LOCALIZACION DE FALLAS EN RECEPTORES DE RADIO

En este primer captulo dedicado a la localizacin de fallas en etapaselectrnicas daremos una gua rpida para la localizacin de fallas en re-ceptores de radio por tratarse de equipos que poseen distintos tipos de cir-cuitos, como ser: osciladores, mezcladores, amplificadores de RF, detecto-res, amplificadores de audio, etc.

En los captulos siguientes tomaremos como base las instrucciones quedaremos a continuacin para realizar mediciones especficas sobre determi-nadas etapas.

El tcnico reparador puede utilizar una gran cantidad de mtodos quepermitan localizar averas en receptores a transistores . En general los semi-conductores no son los principales causantes de falla, salvo que sean some-tidos a manipulaciones indevidas, a excesivo calor, tensiones incorrectas ocondiciones de trabajo inadecuadas.

Una prueba preliminar, cuando se desea saber rpidamente cual es elelemento o la etapa que provoca un desperfecto consiste en realizar un ras-treo de emergencia, en tal caso el tcnico se encuentra con que debe repa-rar un circuito sin tener las herramientas apropiadas.

En estas condiciones normalmente se emplea el mtodo de chasquidoque los tcnicos antiguamente empleaban en receptores a vlvula y que esaplicable en radios a transistores si se aplican algunas modificaciones.

Este mtodo permite la prueba de etapas amplificadoras tanto de audiocomo de radiofrecuencia y consiste en aplicar momentneamente una ten-sin continua en el colector y base de los transistores de la etapa bajo prue-ba, utilizando una punta de prueba munida de un "clip cocodrilo", una re-sistencia limitadora y un cable del tipo de los empleados en multmetros, tal

como se muestra en la figura 1.

Para llevar a cabo esta prueba se debe co-nectar el clip cocodrilo al potencial positivo dela batera, en general al potencial distinto delcorrespondiente a la masa del circuito, y luegocon la punta de prueba se tocan los colectoresde los transistores que se estan ensayando co-menzando por el ms cercano al parlante osea, los transistores de salida de audio, hastallegar al transistor conversor.

Si al tocar con la punta de prueba el colectordel transistor conversor se escucha un chasqui-

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Figura 1 - Prueba del chasquido con punta de prueba.

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do por el parlantees seal que el ca-mino de la seal esbueno desde la en-trada hasta la sali-da; luego si el re-ceptor nofunciona, debebuscarse la falla enel oscilador local ola etapa de antena,tal como se mues-tra en la figura 2.

El chasquidoemitido por el par-lante se producir

cuando se "raspa" la punta contra el colector del transistor ya que con ellose estar quitando y aplicando alternativamente un potencial al elemento,tratndose como si fuera una seal variable.

El mtodo de rastreo se torna ms confiable si en lugar de usar la puntade prueba se emplea un generador de ruido que es un instrumento queproporciona seales de AF y RF tales que, al ser amplificadas, provocaranen el parlante un sonido similar al de la lluvia o el mar, se lo conoce comogenerador de ruido blanco, y se trata de un oscilador cuyo esquema semuestra en la figura 3.

En la figura 3 vemos un circuito que se encarga de amplificar la seal deruido generada porla juntura base-emisor de un tran-sistor (Q1) polari-zado cerca delcorte con la posibi-lidad de cambiar el"timbre" del sonidoproducido varian-do un potencime-tro que en este ca-so es de 250k.

La ventaja fun-damental de em-plear este mtodoes evitar colocaren cortocircuito alos componentes

semiconductores para generar chasquidos en el parlante que podran daar

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Figura 2 - La emisin de un chasquido es seal de queel canal amplificador funciona correctamente.

Figura 3 - Circuito de un generador de ruido blanco.

a los transistores.

Cualquier tcnico oaficionado que lo de-see, puede construirfcilmente el genera-dor de ruido blanco enun puente de termina-les, como muestra la fi-gura 4, o en una placade circuito impresouniversal si es que ha-ce el diseo correspon-diente.

Utilizando el gene-rador de ruido se in-yecta seal primero enel parlante, para ello sedebe conectar el gene-rador en la bobina delmismo, debindose orun sonido similar al dela lluvia pero con muy

baja potencia, hasta puede ocurrir que deba acercar el parlante al odo paraescuchar dicha seal. Si se tratara de un parlante de alta impedancia -25ohm, por ejemplo-, muy usados en la actualidad, mayor ser el volumendel tono emitido.

Si el parlante funciona, el paso siguiente consiste en inyectar la seal delgenerador a las bases de los transistores de salida tal que una punta del ge-nerador se conecta a la masa del receptor y la otra a las bases, luego a labase del preamplificador, posteriormente al detector y mas adelante a lasbases de los transistores de FI, hasta llegar por ltimo al transistor conversoro al mezclador si es que esa etapa fuera de dos transistores.

