTORIZADOSa) apertura de los circuitos de polarización . . . .122b) apertura de los elementos del transistor . .122c) entrada en corto de los elementos del transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122

d) entrada en corto de elementos de acoplamiento de la etapa . . . . . . . . . . . . . .123

EL SURGIMIENTO DE LA TVQué es la televisión . . . . . . . . . . . . . . . . . .124El televisor despliega señales eléctricas . . . .125Orígenes de la televisión . . . . . . . . . . . . . . . .125Se establecen los formatos . . . . . . . . . . . . . .126Cómo se convierte la imagen en señales eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127La señal de video compuesto . . . . . . . . . . . .127

FUENTE DE ALIMENTACIÓN CON CONTROL DE SOBRECARGA . . . . . . . . . . . .128

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INSTRUMENTOS ANAL GICOS

Un instrumento analógico nonecesita alimentación, exceptoen la medida de resistencias, porlo que tranquilamente podemosmedir volt (normalmente deci-mos voltios) o ampere (solemosdecir amperes) sin problemas.

En el caso de las pinzas ampe-rométricas, con las cuales se mi-de la intensidad de C.A. en unconductor, especialmente enambientes industriales, la corrien-te en estos casos fluctúa conti-nuamente y es más fácil apreciarlas variaciones en un instrumentocon aguja, mientras que uno di-gital nos muestra una sucesión decifras que varían continuamente.

Por otra parte, debemos consi-derar los métodos de mediciónpor oposición que comprendenlos puentes de Wheatstone y lospotenciómetros.

Comencemos por los instru-mentos de aguja. El movimientode la misma se produce utilizan-do distintos efectos de la corrien-te eléctrica. Según el efecto em-pleado para producir dicho mo-vimiento, pueden los voltímetrosy amperímetros de indicación di-recta dividirse en los siguientesgrupos:

a) Instrumentos fundados en losefectos magn ticos de la corrien-te: de bobina m vil, de hierro m -vil.

b) Instrumentos fundados enlos efectos t rmicos de la corrien-te: instrumentos t rmicos.

c) Instrumentos basados en losefectos electrodin micos de la co-rriente: electrodinam metros.

d) Instrumentos electrost ticos:volt metros electrost ticos.

Con excepción de los mencio-nados en (d), todos los demás ti-pos de instrumentos pueden ser-

vir indistintamente para hacermedidas de tensión o de intensi-dad, ya que, en general, la medi-da de tensión se reduce a la me-dida de una corriente proporcio-nal a ella.

a) Los detalles de construcción,especialmente en lo que respec-ta a la suspensión y amortigua-ción son similares entre los distin-tos tipos de instrumento. Por ellodescribiremos con más detalle alos instrumentos de bobina móvil,éstos poseen una bobina en for-ma de cuadro rectangular, Fig. 1,el que puede ser de aluminio ode algún material aislante, quegeneralmente se encuentra so-portada por dos ejes que giransobre pivotes de acero duro o,en muchos casos, sobre piedraspreciosas, por ej. zafiro. Sobre losejes hay dos resortes, uno en ca-da uno, conectados en formaantagónica, que sirven paramantener el cero, suministran lafuerza necesaria para volver a suposición de reposo al interrumpir-se el paso de la corriente y estánconectados a los extremos de labobina móvil. Esta bobina se en-cuentra sumergida en el campomagnético proporcionado porun imán permanente. La reac-ción entre este campo perma-nente y el creado por el paso decorriente por la bobina móvil, ha-cen que esta última gire y conella una aguja que indicará so-bre una escala, la que se puedecalibrar en términos de cualquierparámetro que sea proporcionala la corriente, amperes, voltios,ohms, temperatura, etc.

Otra forma de montaje de labobina móvil es por medio deuna cinta, la que cumple la mis-ma función que el conjunto deejes y resortes, Fig. 2, y tiene laventaja de eliminar el rozamientoentre los ejes y los pivotes, aun-que a cuenta de una fragilidad

algo mayor en el sistema mecá-nico, por lo cual generalmente selo usa en instrumentos de labora-torio de alta precisión.

Dentro de esta categoría de-bemos considerar los instrumen-tos de hierro móvil, en lugar deuna bobina que gira, el sistemaconsta de dos chapas de hierrodulce, las que en ausencia decorriente se encuentran muy pró-ximas entre sí, y son imantadas almismo tiempo por la acción deuna bobina que las rodea. Unade las chapas se encuentra fija yla otra puede girar sobre un eje,con una aguja adosada a él, ycon un montaje mecánico similaral de bobina móvil. Cuando cir-cula corriente en la bobina querodea a ambas chapitas, éstas

Capítulo 8

115

Capítulo 8

Instrumentos Para Corriente Continua

Fig. 1

Fig. 2

se imantan y se repelen en un án-gulo proporcional a la corriente.Fig. 3.

Todos los sistemas móviles po-seen inercia, y cuando deflexio-nan, hasta un lugar determinado,por inercia siguen un poco más yluego retroceden algo, y así osci-lan un tiempo, lo que dificulta lasmediciones, ya que hay que es-perar hasta que estas oscilacio-nes se amortigüen. Para disminuireste inconveniente, estos siste-mas se proveen de un amorti-guamiento artificial. Este amorti-guamiento debe ser tanto másefectivo cuanto mayor sea la ve-locidad del movimiento, pero de-be anularse cuando el sistema seencuentra en reposo. Esto es ne-cesario para impedir que elamortiguamiento se oponga apequeños movimientos lentos, yaque, en este caso, la sensibilidaddel instrumento para pequeñasvariaciones resultaría perjudica-da. Se consigue un amortigua-miento dinámico por alguno delos siguiente métodos: por co-rrientes de Foucault y por cáma-ra de aire. En el primer caso, laforma más práctica de obtenerel amortiguamiento es bobinan-do a la bobina móvil sobre unaforma de aluminio.

Esta constituye una espira encortocircuito, y en ella se induceuna corriente que se opone almovimiento.

En el amortiguador por cámarade aire, Fig. 4, una paleta de alu-minio muy liviana se encuentraadosada al eje, por medio de unbrazo, y corre dentro de un tubocurvado con un muy pequeñoespacio entre la paleta y el tubo,la viscosidad del aire produce ro-zamiento cuando la paleta semueve y es así como se amorti-gua el movimiento.

b) Los instrumentos tér-micos utilizan la dilata-ción que se produce enun hilo metálico por elpaso de corriente. Si bienactualmente han caídoen desuso, no está de-más una breve descrip-ción de su funcionamien-to. Fig. 5. Un instrumentotípico de esta clase, y debuena calidad, poseíaun hilo de platino-iridio de0.06 mm de diámetro yunos 16 cm de longitud.Aproximadamente, en elmedio de este hilo Hp, só-lidamente fijado en susextremos, va unido otrode latón de unos 10 cmde longitud y 0.05 mm dediámetro, cuyo otro ex-tremo es igualmente fijo.Del centro de este hiloparte un tercero de ma-terial aislante que, pa-sando por una pequeñapolea termina en un re-sorte r; éste mantiene entensión el sistema de hi-los. Al pasar corriente por Hp, localienta y produce su dilatación,esto hace que la polea gire. Sueje, y la aguja solidaria con éste,está sostenido por pivotes y giraen éstos. El tornillo t sirve paraajustar el cero.

Una ventaja que tiene este tipode instrumentos es que puedenusarse con continua y con alter-na, la calibración es la misma pa-ra ambos tipos de corriente.

c) Instrumentos electrodinámi-cos. Con el nombre de efectoselectrodinámicos se designa,principalmente, la fuerza deatracción o repulsión que ejer-cen mutuamente los conducto-res paralelos, al ser atravesadospor corrientes de sentidos igualesu opuestos. Los instrumentosconstruidos, fundándose en esteprincipio, se denominan tambiénelectrodinamómetros y se apli-can lo mismo como amperíme-tros que como voltímetros; sinembargo, la aplicación más co-rriente del principio electrodiná-mico tiene lugar en los vatíme-tros. Esencialmente constan deuna bobina fija A y de una móvil

B, que puede girar alrededor deun eje vertical. Fig. 6.

Estas bobinas son generalmen-te de construcción diferente, enlo que respecta a la sección delalambre y a la cantidad de espi-ras de cada una.

El sistema móvil debe ser de po-co peso, por lo tanto no puedeser de alambre grueso, la corrien-te que por ella circula oscila en-tre los 20 y los 500 mA, y su com-binación con la bobina fija de-pende de que el instrumento seaun voltímetro, un amperímetro oun vatímetro. La bobina fija pue-de construirse para una corrienteque varía entre algunas décimas

Instrumentos Electrónicos

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Fig. 3

Fig. 6

Fig. 4

Fig. 5

de ampere hasta varias décadas.Los instrumentos de este tipo sonmuy precisos y, los de buena cali-dad, se entregan con una curvade error en función de la tempe-ratura y con especificaciones pre-cisas en lo que se refiere a las con-diciones de uso. La potencia con-sumida por este tipo de instrumen-to es sensiblemente mayor que lade los tipos anteriores.

d) Los instrumentos electrostáti-cos se fundan como su nombreindica, en la atracción o repul-sión de cantidades de electrici-dad estática, y pueden emplear-se, por tanto, en medidas de ten-sión. En relación a los voltímetrosdescriptos hasta ahora tienen laventaja de que la corriente ab-sorbida por ellos es prácticamen-te nula en continua y muy pe-queña en alternada. Como lafuerza desarrollada es muy bajapueden usarse a partir de tensio-nes relativamente altas, 200-300V, en cambio su límite superiores muy alto y puede llegar al mi-llón de voltios.

Una implementación prácticade este tipo de instrumento sepuede apreciar, en forma esque-mática, en la Fig. 7. Consta dedos placas paralelas C, limitadaspor las curvas b, c, d, e, f, g, uni-das entre sí mecánica y eléctri-camente; en general se designaal conjunto de las dos como cá-mara. Entre estas dos placas pue-de oscilar la aguja metálica A,bien aislada de aquéllas. Uno delos polos de la tensión a medir seune a la cámara y el otro a laaguja. Esta será atraída electros-táticamente por las placas y, portanto, su movimiento será haciael interior de la cámara. La formaespecial de las láminas de la cá-mara permite una deflexión linealde la aguja.

FUNCIONAMIENTO DE

ALGUNOS INSTRUMEN-TOS

ANAL GICOS

Veremos con másdetalle el funciona-miento y la utilizaciónde los instrumentos debobina móvil. El fun-cionamiento de éstosse funda en el hecho

de que un conductor recorridopor una corriente, cuando se en-cuentra dentro de un campomagnético sufre una desviación.El sentido de la fuerza producidapor esta desviación es siempreperpendicular a la dirección dela líneas de fuerza del campo ydepende de las direcciones deéste y de la corriente. La magni-tud de la fuerza es proporcional ala intensidad de la corriente, a ladel campo magnético y a la lon-gitud del conductor. Si por las es-piras de la bobina pasa una co-rriente Ig tenderá a desviarse, acausa de un par de giro electro-magnético, cuya magnitud esproporcional a la intensidad I, M1= C1 . I1

El factor de proporcionalidadC1 depende del número de espi-ras de la bobina, de sus dimensio-nes y de la intensidad del campomagnético, siendo, por consi-guiente constante. Bajo la in-fluencia de este par de giro labobina se desplaza, y se ponenen tensión, al mismo tiempo, losdos resortes. Igualmente la reac-ción de los resortes crece cuan-do aumenta el ángulo de giro dela bobina, giro que continúa has-ta que se produzca el equilibrioentre el par M1 y el par antago-nista de los resortes. Este último esproporcional al ángulo de giro a,es decir, M2 = C2 . α, en donde laconstante C2 solamente depen-de de las dimensiones de los re-sortes. En estado de equilibrio setiene, en resumen:

M1 = M2, o bien, C1 . Ig = C2 . α

De donde se deduce que:

Ig = C2 . α / C = K . α

Es decir, la desviación α de laaguja es proporcional a la inten-sidad de la corriente que pasapor la bobina móvil. El factor K deproporcionalidad depende sólode la construcción del instrumen-to y recibe el nombre de cons-tante del instrumento. Debido ala proporcionalidad entre la in-tensidad Ig y el ángulo de desvia-ción de la aguja α, la escala llevauna graduación completamenteuniforme. A consecuencia de ladependencia existente entre elsentido de la desviación de laaguja y la dirección de la corrien-te, los instrumentos de bobinamóvil son sólo utilizables para co-rriente continua. El amortigua-miento se consigue por mediodel mismo bastidor de aluminio,que puede considerarse una es-pira en cortocircuito en la que seinduce una intensa corrientecuando se mueve dentro de uncampo magnético.

El peso del sistema móvil debeser lo más reducido posible, locual exige que el diámetro delalambre, arrollado sobre la formade la bobina móvil, y la secciónde los resortes sean asimismo muypequeños. Es por esto que la co-rriente que puede manejar uninstrumento de este tipo es comomáximo de unos pocos miliam-peres, alrededor de 50-100mAcomo máximo. Por otra partecuanto mayor es la cantidad devueltas del alambre de la bobinamóvil, más sensible es el instru-mento, pero al aumentar lasvueltas y al mismo tiempo dismi-nuir la sección del alambre, la re-sistencia de la bobina móvil au-menta. Los instrumentos cuya bo-bina móvil está confeccionadacon pocas vueltas de alambregrueso se usan preferentementecomo amperímetros, los que sonmás sensibles conviene utilizarloscomo voltímetros.

EMPLEO COMO AMPERŒMETRO

Cuando la corriente que debemedirse es mayor que el alcancedel instrumento, es necesario queel exceso de corriente se derivepor otro camino, para ello se co-loca una resistencia en paralelo

Capítulo 8

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Fig. 7

con la bobina móvil. El valor de lamisma se calcula de modo quela corriente total que circula seaun múltiplo entero de, por ejem-plo, 10, de modo que se puedausar la misma escala para distin-tos rangos de medida. Corriente-mente a esta resistencia se la de-nomina shunt.