En general, el sonido a ser escuchado deber ser mnimo en los transis-tores de salida ya que en esos puntos se requiere de una seal de buen ni-vel por tratarse de zonas de baja ganancia donde la seal ingresa con buennivel.

Cuando se inyecta seal al transistor preamplificador de audio, al detec-tor y al primer amplificador de FI el volumen del sonido aumentar consi-derablemente.

Muchas veces suele emplearse un inyector de seales en lugar de un ge-nerador de ruido blanco por ser un instrumento que entrega una seal deAF muy rica en armnicas y en general es de buen nivel. Como se ha vistoen el captulo 2 se trata de un multivibrador que opera con una frecuenciafundamental de aproximadamente 400 Hz produciendo armnicas que po-dran cubrir una amplia gama, aunque con un nivel muy reducido. La prin-

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Figura 4 - Montaje en puente de terminales del generadorde ruido blanco.

cipal ventaja de su uso radica en que enel parlante se escuchara un tono ntido adiferencia del ruido producido por el ge-nerador de ruido blanco. La ventaja delgenerador de ruido blanco es que generaseales en toda la banda de frecuenciascon intensidad apreciable.

Existen inyectores de seal que se ba-san en el empleo de un oscilador de auto-bloqueo con un solo transistor y transfor-mador que utiliza cualquier transistor debaja o media potencia tal como se mues-tra en la figura 5.

Los valores del circuito de la figura 5no son crticos y pueden emplearse tanto transistores de silicio como degermanio ya sean NPN o PNP con la precaucin que si se emplea un tran-sistor NPN se debe invertir la polaridad de la pila. Con R1 se puede cambiarla frecuencia de trabajo.

Si despus de armado el circuito, el oscilador no funciona se debern in-vertir los terminales de conexin del secundario del transformador para tra-tar de corregir una posible falla en la fase con que se realimenta la seal.

Se puede armar el circuito propuesto, en puente de terminales como sev en la figura 6.

El multivibrador que men-cionamos en este tema poseeun esquema comnmente em-pleado en base a dos transis-tores con acoplamiento porcolector que puede admitircambios de frecuencia varian-do la resistencia que "ven" lasbases y se lo puede alimentarcon una pila de 1,5 volt debi-do a su bajo consumo tal co-mo se grafica en la figura 7.

Los tcnicos normalmenteemplean este circuito para ar-marse su inyector de sealespero con frrecuencia fija y sinvariacin del nivel de salida.El circuito propuesto con lasmodificaciones mencionadas,puede armarse en puente determinales siguiendo el esque-

ma mostrado en la figura 8.

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Figura 5 - Inyector de seales con oscilador de autobloqueo.

Figura 6 - Armado del oscilador de autobloqueo en puentede terminales.

Mediciones en receptores

Explicaremos ahora cules son las medicio-nes tanto de tensin como de corriente nece-sarias para la localizacin de fallas.

Las mediciones de tensiones en receptoresde radio que nos permitirn saber cmo fun-ciona cada etapa se realizan sobre la polariza-cin de los transistores. Una primera idea so-bre el funcionamiento nos la d la lectura dela tensin base-emisor la cual tiene que estarcomprendida entre 0,1 y 0,3 volt para transis-tores de germanio y entre 0,4 y 0,8 volt paratransistores de silicio. Si la tensin medida noest entre los valores medidos, seguramente

habran fallas con lo cual el rendimiento del receptor disminuir considera-blemente y casi con seguridad aumentar el consumo por excesiva corrien-

te o el sonido saldr distorsionado; indica-ciones de como realizar estas medicionesse dan en la figura 9.

Si los valores medidos no son los espe-rados, se debe realizar un examen msdetallado para saber con certeza el estadodel componente.

La tensin colector-emisor de un tran-sistor vara en funcin de la tensin depolarizacin y del estado de funciona-miento, es decir, depende de que se en-cuentre en el corte, zona lineal o satura-cin. Por lo tanto, su medida de por s nonos ayuda mucho si no sabemos de ante-

mano qu funcin cumple el transistor en el circuito.

Si al hacer la medicin de las tensiones de lostransistores, se detecta que todas son nulas, o enms de un transistor es nula, debe verificarse elsuministro de corriente del aparato. Para efectuaresta prueba no basta con medir la tensin en bor-nes de las pilas sino que se deben seguir los ca-minos de circuito impreso, hasta encontrar unapista cortada o algn falso contacto; es muy co-mn que la llave de corte de corriente est suciao defectuosa. Esta llave, en la mayora de los re-ceptores se encuentra unida al potencimetro de

volumen, por lo cual se la debe verificar midiendo la tensin antes y des-

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Figura 7 - Multivibrador como inyector de seales.