El cálculo del mismo puede ha-cerse de la siguiente manera: lacaída de tensión en la bobinamóvil es la misma que se produ-ce en el shunt, ya que ambos es-tán en paralelo, Fig. 8. Suponga-mos que deseamos calcular elshunt para medir una corriente I,por la resistencia Rg de la bobinamóvil circula la corriente Ig, luegopor la resistencia del shunt Rsh,circulará la corriente diferencia I -Ig. Como la caída es igual enambas tenemos:

Ig . Rg = (I - Ig) . Rsh [1]

Supongamos que deseamosimplementar un amperímetrocon alcance máximo de 1 am-pere, utilizando un miliamperíme-tro de 1mA de sensibilidad y 50ohms de resistencia interna. De lafórmula [1] deducimos el valordel shunt: R, = I R/(I - I) [2]. Reem-plazando en [2], obtenemos:

Rsh = 0,001 . 50/(1-0,001) = = 0,05/0,999 = 0.05005Ω = Rsh = 0,05Ω.

Al colocar un shunt a un instru-mento de bobina móvil, la resis-tencia resultante de la combina-ción se reduce considerable-mente, lo que ocasiona una me-nor caída de tensión sobre el ins-

trumento.EMPLEO COMO VOLTŒMETRO

Cuando por las espiras de labobina móvil circula una corrien-te Ig, existe entre sus extremosuna caída de tensión, o sea, quepor ley de Ohm, la corriente cir-culante es proporcional a la ten-sión, luego podemos graduar laescala del miliamperímetro envoltios. En el ejemplo anterior, elinstrumento es de 1mA a plenaescala y tiene una resistencia in-terna R = 50Ω. Luego, por ley deOhm la caída de tensión es de:

0,001 . 50 = 0,050V = 50mV

Si queremos medir tensionesmayores debemos aumentar elalcance mediante resistenciasen serie, Fig. 9. Supongamos quequeremos medir tensiones dehasta 100V. Como el alcance delinstrumento es de 1mA, el valorde la resistencia serie debe ser talque con 100V aplicados, la co-rriente no sobrepase el mA. Estevalor se calcula muy simplemen-te aplicando la ley de Ohm, R =E/I, sustituyendo, tenemos:

100/ 0,001 = 100.000Ω

En realidad ésta debe ser la re-sistencia total o sea la suma de laresistencia interna más la resisten-cia externa. En este ejemplo estono tiene importancia ya que 50Ωes un porcentaje muy pequeñofrente a 100kΩ.

Los voltímetros de c.c., corrien-temente usados en electrónica,emplean según los casos instru-mentos de 10µA hasta 10mA. Unvalor común en la actualidad es50µA. En cambio, en los patronesde laboratorio se usan los de va-rios miliamperes, generalmente10 por razones de robustez y esta-bilidad de calibración.

OHMS POR VOLT EN LOS

VOLTŒMETROS DE CONTINUA

Es el valor que se obtiene divi-diendo 1 volt por la corriente aplena escala, en amperes, delinstrumento utilizado; y configurauna manera de expresar la sensi-

bilidad y facilita la comparaciónentre distintos instrumentos. Porejemplo; una instrumento de0,001A a plena escala es de

1V / 0,001A = 1000Ω.V

Uno de 50µA, permite construirun voltímetro de 20.000Ω.V, yaque:

1V /0,00005A = 20.000Ω.V

CAUSAS DE ERRORES

EN LAS MEDICIONES

Los amperímetros se conectanen serie con la corriente a medir,esta corriente al circular por labobina móvil, con o sin shunt,ocasiona una caída de tensión, ysolemos dar por descontado queel amperímetro no produce nin-guna perturbación en el circuito,o sea, que al retirar el amperíme-tro, la corriente es igual a la quecirculaba cuando el mismo seencontraba intercalado. Muchasveces esto es cierto, pero en de-terminadas circunstancias, estacaída puede modificar algún pa-rámetro del circuito que se midey lo que conseguimos es un resul-tado erróneo; esta alteración deintensidad ocasionada por el ins-trumento suele llamarse error deinserción del mismo. Por ejemplo,supongamos que deseamos me-dir la corriente de emisor de unamplificador de audio de ciertapotencia, la resistencia de emisorpuede ser de 0,1Ω, si colocamosel amperímetro que usamos co-mo ejemplo anteriormente, elque posee una resistencia inter-na de 0,05Ω, la resistencia deemisor será ahora de 0,15Ω, estaes una variación del 50%, y segu-ramente modificará el funciona-miento del circuito cuya corrien-te deseamos medir (Fig. 10). Estemismo problema se presenta conlos amperímetros digitales.

En el caso de los voltímetros, lacausa principal de error reside enla resistencia interna de la fuenteque se mide. Al hablar de fuen-te, no nos referimos a una fuentede alimentación convencional,sino que consideramos fuente ogenerador a cualquier punto de

Instrumentos Electrónicos

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Fig. 8

Fig. 9

un circuito. Si representamos di-cho punto de un circuito comoun generador ideal de tensión,con una fuerza electromotriz E ya su resistencia interna Rt conuna resistencia exterior, nos serámás fácil visualizar la causa delerror y podremos calcular sumagnitud (Fig. 11). Veamos; elobjetivo normal de una mediciónde tensión es hallar E, la que novaría con la corriente circulante I,pero como los terminales exter-nos del generador son AB no esposible conectar un voltímetrosobre E, de modo que la únicamedida posible es la tensión exis-tente entre los terminales accesi-bles AB. Esto nos da V, podremosdeducir E si conocemos la ca dade potencial sobre Rt.

Supongamos que queremosdeterminar la resistencia internade un circuito de corriente conti-nua. Lo podemos hacer median-te dos sencillas mediciones conun voltímetro de continua, el quedeberá tener una resistencia in-terna muy elevada, de modo deno cargar al circuito cuya Rt de-seamos medir, o sea que debe

ser un instrumento de muchosohms/volt. Para ello armamos elcircuito de la figura 12, éste es si-milar al de la figura 11, con elagregado de una resistencia decarga R, la que se puede conec-tar y desconectar con la LL1; elconsumo de esta carga debe serentre la mitad y el total de lo quepuede dar el generador o circui-to, cuya resistencia interna que-remos averiguar.

Primero con la LL1 abierta elvoltímetro indicará un valor cer-cano al verdadero E, llamaremosa este valor V1. Segundo con LL1cerrada obtenemos V2.

Aplicamos la siguiente fórmula:

V1 - V2 Rt = R ------------- [3]

V2Veamos un ejemplo: Suponga-

mos que V1 = 12 V, usamos parala medición un voltímetro de20.000 ohm/volt, en el rango de50V, su resistencia interna será de1MΩ, lo bastante alta como paraser despreciable en este caso.Luego con R = 2200Ω y cerrandola llave leemos V2 = 10,5V.

Aplicando [3] tenemos:

R = 2200 . (12-10.5) /10,5 = R = 314,3Ω

El campo de medidas en elec-trónica es muy amplio, por lo quees imposible que un voltímetrocon una sola escala pueda servirpara todo. Es por ello que los vol-tímetros tienen la posibilidad decambiar su alcance de modo depoder leer en el tercio superior dela escala, ya que esta es la zonadonde los instrumentos de bobi-na móvil tienen el menor error.Para ello, lo que hay que haceres cambiar el valor de la resisten-cia en serie, los valores se eligende modo que una misma escalasirva para rangos distintos, peroque se encuentran relacionadospor factores fijos, generalmentedecimales. Por ejemplo: una es-cala numerada del 0 al 100, sepuede utilizar para los rangos de1, 10 100 y 1.000V. Lo mismo paraotra que se extienda desde el 0hasta, por ejemplo, el 300. Se po-dría usar para 3, 30 y 300V.

Es menester tener en cuenta

que la exactitud del voltímetro,además de las característicaspropias de la bobina móvil, de-penderá exclusivamente de lasresistencias multiplicadoras. Estasdeberán ser muy estables, preferi-blemente de alambre, debida-mente calibradas y ajustadas. Pa-ra los rangos más altos se suelenusar varias de valor inferior en se-rie de modo de repartir la diferen-cia de potencial entre varias. Co-mo el costo de las resistencias deprecisión de alambre es muy alto,comparado con las de películametálica depositada, aquéllas sejustifican solamente en el caso deinstrumentos de muy buena cali-dad.

Si bien el cambio de rango enlos voltímetros es sencillo, cuandose trata de cambiar el alcancede un amperímetro medianteuna llave, debemos tener encuenta que la variación de la re-sistencia de los shunts es tantomás baja cuanto mayor es el fac-tor en que se amplifica la escala.En el caso de la figura 13, la resis-tencia de contacto queda en se-rie con los shunts y con el tiempova a variar, esta variación se re-fleja en una variación en el valordel shunt lo que a su vez ocasio-na un cambio en la lectura delamperímetro.

En el caso de la figura 14, sibien la sección a de la llave se-lectora queda en serie con el cir-cuito externo, la sección b con-muta al miliamperímetro sobre losdistintos shunts, y, en este casocomo la resistencia de contactode la sección b está en serie conla bobina móvil y la resistencia in-terna de ésta es mucho mayor; lavariación en el tiempo de la resis-tencia de contacto de la secciónb no tiene importancia alguna.

Hace un momento calculamosel valor de un shunt y obtuvimospara el mismo un valor de 0,05Ω.Las resistencias de contacto deuna llave, pueden variar en unmomento dado entre 0,001Ω y0,1Ω, vemos que estos valores noson despreciables frente al delshunt, además varían en formaerrática según el estado de loscontactos, el tipo de metales,presión mecánica, oxidación,etc. Por eso es que no debe utili-

Capítulo 8

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Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

zarse jamás una llave común pa-ra conmutar resistencias de valormuy bajo.

LAS PUNTAS DE PRUEBA

Un osciloscopio, al menos teóri-camente, nos permite visualizarlo que sucede en un circuito.Ahora bien, esto presupone queal conectar el osciloscopio a unpunto de un circuito, no cambiala forma de onda en dicho pun-to. Para minimizar los efectos decarga, los osciloscopios se dise-ñan con una impedancia de en-trada alta. El valor normalizadoes de 1MΩ en paralelo con unacapacidad que oscila entre los20 - 30pF.

Mientras se trabaja en frecuen-cias industriales y aún dentro delrango de audio, en general la im-pedancia de esta resistencia ycapacidad en paralelo es lo bas-tante alta como para no pertur-bar el funcionamiento de un cir-cuito, excepto en algún caso es-pecial. Ahora bien, esta alta im-pedancia existe en la entradadel osciloscopio, de modo quenecesitamos algún tipo de cone-xión entre el circuito, cuyo com-portamiento deseamos exami-nar, y el instrumento. Una cone-

xión de tipo directo es difícil, in-cómoda y casi siempre imposi-ble. Señales no muy débiles ydesde una fuente de baja impe-dancia pueden examinarse lle-vándola al osciloscopio con doscables retorcidos y, sino, con uncable blindado cualquiera, paraeliminar la captación de señalesespúreas y/o zumbido.

Un cable blindado de un metroo metro y medio es normalmentesuficiente y tendrá una capaci-dad de alrededor de 100pF/m.Sumemos a esta capacidad la in-terna del instrumento y tendre-mos para un cable de un metrouna capacidad total de 130pF.Ahora bien a una frecuencia de1MHz, la reactancia de dicha ca-pacidad es de: 1.224 ohm. Demodo que la alta impedanciaque nosotros suponíamos tener,se ha visto reducida a poco másde 1.200Ω, y este valor no puedeconsiderarse alta impedanciapor más buena voluntad e imagi-nación que pongamos.

Esta es una de las razones porla cual, muchas veces, sacamosconclusiones erróneas de unamedición. Esto se aplica no sola-mente a los osciloscopios sinotambién a los frecuencímetros, escomún que se aplique la punta aun cristal para medir su frecuen-cia, la capacidad parásita sacael cristal de frecuencia y otra veztenemos una medición incorrec-ta y conclusiones equivocadas,las que nos hacen perder untiempo valioso. Veremos ahoracómo, sino eliminar, por lo menosdisminuir la magnitud de estascapacidades parásitas que, endefinitiva, son las que ocasionantodos los problemas. Esto se con-sigue con la puntas de pruebadebidamente diseñadas y ajusta-das. Existen dos grupos: las pun-tas pasivas y las puntas activas.Veamos las primeras.

PUNTAS PASIVAS

Son las puntas divisoras por diez,que acompañan a los oscilosco-pios, y suelen tener un código quedice x 10 y x 1. Estos son los índicesde atenuación. En la posición x 1es una conexión directa, la dife-

rencia con lo anterior es que elcable que se usa es de baja ca-pacidad, comparado con el coa-xial común, tal vez en una longi-tud de un metro y medio tenga40-60pF, a los que se debe sumarlos de entrada. Se está en mejorescondiciones que antes, pero muylejos de las ideales. En la otra posi-ción: x 10, se intercala un atenua-dor RC (figura 15). Esto aumentala impedancia de entrada a10MΩ y la capacidad disminuye a10pF. Tampoco es lo ideal pero es-tamos mucho mejor que con unsimple cable blindado, pero estono es gratis, ya que el precio quedebemos pagar es una pérdidade sensibilidad de 10 veces. Nor-malmente para trabajar en videoy televisión esto no es problema,ya que las señales son, por lo me-nos, de algunas décimas de volt,y al atenuarlas 10 veces, aún que-da bastante sensibilidad comopara una medición correcta. Peroes un factor a tener en cuenta. Elatenuador de entrada de un osci-loscopio está ajustado, de modode presentar una capacidadconstante en su entrada paracualquier posición de la llave ate-nuadora. Es por eso que una vezajustada la punta pasiva en unrango, su calibración es válidapara todos los rangos del oscilos-copio. En el caso de que sea undoble haz será conveniente teneruna punta para cada canal, yaque es poco probable que la im-pedancia de entrada sea idénti-ca en ambos canales. Ya que laresistencia de entrada es de 1MΩ,para atenuar 10 veces la resisten-cia de la punta debe ser de 9MΩ,y la capacidad debe ser 9 vecesmenor que la combinada de en-trada más la del cable. Como noes fácil medirla, se coloca un tri-mer en paralelo con la resistenciade 9MΩ y se ajusta del modo queveremos luego. Si bien esta com-binación de RC es la que da lamenor capacidad de entrada,tiene el inconveniente de que9/10 de la tensión de entrada caesobre el trimer, y los trimers moder-nos, de pequeño tamaño, no to-leran demasiada tensión.

Para disminuir la tensión sobre elcapacitor que se encuentra en lapunta, se modifica la ubicación

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Fig. 13

Fig. 14

del trimer, y se lo coloca junto a laentrada del osciloscopio (figura16). De este modo la tensión sobreel trimer se ve reducida a la déci-ma parte.

Otro factor a tener en cuenta esque una punta pasiva debe estarcorrectamente ajustada, ya quede no ser así nos dará resultadoscompletamente equivocados.