Figura 9 - Medicin de la tensin de los transistores de unreceptor.

Figura 8 - Inyector en puente de terminales.

pus del corte tal como se muestra en la figura 10.

Si existen problemas con la llave de corte, lo msprctico es cambiar la unidad, es decir, el potencimetrocon llave.

Al medir la tensin de las pilas, no debe ser inferior al90% de la especificada, es decir, para radios de dos pilas(3 volt), la tensin medida no debe ser inferior a 2,7 volt,caso contrario se las debe reemplazar.

Puede ocurrir que los transistores de la etapa de audiosean los nicos que tengan tensin, si es as debemos desconfiar del resis-tor de desacople de la etapa de RF que puede estar abierto, o de una malasoldadura del elemento. Con el tester se verifica la tensin antes y despusdel mismo, la cada de tensin en dicho resistor no debe ser superior a 1volt segn se muestra en la figura 11.

De estar abierto se lo debe reemplazar, pero si la tensin entre sus ter-minales es alta y el elemento est bien, significa que hay algn cortocircuitoen la etapa de RF (conversora o FI) que debemos localizar, ya que ocasionauna corriente excesiva que a su vez provoca la elevada tensin en el recep-tor.

La medicin del consumo de un equipo defectuoso indicar si algn ele-mento est provocando una corriente excesiva convirtindose as en un po-tencial cortocircuito. En general las causas tpicas que provocan elevados

consumos pueden ser tran-sistores en corto, capacito-res electrolticos con fugasexcesivas, mala polariza-cin de transistores a cau-sa de la rotura de resisto-res, soldaduras malhechas, que el parlante to-que con el circuito del re-ceptor, etc.

Cuando se produce al-guno de los casos mencio-nados la corriente normaldel receptor aumenta sus-tancialmente.

La corriente total del re-ceptor se debe medir colo-cando el tester como mi-liampermetro, en generalpara medir unos 200mA afondo de escala. El instru-mento debe estar en serie

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Figura 10 - Se debe medir la llave de corte si se detectafalta de suministro.

Figura 11 - Medicin del resistor de desacople.

con la batera. Para conectar el instrumento o bien se de-be cortar la pista de circuito impreso que une el portapilacon el resto del circuito o apagar el receptor y colocar elmiliampermetro en los bornes de la llave de corte delaparato, en paralelo con dichos bornes.

Aunque no es lo aconsejable, para cortar la pista decircuito impreso debe emplear cuchillas afiladas como la

mostrada en la figura 12.

Esta herramienta permite realizar un surco pequeo que despus puedeunirse con facilidad con una gota de estao.

En la figura 13 se grafica el corte efectuado en una plaqueta para verifi-car el consumo del receptor.

La corriente a medir con el instrumento con mnimo volumen no debesuperar los 15mA sea cual fuere el receptor . En general estos valores esta-rn comprendidos entre 5 y 10mA.

Cuanto mayor es el volumen del receptor, ms se incrementar la co-rriente suministrada por la fuente. El valor mximo de esta corriente depen-der de la potencia del receptor, por ejemplo, para receptores porttiles lacorriente podr alcanzar unos 25mA con 3V de tensin de batera y en al-gunos casos podr llegar hasta 40mA.

Si hay una circulacin excesiva de corriente sin seal, existe algn corto-circuito que se debe detectar.

Quitando el resistor de desacople de la etapa de RF que se ubica en elcamino de la alimentacin se podr saber si dicho cortocircuito se encuen-

tra en la etapa de audio o en la de RF.Si al remover el resistor el consumodisminuye a valores por debajo de10mA es seal de que el problema esten las etapas de RF, en cambio si per-siste el alto consumo implica que elcortocircuito se encuentra en la etapade audio.

Cuando en condiciones de reposoel consumo es normal y se incrementademasiado al darle volumen al re- cep-tor , alcanzando valores por encima delos 80mA, existe una polarizacin defi-ciente en los transistores de la etapade audio o alguno de estos semicon-ductores est defectuoso.

Este mtodo posee la ventaja quepermite variar el volumen del sonido yver cmo se comporta el consumo. La

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Figura 12 - Cuchilla para efectuar tareas de corte.

Figura 13 - Medicin del consumo de un receptor.

desventaja es tener que realizar un corte en elimpreso, aunque en ocasiones basta con des-conectar un cable, pero luego de realizadaslas pruebas se lo puede reparar con una gotade estao o soldando un pequeo alambreci-to si fuera necesario.

Otra forma de medir el consumo consisteen colocar el miliampermetro sobre la llavede corte del receptor con lo cual se cerrar elcircuito a travs del instrumento pudiendomedir el consumo a mnimo volumen tal co-mo se muestra en la figura 14.