Para poder ajus-tar una punta deeste tipo necesita-mos, aparte del os-ciloscopio, un ge-nerador de ondascuadradas o depulsos. Si no lo tene-mos, podemos im-provisar uno muyfácilmente, con un555 (figura 17). Estees un osciladorque trabaja en unafrecuencia de alre-dedor de 4.000Hz,sirve cualquier valorentre 2 y 6kHz. Elúnico detalle a te-

ner en cuenta es que el potenció-metro de salida debe tener un va-lor bajo, menos de 1.000 ohm. Sino se tiene a mano puede substi-tuirse por una cadena de 4 resisto-res de 56, 68 u 82Ω cada una, conlo que se tendrá baja impedanciade salida con derivaciones fijas.

El trimer deberá ajustarse demodo de ver una señal igual a la

de la entrada, sólo que atenuada10 veces. En las figuras 18 y 19 he-mos ilustrado una simulación he-cha con el Pspice, podemos ob-servar el caso de CT de un valormayor o menor que el óptimo.Mientras que un divisor pasivo x10reduce en buena medida losefectos de carga sobre un circui-to cuando se lo compara conuna longitud similar de cable blin-dado, su efecto en altas frecuen-cias no es despreciable. En la figu-ra 20 tenemos el resultado de otrasimulación de la impedancia deentrada de una punta con 9MΩen paralelo con 10pF. No se apre-cia en el gráfico, pero la impe-dancia a 100MHz es de 180Ω. Elúnico modo de evitar este fenó-meno es con las:

PUNTAS ACTIVAS

Estas intercalan, entre la puntapropiamente dicha y el cableque va al osciloscopio, un ampli-ficador de banda ancha. Este

Capítulo 8

121

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 18

Fig. 19

Fig. 20

puede ser, en el caso más senci-llo un simple seguidor de fuente o,en el caso de puntas de calidad,están hechas con elementos dis-cretos y amplifican 10 veces. Tam-bién se puede implementar conun FET a la entrada y un operacio-nal adecuado para manejar lacapacidad del cable más la delosciloscopio.

En la actualidad se fabrican

a m p l i f i c a d o r e soperacionales dehasta 400MHz deancho de banda,aunque bueno esdecirlo, estas exqui-siteces no se consi-guen en el país yademás son bas-

tante caras.Como nosotros no tenemos tan-

tas pretenciones –ni pesos– pode-mos hacer una punta activa muysimple y económica porque, sibien no amplifica, su atenuaciónserá poca, alrededor de un 30%.El circuito se ve en la figura 21. Tie-ne un FET de entrada y un segui-dor de emisor a la salida. Puedealimentarse con cualquier tensión

entre 6 y 12V, una batería de 9V esideal. Hay que poner especial cui-dado en utilizar elementos de po-co tamaño en la entrada y quetodo sea muy compacto, para re-ducir los pF de entrada, porqueen cuanto uno se descuida cre-cen muy rápido. La ventaja de es-ta simple punta sobre la pasiva esque en ésta con 1V de entradanos da 100mV de salida y en laactiva con 1 volt de entrada te-nemos alrededor de 0.7V a la sali-da. Una limitación de esta puntaactiva es que es útil solamentepara señales de menos de 1V, pe-ro esto no es una gran limitación,ya que es en la medida de pe-queñas señales donde la pasiva,con la atenuación que tiene,

Instrumentos Electrónicos

122

Fig. 21

Mediciones en Circuitos Transistorizadospuede impedirnos hacer unamedición.

Cuando un transistor seencuentra en perfec-tas condiciones en una

etapa amplificadora, oscila-dora o ejerciendo otra fun-ción, deben existir en sus ter-minales tensiones bien defini-das. El ejemplo más comúnes la etapa de emisor-com nque se ve en la figura 1, queaparece en mayor cantidad enlos equipos transistorizados.

Teniendo en cuenta los senti-dos de circulación de la corrien-te y la barrera de potencial entrela base y el emisor, podemos es-tablecer con facilidad los valoresde las tensiones que deben ha-llarse, por ejemplo, en un transis-tor NPN.

La corriente debe fluir de labase hacia el emisor, de modoque la tensión debe ser mayoren la base que en el emisor. Ladiferencia de valor está dadapor el tipo de material semicon-ductor del transistor. La tensiónestará entre 0,2 y 0,3V para lostransistores de germanio y entre0,6 y 0,7V para los de silicio.

Igualmente, la corriente prin-cipal fluye del colector hacia elemisor, de manera que se tienenun potencial mayor en el colec-

tor que el de base y tambiénmayor que en el emisor.

Los valores típicos están entre0,7V y la tensión de alimenta-ción, según el circuito de la figu-ra 2. Para un transistor PNP, elsentido de circulación de la co-rriente es el opuesto, de modoque las tensiones serán como seve en la figura 3.

Para establecer las tensionesen los elementos de un transistorde manera de obtener las co-rrientes en los sentidos deseados,usamos circuitos exter-nos de polarización.Esos circuitos puedenarmarse con resistoreso hasta pueden apro-vecharse elementosde acoplamiento, co-mo ser los bobinadosde los transformado-res.

Una falla en los ele-

mentos de polarización inducealteraciones de las tensiones deltransistor y lo mismo ocurre si eltransistor internamente sufre al-gún problema. Entonces pue-den presentarse los casos si-guientes:

a) apertura de los circuitos depolarizaci n

b) apertura de los elementosdel transistor

c) entrada en corto de los ele-mentos del transistor

Fig. 1

Fig. 2

d) entrada en corto de elemen-tos de acoplamiento de la etapa

Las posibles alteraciones queprovocan estos problemas en lastensiones serán analizados ense-guida.

Caso 1Caso 1Circuito de polarización de

base, abiertoTomemos el circuito típico de

una etapa amplificadora de au-dio o FI que aprovecha el bobi-nado de un transformador parapolarizar la base de un transistor,como muestra la figura 4.

Es fácil percibir que en la inte-rrupción del bobinado no tene-mos polarización y la base deltransistor queda "libre".

Tomando como referencia elpotencial de 0V, observamos queno circula corriente entre el co-lector y el emisor. El potencial delcolector será entonces el de lafuente de alimentación (+).

En el emisor del transistor, latensión será nula ya que no circu-la corriente. En la base, la tensiónserá igual a la del emisor, o sea 0volt, ya que cuando la base estádesconectada, tiene en realidaduna conexión con el emisor.

En la figura 5 tenemos las indi-caciones de estas tensiones.

Vea que en la práctica si exis-ten pequeñas fugas en el transis-tor, pueden encontrarse tensio-

nes ligeramente diferen-tes. Pero esas diferenciasno deben superar los 0,1 ó0,2V a lo previsto.

El mismo tipo de pro-blema se presenta si en lu-gar de la interrupción deltransformador, fuera el re-sistor R1 que estuvieraabierto, desconectandoel positivo de la fuente delcircuito de polarización.

Caso 2Caso 2En la figura 6 tenemos

una etapa amplificadoracon una etapa amplifica-dora con un transistor au-topolarizada por mediodel resistor conectado en-tre el colector y la base.

Para un transistor NPNde silicio, en condiciones

normales de funcionamiento alresitor de polarización de base lalleva a un potencial del orden de0,6 a 0,7V que mantienen la co-rriente para el emisor.