Con este mtodo slo se puede medir la corriente a mnimo volumen,ya que si se pretende aumentar el mismo, se cerrar la llave de corte y yano pasar corriente por el instrumento.

Para localizar un cortocircuito por ha-berse detectado excesivo consumo noconviene utilizar directamente un mi-liampermetro, ya que la corriente quecirculara sera tan grande que podra so-brecalentar a algn componente lo quehara descargar rpidamente las pilas. Ental caso lo que se debe hacer es medirla resistencia que "veran" las pilas qui-tando las pilas y con un hmetro se veri-fica que la resistencia total del aparatono sea inferior a los 500. Si la resisten-cia medida es inferior a ese valor, se de-be encontrar el elemento causante de la

falla antes de proceder a medir el consumo. En resmen, el primer paso pa-ra una reparacin consiste en medir la resistencia del aparato bajo prueba.

Cuando se debe medir un resistorde un circuito "no debe haber ten-sin de alimentacin", ya que dichoelemento puede estar incluido en lared de polarizacin de algn transis-tor y la tensin que aparece a travsde las puntas de prueba del multme-tro podra daar al instrumento yhasta al semiconductor por excesivoconsumo. Siempre conviene levantaruna patita del componente para noobtener lecturas equivocadas comoconsecuencia de quedar algn otrocomponente en paralelo con el resis-

tor bajo prueba, tal como se muestra en la figura 15.

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Figura 14 - Medicin del consumo desde la llave de corte.

Figura 15 - Medicin de resistencias dentro del circuito.

Figura 16 - Forma de evitar el calor excesivo en un componente.

Los transistores, circuitos integrados y semiconductores en general po-seen una vida en teora ilimitada pero se inutilizan fcilmente cuando sonsometidos a excesos de calor o por aplicacin de tensiones incorrectas. Elcalor excesivo en general provoca daos irreversibles en la estructura crista-lina del semiconductor siendo las tensiones incorrectas, las causas ms fre-cuentes que generan ese exceso de calor en el material. Se deduce enton-ces, que los semiconductores poseen capacidades limitadas de disipacinde calor, ligada exclusivamente con las reducidas dimensiones de estoscomponentes .

La primera medida a tomar consiste en el empleo de un soldador de pe-quea potencia (no ms de 40 watt) y punta apropiada tal como se vi enel captulo 1. Los elementos activos (transistores, diodos, circuitos integra-dos, etc.) deben ser los ltimos en ser soldados en un circuito y al hacerloconviene tomar los extremos del elemento con una pinza de puntas paraque el calor generado durante la soldadura se disipe en la herramienta y noen el componente, tal como se v en la figura 16.

Lo mismo se debe hacer cuando se debe desoldar un componente parasu prueba, tratando en lo posible de usar un desoldador para extraer el es-tao que lo mantiene unido al circuito impreso.

En los procesos de soldado y desoldado se debe actuar tan rpido comosea posible, empleando estao de bajo punto de fusin, normalmente 60%de estao y 40% de plomo. Tambien se deben estaar las partes a soldaruna vez que el soldador haya adquirido la temperatura adecuada antes dela operacin (ms de 220).

Al realizar alguna operacin de soldadura o desoldadura, se debe asegu-rar de que no haya tensin en el circuito con que se est trabajando.

Cuando efecte mediciones de corriente o tensin en circuitos de recep-tores, se debe tener mucho cuidado en no cortocircuitar pistas accidental-mente con la punta del multmetro, ya que un descuido puede alterar consi-derablemente la polarizacin de un transistor circulando una corrienteexcesiva que podra llegar a destruirlos.

Vamos a explicar ahora como se efectan pruebas en una etapa de RFutilizando un multmetro y un diodo detector; este anlisis nos servir demodelo para explica futuras pruebas.

El multmetro junto con un diodo, puede ser un muy buen medidor deseales de RF, permitiendo as la verificacin del funcionamiento de oscila-dores en receptores de radio y el ajuste de pequeos y grandes transmiso-res.

Prueba de osciladores

Un oscilador es un amplificador realimentado que entrega una seal desalida con slo aplicar una fuente de alimentacin de tensin continua, sinque sea necesario aplicar una seal a la entrada. La seal de salida es repe-titiva, de frecuencia fija y con forma de onda definida. Un oscilador de RF

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genera una salida senoidal y se usa enprcticamente todos los receptores . Tam-bin se usa en transmisores, sistemas deradar, equipos de comunicaciones,hornosde microondas, etc.

Para la medicin se necesita un diodode seal tipo 1N4148 o equivalente y unapequea bobina de captacin que se pue-de hacer con 5 a 10 espiras de alambrecomn.