Si los resistores se abrieran,nuevamente, el circuito de basequedaría despolarizado y ningu-na corriente perceptible circula-ría entre el colector y el emisor. Elresultado es una subida de latensión del colector a valorescercanos a la tensión de alimen-tación (+Vcc) y la caída de latensión de la base llegaría a unvalor próximo a 0V.

En la figura 7, tenemos las ten-siones que aparecerían tanto enlos transistores NPN como en losPNP en un caso como éste.

Debemos tener presente quela sensibilidad del multímetro de-be tenerse en cuenta en todaslas medidas pues una sensibili-dad baja influye sobre todo enlas medidas de las tensiones de

base en que las corrientes sonmuy débiles.

Caso 3Caso 3Apertura del circuito emisorEste caso puede presentarse

si el resistor de polarización delemisor se abre (figura 8).

No tendremos corriente en elemisor ni en la base.

En estas condicones, las ten-siones medidas serán las siguien-tes:

La tensión del colector estarácerca de la tensión de alimenta-ción +Vcc ya que todavía puedecircular una pequeña corriente através de R1, para la base y tie-rra. Si la tensión de alimentaciónfuera de 6V, será normal encon-trar en este punto 5,7 ó 5,8V.

Por otra parte, tenemos unatensión del emisor bastante vieja,

Capítulo 8

123

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 6

Fig. 5

Fig. 7

del orden de los 0,6V y el mismovalor de base, pues medimos através de la unión emisor-base. Elemisor está abierto, recuérdelo.

Caso 4Caso 4El circuito del colector del

transistor se encuentra abiertoEste circuito puede estar for-

mado por el bobinado de untransformador o por un simple re-sistor, como muestra la figura 9.

Con la apertura de este circui-to no hay corriente en el colec-tor; sólo la hay entre la base y elemisor. La tensión del colectorcae entonces a valores cercanosa cero, del orden de 0,2 a 0,7V,según se ve en la figura 10, entanto la tensión de base será unpoquito mayor, pero todavía unafracción de volt.

La tensión de emisor seráprácticamente la misma que ladel colector.

Vea que el divisor de tensiónque polariza la base del transistor,permanece en operación en es-tas condiciones y es responsablede los valores medidos.

Vea también que existe la cir-culación de una corriente por elresistor del emisor y ésta es prác-ticamente la corriente de baseen la polarización normal deltransistor.

Caso 5Caso 5Existe un cortocircuito entre la

base y el emisordel transistor

En estasc o n d i c i o n e s ,como muestrala figura 11, latensión de basepasa a ser iguala la tensión delemisor, situán-dose entre 0V y

una fracción de volt.Con la polarización

correcta, la tensión debase igual a la del emi-sor indica cortocircuitoentre esos elementos.

Caso 6Caso 6Fugas fuertes o cor-

tocircuito entre el co-lector y el emisor

En esta caso, la ten-sión del colector seráigual a la del emisor(corto) o elevada enrelación a lo esperado(fugas).

La tensión de basecontinuará alrededorde 0,2 ó 0,7V por enci-ma de la tensión delemisor.

Caso 7Caso 7Apertura del circuito de baseEso sucede si no circula co-

rriente por la base del transistor. En estas condiciones, la medi-

da de la tensión en este elemen-to va a ser mayor que la normal.

Así, si para los transistores degermanio esperamos encontraruna tensión de unos 0,2V, medire-mos 0,4 ó 0,5V mientras que paralos transistores de silicio, en lugarde 0,6 ó 0,7V mediremos hasta1V.

Instrumentos Electrónicos

124

Fig. 8

Fig. 9

Fig. 10Fig. 11

Fig. 12

El Surgimiento de la TV

QU ES LA TELEVISI N

Es la transmisión de imágenesy sonidos desde un punto (trans-misor) hasta otro (receptor, quees el televisor), todo sistema deTV consta de cuatro partes bási-cas:

1) Un centro de producci n endonde se graban los programas;generalmente se integra con unestudio de TV, un equipo de edi-ci n, de efectos especiales, etc.

2) Una estaci n transmisora en-cargada de procesar las se alesobtenidas en la etapa anterior pa-

ra su env o a los aparatos recep-tores. Esta transmisi n, depen-diendo de la tecnolog a emplea-da, puede ser por aire, cable o v asat lite.

3) Un medio conductor o canalde comunicaci n por el cual viajala programaci n televisiva. Pue-

Capítulo 8

125

de estar constituido por un cable,fibras pticas o emisiones elec-tromagn ticas. En este art culo,nos referiremos nicamente a es-te ltimo medio.

4) Un aparato receptor quetransforma las se ales recibidasy las presenta como im genes ysonido.

EL TELEVISOR DESPLIEGA SE ALES

EL CTRICAS

Si observa de cerca la imagendel televisor, podrá apreciar queestá formada por puntos de luzde intensidad y color cambiante(figura 1). ¿De dónde procedenestos patrones complejos de in-formación luminosa? La respues-ta es la siguiente: la imagen quese despliega en la pantalla deltelevisor corresponde a una se-ñal eléctrica que los circuitos delaparato alimentan a un tubo lla-mado cinescopio, tubo de rayoscatódicos o TRC, el cual, a suvez, la convierte en imágenes ra-diantes.

Previamente, dicha señal la harecibido el aparato (a través dela antena) en forma de ondaselectromagnéticas, las cualesproceden de la estación trans-misora, donde son radiadas alespacio circundante una vezque la señal eléctrica que con-tiene la información televisiva seha modulado y amplificado.

Pero nuevamente tenemosuna duda: ¿de dónde sale la se-ñal que se convierte en ondaselectromagnéticas para su difu-sión? De una o varias cámarasde televisión, las cuales a su vezla toman de una escena real.

En síntesis, la base física de latelevisión es la conversión deimágenes ópticas en señaleseléctricas y éstas en ondas elec-tromagnéticas para soportar elproceso de transmisión a largasdistancias; posteriormente, esen el aparato receptor dondelas emisiones hertzianas cap-tadas se convierten nueva-mente en señales eléctricas yéstas, por último, en imágenesluminosas representativas delas originales (figura 2).

La esencia de la televisión

consiste en fraccionar las imáge-nes punto por punto para formarlíneas sucesivas que, a su vez,componen imágenes fijas, comofotografías instantáneas que, alser reproducidas una tras otracon suficiente rapidez, producenla ilusión del movimiento. Y el so-porte físico que contiene todaesa información es la señal de vi-deo.

ORŒGENES DE LA TELEVISI N

Como todos los grandes inven-tos, la televisión es resultado dela confluencia de múltiples des-cubrimientos científicos, pacien-tes experimentos, etc. Podemosidentificar algunas líneas deavances tecnológicos que a lapostre darían como resultado losmodernos sistemas de TV.

La idea de la transmisión deimágenes a distancia, surge enlos albores de la técnica electró-nica, en 1870, con el francésMaurice Leblanc, quien propusoun método teórico pa-ra transmitir a través deun canal único una su-cesión de impulsos que,mediante un barrido sis-temático línea por líneay punto por punto detoda una pantalla,completaría una ima-gen virtual. Sin embar-go, fue un estudianteruso establecido enAlemania, Paul Nipkow,quien llevó a la prácti-ca esta idea en 1884,cuando patentó un ar-tefacto conocido co-mo “disco de Nipkow“(figura 3).