Debe hacer lo siguiente:

a) Coloque la llave selectora del mult-metro en la escala ms baja para la medi-cin de tensin continua.

b) Coloque las puntas de prueba aldiodo y a la bobina de captacin como

muestra la figura 17 y acrquelos a la bobina del oscilador.

c) Ponga en funcionamiento el oscilador.

Si la aguja deflexina levemente, lo que depende de la potencia del os-cilador, de su frecuencia y del acoplamiento, el oscilador funciona correcta-mente.

Si la aguja no deflexiona, el oscilador no funciona.

El grado de acoplamiento que debe tener la bobina depender de la po-tencia del oscilador. Para osciladores transistorizados de pequea potencia,la bobina captadora debe estar literalmente pegada a la bobina osciladora,pero para transmisores de 200 mW ms, la bobina captadora debe que-

dar a cierta distancia.

Como los transmisores poseen una etapa osciladoray una ms etapas amplificadoras de seales de RF yasea que se trate de equipos de AM o FM, puede hacer-se un ajuste bastante aceptable, con la sola utilizacinde un multmetro. Como se sabe, las etapas de RF es-tn formadas por transistores bipolares o de efecto decampo, los cuales poseen como carga, circuitos reso-nantes constitudos por bobinas y capacitores. Dichocircuito resonante debe ajustarse para obtener el ma-yor rendimiento posible. Para ello samos el mismolazo de captacin de la prueba anterior y el diodo deseal.

Debe hacer lo siguiente:

a) Coloque la llave selectora del multmetro en laescala ms baja para la medicin de tensin continua.

b) Coloque las puntas de prueba al diodo y al lazo de captacin.

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Figura 17 - Medicin de un oscilador de RF.

Figura 18 - Forma de ajustar un transmisor.

c) Acerque el instrumento al primer circuito resonante despus del osci-lador y conecte el transmisor al que se debe ajustar utilizando como base elesquema del figura 18.

d) Trate de colocar la bobina de modo de tener en el instrumento unalectura del 10% al 20% de la escala.

e) Ajuste el circuito resonante con la herramienta adecuada para obtenerla mayor lectura posible.

f) Haga lo mismo con las etapas siguientes, si las hubiere.

Para realizar el ajuste el oscilador debe ser ajustado para la frecuenciade operacin.

Siguiendo con el desarrollo de este tema tendiente a clarificar como seefectan pruebas varias en receptores de radio, daremos un breve resumende cmo se debe proceder cuando es necesario reemplazar un componentey no se consigue otro de igual denominacin.

Reemplazo de componentes defectuosos

Cuando se desean cambiar resistores en casos de emergencia, las si-guientes observaciones pueden ser muy tiles:

No interesa la potencia del resistor sustituto siempre y cuando sea mayorque la del componente original, slo debe tenerse en cuenta que el ele-mento pueda colocarse en el espacio dejado por el resistor deteriorado.Normalmente, resistores de hasta 1 watt pueden ser colocados en recepto-res porttiles acomodndolos adecuadamente.Tenga en cuenta que es pre-ferible colocar un elemento sustituto del original y que estos consejos sonvlidos cuando no se consigue el elemento sustituto. Lo que acabamos dedecir puede verse en la figura 19.

El valor de los resistores, en receptores comerciales, generalmente no escrtico , lo que permite que se puedan reemplazar elementos deterioradospor otros de igual valor y tolerancias de hasta un 50%, aunque el resistorextrado sea de menor tolerancia.

En casos lmites, se pueden emplear grupos de dos resistores en serie oparalelo si es que no se cuenta con el valor original. As, por ejemplo, unresistor de 100k se puede reemplazar por dos resistores de 220k conec-tados en paralelo o dos resistores de 47k conectados en serie, tal como semuestra en la figura 20. El valor resultante no ser exacto pero estar den-

tro de las tolerancias especificadas. Cuando deba recurrir aesta alternativa, debe realizar un trabajo prolijo y hasta podraemplear elementos de la mitad de potencia del componenteoriginal, ya que ahora la misma ser repartida por dos com-ponentes.

Cuando se necesita reemplazar capacitores, los nicos cr-ticos son los de radiofrecuencia tales como el capacitor de sintona en tan-dem con el de osciladora y los capacitores de sintona de los transformado-

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Figura 19 - Reemplazo de un resistor por otro de mayorpotencia.

Figura 20 - Conexin alternativa para reemplazarun resistor.

res de frecuencia intermedia los cuales se deben sustituir por otros del mis-mo material y valor, ya que de no hacerlo se modificar el calibrado delequipo.

La sustitucin de los dems capacitores no es tan estricta, en general seadmiten tolerancias superiores al 50%. Los capacitores de acoplamiento deRF tales como acoplamiento de antena, capacitor de desacoplamiento deemisor de amplificadores de FI, capacitor de realimentacin del osciladorlocal, etc., pueden ser de cualquier valor comprendido entre 0,005F y0,05F y de cualquier material (cermicos, polister, mica, etc.). Por tal mo-tivo todo tcnico debe contar entre sus materiales de repuesto con capaci-tores cermicos de 0,01F x 50 volt.

Los capacitores de acoplamiento de audio pueden tomar cualquier valorentre 4,7F y 47F; para el control automtico de ganancia se puede em-plear un capacitor comprendido entre 47F y 220F y en fuentes de alimen-tacin se prefieren capacidades superiores a los 470F.

En cuanto a las tensiones de trabajo, el capacitor sustituto debe teneruna tensin superior o igual que la del elemento a reemplazar.

En este caso tambin puede emplear combinaciones serie o paralelo pa-ra obtener el valor apropiado, tal como se ejemplifica en la figura 21.

En cuanto a transformadores, en receptores de radio se pueden encontrar:

Transformadores de frecuencia intermedia.

Transformadores de salida de audio.

Transformadores driver.

Los transformadores de los receptores estn normaliza-dos, por lo cual no hay problemas para conseguir sus sustitutosen caso de ser necesario. Existen en el mercado transformadoresde distintos tamaos que deben respetarse por razones de espa-cio, pero no habra problema en colocar uno de mayor tamao siel espacio lo permite, tal como se muestra en la figura 22.

Para las bobinas de FI hay que tener en cuenta que en el jue-go 1FI, 2FI, 3FI y osciladora las unidades no son reemplaza-

bles entre s y que existen juegos de bobinas para transistores de silicio ytambin para transistores de germanio que difieren en la impedancia quepresentan a los transistores a los cuales sern conectadas.

Muchas veces, al sustituir una bobina de FI el receptor no funciona por-que posee dos capacitores de sintona o ninguno como consecuencia deque al reemplazar la bobina no se tubo en cuenta este detalle, razn por lacual se debe tener cuidado con esto, en la figura 23 se da un detalle de loexpuesto.

Los transistores, quiz sean los componentes que traen mayores proble-mas al tener que reparar receptores de AM porttiles cuando en realidad susustitucin no debe traer inconvenientes.

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Figura 21 - Combinacin de capacitores que puedereemplazar a un componente.

Figura 22 - Transformadores de mayor tamaose pueden colocar en un receptor portatil.

Figura 23 - Debe fijarse si la bobina a reemplazarposee el capacitor de sintona.

En un receptor encontramos transistores que cumplen con las siguientesfunciones:

Mezcladores o conversores.

Amplificadores de RF.

Excitadores de audio.

Salida de audio.

En realidad no interesa la denominacin que posea el componente asustituir slo se deben saber de l las caractersticas que damos a continua-cin:

Tensin mxima de trabajo VCEO.

Corriente mxima de trabajo ICmax.

Ganancia de corriente hFE o .

Polaridad NPN o PNP.

Material Si o Ge.

Para la mayora de los receptores slo basta con conocer "la funcin, lapolaridad y el material", sea cual fuere la denominacin o procedencia delcomponente defectuoso, ya que en general la tensin de alimentacin nosupera los 15V.

Para que tenga un panorama ms amplio, supongamos que el transistorconversor de un receptor es de germanio y PNP alimentndose con 4 pilasde 1,5V, pero no se conoce la denominacin que lo identifica.

En general, segn lo dicho, no interesa desconocer su identidad pues sesabe que cualquier transistor que rena esas tres caractersticas ser buensustituto; por ejemplo podra colocarse un 2SA49, el cual funcionar a laperfeccin en el circuito.

En la tabla I se d un juego de transistores que pueden emplearse en re-ceptores porttiles con slo conocer la funcin que cum-plen, la polaridad y el material de construccin.

Los transistores dados en la tabla I son de fcil obten-cin en el mercado argentino y en la mayora de los pa-ses americanos, siendo aplicables a cualquier receptortanto en las etapas de RF como en las etapas de audiofre-cuencia.

En receptores de radio de mayor tamao, puede ocu-rrir que se necesiten transistores de audio de mayor po-tencia en cuyo caso se debe analizar cuales son los com-ponentes ms adecuados.

En la figura 24 se da la disposicin de los terminalesde los transistores dados en la tabla I, para facilitar la ta-rea de reemplazo de ser necesario.

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Figura 24 - Disposicin de terminales para los transistoresde la tabla 1.