Este aparato era undisco con un conjuntode aberturas en líneadispuestas en forma deespiral, que giraba en-

tre el objeto a analizar y una cé-lula fotoeléctrica, produciendosobre un panel de selenio laapariencia de la imagen de di-cho objeto. Este procedimiento,a pesar de ser tan rudimentario,tuvo el mérito de demostrar queera posible la descomposiciónde imágenes en elementos sim-ples como la base para su trans-misión; incluso, algunos estudio-sos aseguran que Nipkow lo con-sideraba un telescopio eléctrico.

El disco de Nipkow constituyóla base de los primitivos sistemasmecánicos de televisión, los cua-les sólo tuvieron aplicación prác-tica hasta 1923, cuando el inge-niero escocés John Logie Baird

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

logró perfeccionar el sistema eincrementar la definición de con-trastes de luz y sombra sobre lapantalla. En 1926 Baird probó conéxito el primer sistema de transmi-sión de imágenes en movimiento;la demostración consistió en en-viar la señal desde un cuarto aotro por medios eléctricos, pues-to que aún no se planteaba latransmisión por ondas electro-magnéticas.

A pesar de éste y otros impor-tantes avances, todavía en añosposteriores los sistemas mecáni-cos presentaban limitacionesfuncionales que no favorecían suestandarización; sin embargo,mostraron a la comunidad cientí-fica, a las compañías y al públi-co, que la televisión podía seruna realidad, pues para enton-ces ya se contaban con las ba-ses científicas que permitirían a lapostre el establecimiento de unsistema totalmente electrónico.

Uno de esos afluentes tecnoló-gicos fue el tubo de emisionescatódicas o “tubo de Crookes“,desarrollado hacia fines del sigloXIX por el científico inglés WilliamCrookes, al estudiar el comporta-miento de las cargas eléctricasen el vacío.

Este investigador colocó un parde terminales en una ampolla devidrio al vacío recubierta en su in-terior con una delgada capa defósforo (figura 4). Al aplicar unacarga negativa en uno de los ex-tremos -el cátodo-, descubrióque ciertos “rayos invisibles“ se di-rigían hacia la otra terminal -elánodo-; sin embargo, no todaslas emisiones alcanzaban a lle-gar, por lo que se formaba unasombra con la forma exacta delánodo. Crookes llamó a dichasemisiones “rayos catódicos“ y espor ello que en la actualidad atodos los dispositivos que em-plean ese principio se les llama“tubos de rayos catódicos“. In-vestigaciones posteriores conclu-yeron que esos “rayos“ eranelectrones libres que el cátodosoltaba y que, atraídos por la car-ga eléctrica del ánodo, se acele-raban y terminaban chocando,ya sea con el mismo ánodo ocon la pared de vidrio recubiertade fósforo; y como los electrones

poseen carga ne-gativa, eran sus-ceptibles de serdesviados por me-dio de camposmagnéticos oeléctricos.

A su vez, estedescubr imientodio origen en 1897a un dispositivocrucial para el desarrollo de lostubos de imagen: el aparato decorriente variable, de Karl F.Braun. Este científico alemán co-locó dos pares de placas elec-trostáticas alrededor de un tubode rayos catódicos alargado,con lo que consiguió desviar elhaz electrónico del cátodo y for-mar en la pantalla de fósforo al-gunos patrones interesantes (fi-gura 5).

Vladimir Kosma Zworykin logróla descomposición de imágenesen forma de cargas eléctricas al-macenadas en una pantalla fo-tosensible, con un invento me-morable en la historia de la televi-sión: el iconoscopio, primer tubode cámara de televisión para“rastrear“ imágenes mediante unhaz electrónico.

Con este dispositivo en puerta,el ritmo de las investigaciones seaceleró en Estados Unidos y enEuropa, hasta que se sentarondefinitivamente los patrones dela comunicación televisiva. El pri-mer sistema completamenteelectrónico de televisión y me-diante transmisión electromag-nética fue construido en 1932 porThe Radio Corporation of Ameri-ca, conocida mundialmente porsus siglas: RCA. Precisamente,Zworykin fue director de los labo-ratorios de investigación de laRCA durante los años en que esaempresa contribuyó decisiva-mente al desarrollo de la televi-sión.

El diseño original de Zworykinutilizaba dos tubos de rayos cató-dicos, uno en la cámara paraconvertir la imagen en una señaleléctrica y otro en el punto de re-cepción encargado de recon-vertir la señal eléctrica en la ima-gen animada original. Y aunquelas primeras transmisiones se hi-cieron por “circuito cerrado“(transmitiendo la señal eléctricapor cables), pronto se vio la posi-bilidad de “montarla“ en ondaselectromagnéticas, lo que dio ini-cio a la televisión moderna.

Por otra parte, durante la seriede experimentos que lo llevaronal desarrollo de la lámpara in-candescente, Thomas Alva Edi-son descubrió que al colocardentro de un recipiente al vacíoun alambre y un filamento por elque se hacía circular una corrien-te eléctrica, se producía un flujode electrones desde el filamentohacia el alambre (figura 6). A es-te fenómeno se le conoció justa-mente con el nombre “efectoEdison“, y aunque en ese mo-mento su autor no le encontróaplicación práctica patentó elinvento respectivo; con el tiemposería el cimiento de las válvulasde vacío.

SE ESTABLECEN LOS FORMATOS Y

SURGE LA TELEVISI N EN COLOR

En la década de los 30’s, con lapuesta en marcha de los prime-ros sistemas de televisión en el

Instrumentos Electrónicos

126

Fig. 4

Fig. 5

mundo, fue preciso establecerpatrones universales para evitaruna excesiva dispersión de mo-delos. Por entonces predomina-ron dos estándares: el estadouni-dense y el europeo, los cualesdesde un principio fueron incom-patibles debido a las distintas fre-cuencias que ambos adoptaron;esto se derivó del hecho de queel sistema estadounidense esta-bleció una relación de 525 líneaspor cada cuadro y 30 cuadrosexhibidos por segundo, en tantoque el europeo adoptó 625 lí-neas y 25 cuadros por segundo.

Mientras que las transmisionestelevisivas fueron en blanco y ne-gro, los patrones aceptadosmundialmente no tuvieron nin-gún problema o necesidad deadaptación para ciertas locali-dades; sin embargo, las compli-caciones técnicas surgieroncuando se pretendió agregar elcolor, lo cual tampoco era unanovedad, pues incluso fue unode los objetivos de los sistemas deexploración mecánicos.

Efectivamente, las principalesconsideraciones teóricas de lossistemas de televisión en color sedeben a John Logie Baird, quienen 1928 diseñó un dispositivo deexploración mecánica con undisco de Nipkow y tres fuentes deluz: roja, verde y azul, de cuyacombinación surgía una imagencromática, aunque muy defi-ciente. Inclusive, en 1929 la com-pañía Bell Telephone logró latransmisión de imágenes entreNueva York y Washington con 50líneas de resolución y un canal in-dependiente para cada uno delos tres colores fundamentales.

Posteriormente surgieron otraspropuestas tecnológicas para elmanejo del color en televisión.

Las propuestas tecnológicasque predominaron fueron las quemantuvieron la compatibilidadcon los sistemas de blanco y ne-gro, pues la intención era que laseñal de televisión pudiera ser re-cibida tanto en monitores mono-cromáticos como en los de color;de otra forma se habría requeri-do el uso de dos patrones en ca-da país.

El sistema norteamericano decolor fue homologado oficial-

mente en 1954, por la Fe-deral CommunicationsCommission (FCC), y laNational Television Stan-dard Comitee (NTSC), or-ganismos encargados,respectivamente, de ad-ministrar el espacio ra-dioeléctrico y definir elpatrón al que debía suje-tarse Estados Unidos.

En Europa, dos fueronlos sistemas que lograron la im-plantación comercial: el están-dar francés, conocido como SE-CAM o sistema electrónico decolor con memoria (SystèmeElectro-nique Couleur Avec Me-moire) y el PAL o de línea de al-ternancia de fase (Phase Alter-nation Line) de la empresa ale-mana Telefunken.

Estos tres sistemas son incompa-tibles entre sí, pero mantienen lacompatibilidad en los formatosde blanco y negro.

C M O SE CONVIERTE LA IMAGEN

EN SE ALES EL CTRICAS

Sin profundizar en detalles, sepuede afirmar que la cámara detelevisión es un dispositivo cuyafunción es convertir la luz prove-niente de las imágenes en una se-rie de pulsaciones eléctricas, quereciben el nombre de “señal devideo“. A su vez, esta señal eléctri-ca puede grabarse en una cintapara ser reproducida posterior-mente, o bien, transmitirse direc-tamente mediante la modulaciónde ondas electromagnéticas.

Las cámaras de video son unejemplo palpable de la evoluciónobservada por las técnicas de te-levisión. En un principio eran má-quinas pesadas y poco flexibles, ycon el tiempo se construyeron lasmodernas cámaras profesionales;además, debido a la miniaturiza-ción que se ha conseguido en latecnología electrónica, actual-mente se puede adquirir una cá-mara para filmaciones caseras,de un tamaño tan reducido quecabe en la palma de la mano ypesa menos de 1 kilogramo. Unaimagen que va a ser televisadadebe ser descompuesta en líneassucesivas, de forma similar a co-

mo se va redactando una cartaen la que se van escribiendo lasletras y las palabras renglón porrenglón de arriba hacia abajo. Deestas líneas resultan cuadros y dela exposición sucesiva de cuadrossurge la sensación de imágenesanimadas.

LA SE A L DE VIDEO COMPUESTO

De lo anterior se deduce que elcomponente fundamental en to-do proceso de televisión es unaseñal eléctrica en la que se codi-fican las imágenes y su corres-pondiente sonido. A esta señaleléctrica con información de au-dio y video se le llama “señal devideo compuesto“.

La señal de video compuestocontiene toda la información ne-cesaria para reproducir en elpunto receptor la imagen envia-da desde el punto emisor; suscomponentes son:

1) Señal de luminancia o infor-mación en blanco y negro (Y).

2) Señal de crominancia o in-formación en color (C).

3) Sincronismo para la adecua-da recuperación de las imáge-nes enviadas (Sync).

4) El audio asociado a la ima-gen.

Estas señales deben combinar-se de tal forma que no se interfie-ran entre sí, pero al mismo tiempoque no ocupen un ancho de ban-da considerable, ya que en talcaso se reduciría la cantidad decanales que se pueden manejaren el espectro electromagnético.De hecho, es importante una ple-na comprensión de todos y cadauno de los componentes de estaseñal, para quien aspire al serviciode televisores, videograbadoras ycámaras de video.

Capítulo 8

127

Fig. 6

Esta fuente es ideal para el ta-ller, pues posee un control desobrecarga que se activa

cuando un equipo consume másde un límite que nosotros estable-cemos.

Al detectarse una corrientemayor que la esperada por la car-ga, de inmediato se reduce latensión de salida, para evitar quesea dañada alguna etapa.

Regulando el recorrido de P1se puede ajustar el valor de la co-rriente para que se produzca laactivación de este circuito deprotección.

Salvo que actúe el circuito deprotección, sobre P2 se tendráuna tensión estabilizada de 15. So-bre el punto medio del potenció-metro habrá una tensión respectode masa que dependerá de laposición del cursor, es decir, va-riando el cursor de P2 se tendrándistintas tensiones que luego se-rán entregadas a la salida.

La corriente así obtenida es debaja capacidad pero se amplifi-ca en una configuración Darling-ton (Q2 y Q3). La tensión regula-da en la salida no posee una es-tabilización óptima, porque partede esa tensión se desarrollará enR2 y el resto en la carga, pero eslo suficiente como para resultarapropiada para la mayoría de lasaplicaciones en prueba, puesta apunto y reparación de equiposelectrónicos.

En la figura 1 se muestra el cir-cuito eléctrico completo de lafuente. En la figura 2 se da la pla-ca de circuito impreso sugeridacon su respectiva máscara decomponentes.

El transistor Q3 debe ir monta-do en un disipador de calor y si sequiere tener una corriente de sali-

da mayor, se debe cambiar eltransformador T1 por otro de ca-racterísticas similares con una ca-pacidad de corriente de salidade 5A. También se debe reempla-zar R2 por un resistor de 1Ω, con locual la corriente de sobrecargamínima será, ahora, de unos500mA. Para calibrar la corrientede sobrecarga se coloca un am-perímetro que permita medir has-

ta 6A. Asegúrese, para compen-zar con la marcación, que P1 estéen la posición de máxima resisten-cia, luego conecte el amperíme-tro "directamente en la salida dela fuente"; la indicación que ob-tenga será precisamente el valorde la corriente de sobrecarga.Mueva el cursor de P1 y anote losvalores de corriente obtenidos enla posición del dial. *************

Instrumentos Electrónicos

Es una publicación de Editorial Quark, compuesta de 24 fascículos de edi-ción semanal, preparada por el Ing. Horacio D. Vallejo, contando con la co-laboración de docentes y escritores destacados en el ámbito de la electró-nica internacional. Los temas de este capítulo fueron escritos por ArnoldoGaletto, Horacio Vallejo, Leopoldo Parra y Felipe Orozco.

Editorial Quark SRL - Herrera 761, (1295), Bs. As. - Argentina - Director: H. D. Vallejo - Tel.: 4301-8804

Fuente de Alimentación con Control de Sobrecarga

Fig. 1

Fig. 2

Reproducci n al 70%de su tama o real

LISTA DE MATERIALES

Q1 - BC548 - Transistor NPNQ2 - BC548 - Transistor NPNQ3 - 2N3055 - Transistor NPND1 - 1N5401 - Diodo de silicioD2 - 1N5401 - Diodo de silicioD3 - Diodo rápido de silicio debaja corriente (cualquiera sirve)Dz - Diodo zéner de 15V x 1WR1 - 100kΩR2 - 2,2Ω x 2W (ver texto)R3 - 680ΩR4, R5 - 2,2kΩC1 - 200µF - ElectrolíticoC2 - .01µF - CerámicoC3 - 100µF - ElectrolíticoC4 - 100µF - ElectrolíticoP1 - Potenciómetro de 1MΩ log.P2 - Potenciómetro de 5kΩ lin.(ver texto).

T1 - Transformador de 220V a15V + 15V x 3A.S1 - Interruptor simple.L1 - Lámpara neón.L2 - Led rojo de 5mm.

Varios: Placa de circuito impreso, cajapara montaje, disipador paraQ3, conectores varios, cables, es-taño, etc.