Material

Funcin Silicio NPN Silicio PNP Germanio PNP

BF494 2A37

Conversor 2A216 2A38 2SA49

o Mezclador 2A407

BF494

Amplificador BF495 2A37 2SA52

de FI o RF 2A217 2A38

2A408

BC548 BC558

Excitador de BC549 BC559 2SB54

Audio 2A238 2A258

BC337 BC307

BC548 BC558 2SB56

Salida de BC549 BC559 AC188

Audio 2A238 2A258

BC338 BC327

Hasta aqu hemos dado una resea de reparacin que nos servir de basepara la explicacin de los prximos temas. Como en todos los casos, los semi-conductores operaban en su zona lineal, para finalizar este captulo, daremosuna explicacin de cmo funcionan los dispositivos de conmutacin.

Dispositivos de conmutacin

Muchas veces, los semiconductores son excitados por seales muy gran-des, que hacen que se comporten como interruptores.

Un transistor puede actuar como un interruptor cuando opera entre elcorte y la saturacin.

Los semiconductores como interruptores o conmutadores se usan enaplicaciones tan diversas como equipos de televisin, automatismos indus-triales, bioelectrnica, instrumentacin electrnica, telefona, aviacin com-putadoras digitales, etc..

La representacin grfica de la corriente de colector ic como respuesta ala seal de entrada, cuando un transistor bipolar opera en conmutacin, sepuede ver en la figura 25.

Se deduce de la figura 25 que la respuesta a la seal de entrada no esinmediata, sino que esta sujeta a una demora propia del semiconductor.

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Quedan definidos dos tiempos, uno deconexin (tON) o de subida, y otro dedesconexin (tOFF) o de bajada. Las de-moras producidas en el proceso de con-mutacin se deben a que en la saturacinexisten cargas en exceso de portadores mi-noritarios almacenados en la base del com-ponente. Este tiempo se denomina gene-ralmente de almacenamiento y se lo debereducir especialmente cuando se debe tra-bajar en altas frecuencias.

Los dispositivos que poseen un reduci-do tiempo de almacenamiento poseen ca-ractersticas especiales, entre ellos se en-cuentra el diodo schottky, el cual veremosa continuacin.

La teora sobre el funcionamiento de es-te diodo, si bien se conoce desde hacemucho tiempo, no comenz a fabricarseen forma industrial hasta la dcada del 60,debido a que entre la teora y la compro-bacin experimental existan diferenciaspor causas tecnolgicas.

En la superficie de los semiconductoresexisten estados de energa adicionales, que surgen de la rotura de las unio-nes de la estructura cristalina.

Las cargas que son atrapadas en esos estados, que generalmente son r-pidos, frenaron durante mucho tiempo la posibilidad de la comprobacin

prctica que permitiera disminuir esos esta-dos y cargas adicionales a lmites que noentorpecieran el efecto normal de una jun-tura.

En la figura 26 se muestra la estructurainterna de un diodo Schottky que permitereducir los tiempos de almacenamiento y elsmbolo correspondiente.

Debe observarse que la curva de res-puesta de este dispositivo es similar a la deun diodo de juntura convencinal, con la di-ferencia que la tensin de ruptura ahora esde aproximadamente 0,3V, como puede ob-servarse en la figura 27.

Si bien existe un retardo en la conmuta-cin desde la conexin (ON) hasta la desco-

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Figura 25 - Un transistor operando en conmutacin.

Figura 26 - Estructura y smbolo de un diodo schottky.

nexin (OFF) debido a los portadores mi-noritarios almacenados en la unin, losdiodos Schottky tienen un tiempo de al-macenamiento despreciable, porque la co-rriente es causada principalmente por por-tadores mayoritarios ya que los electronesentran desde el lado n hacia el aluminio ypor lo tanto no pueden diferenciarse delos electrones del metal, lo que no permi-te el almacenamiento de cargas en la pro-ximidad de la unin.

Una vez que fue posible reducir el re-tardo en la conmutacin empleando undiodo metal-semiconductor, tal como eldiodo Schottky, se pens en reducir el re-tardo de propagacin de una compuerta

lgica, por ejemplo de la familia TTL, o sea lgica transistor-transistor, conel objeto de eliminar el tiempo de retardo de todos los transistores que lacomponen. Para ello se pens que tal propsito podra cumplirse si lostransistores no trabajaran totalmente saturados.

En la figura 28 se muestra la tcnica empleada para reducir el tiempo dealmacenamiento de un transistor, conocido como transistor schottky, y susmbolo correspondiente.

Para entender el funcionamiento, digamos que al saturar el transistor porun aumento de la corriente de base, disminuir la tensin del colector, porlo cual el diodo Schottky conducir; y como la unin del colector est pola-rizada en sentido directo a una tensin menor que la de umbral (0,3V), eltransistor satura pero no como consecuencia de la saturacin de la juntura

coloector-base.

La mayora de los circuitos integradosdigitales, se clasifican en familias lgicas.Cada familia lgica posee un tipo particu-lar de "circuito lgico" que se emplea enlos circuitos integrados para todas lascompuertas, inversores, biestables, conta-dores y otras aplicaciones.

A modo de ejemplo, en la figura 29 sereproduce el esquema circuital de unacompuerta NAND con tecnologa Schot-tky.

Esta tecnologa es la ms rpida de lassubfamilias TTL. Utiliza diodos Schottky yse las denomina con el prefijo 74SXXX.

Esta subfamilia es ms rpida que la

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Figura 27 - Comparacin entre la respuesta de un diodo schottky y un diodo convencional.

Figura 28 - Transistor schottky y su smbolo.

TTL de alta velocidad ya que laausencia de cargas almacenadasreduce el tiempo de conmutacindel transistor, aumentando as larespuesta del componente.

Debido a estas caractersticasse obtienen tiempos de propaga-cin tpicos de 2 nanosegundos,un consumo de unos 20mW yuna frecuencia mxima del ordende los 100MHz.

Veamos ahora cmo se produ-ce la conmutacin.

El rgimen transitorio para acti-var una juntura PN representa eltiempo necesario para que la ten-

sin y la corriente se establezcan, para llevar al sistema a un rgimen per-manente. Por el contrario, durante la desconexin se reduce a un mnimo latensin y cae considerablemente la corriente en el circuito.

De esta manera, el transitorio en la desconexin representa el tiemponecesario para que se anule la corriente en la juntura hasta que el sistemaentre en rgimen permanente. Para graficar lo dicho, en la figura 30 se di-buja un circuito clsico de conmutacin.

Se aplica al circuito una tensin de forma de onda cuadrada. Para grafi-car los parmetros digamos que en el tiempo "" el generador aplica unatensin +V y en el tiempo "1" se introduce una tensin -V. Con esto sebusca que a partir del tiempo t = 1 circule corriente por la juntura, tal co-

mo se ve en la figura 31.

En la figura 31 se han representadocasos ideales, pero se debe tener encuenta que cuando el transistor con-duce, presenta una resistencia comoconsecuencia del almacenamiento decargas, por lo cual las formas de ondareales se modifican segn como semuestra en la figura 32.

Note que a partir del tiempo t = se establece la conexin, si supone-mos que la resistencia R del circuitoes superior a la resistencia de la juntu-ra base-emisor, y la tensin V aplicadaes mucho mayor que la tensin V deldiodo schottky, puede decirse que i= V/R .

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Figura 29 - Compuerta NAND con tecnologa schottky.

Figura 31 - Establecimiento de los parmetros en un circuito de conmutacin.

Figura 30 - Circuito de conmutacin tpico.

Para explicar ahora cmo se produceel establecimiento de cargas, supondre-mos que la juntura PN est compuesta poruna zona P, fuertemente dosificada, y unazona N con poca contaminacin. De estamanera, la inyeccin de portadores en lajuntura consistir en lagunas que irn dela zona P+ hacia la zona N. Los electronesque se inyectan en sentido contrario sonmuy pocos, como consecuencia de la bajacontaminacin de la zona N.

La corriente que circula a travs de lajuntura es igual a la carga que por unidadde tiempo se inyecta en la zona N; o sea:

QPI =

TP

Para entender la explicacin, podemossuponer a la juntura como un circuito RCparalelo tal como se muestra en la figura33.

Se deduce que:

qI =

C

y

T = CR

El tiempo de establecimiento de la co-rriente de colector depender del tiemponecesario para almacenar en la base deltransistor una carga QB, esto se expresa

como:

Ic = QB/TB

Si analizamos el circuito de la figura 34como VG >> VBE, puede considerarse

que el capacitor CB soporta la totalidad de la tensin del escaln +V .

La carga almacenada en el capacitor CB est dada por:

QB = CB . V

En la base del transistor, que est en serie con el capacitor CB, se alma-

cena una carga igual, por tratarse de dos capacitores conectados en serie.

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Figura 32 - Formas de onda reales durante la conmutacin.

Figura 33 - Circuito RC equivalente de una juntura.

Para realizar este anlisis hemos considerado altransistor, entre base y emisor, de naturaleza pura-mente capacitiva, por lo que:

TB = CB . RB

Condicin fundamental que debe cumplir laconstante de tiempo del circuito CR de entradapara compensar la constante de tiempo intrnsecadel transistor y, as anular el tiempo de estableci-miento.

De esta manera terminamos con este captulo,donde se han dado todas las herramientas necesa-rias para encarar la prueba y reparacin de distin-tas etapas electrnicas.

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Figura 34 - Circuito para interpretar los tiempos deestablecimiento.