nsmisqr-recepto digital de if al compri

I
DIVISION DE CIENCIAS BASCAS E INGENIERIA.
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA.
NSMISQR-RECEPTO DIGITAL DE
IF
AL COMPRI
TESIS QUE PRESENTAN LOS ALUMNOS:
CANO MARTINEZ JAIME.........................
Q
Q
Q
95319456.
CASTELLANOS TORRES M U L................95319158.
ENCINAS CASTRO MARCOANTONIO.......953%9076.
ASESOR:
FAUSTO CASCO SANCHEZ.
PARA LA QBTWIDNDEL GWDDELI.CENClkTURAEN INGENlERIA EN
ELECTRONICA.
AGOST012002.
PROYEC
IX
TRANSMISORCON
INTEGRANTES:
CASTELLANOS T O m S
CANO MARTINEZ JAIME.
ENCINAS CASTRO MARCQ ANTONIO.
DE FM
Los integrantes d e éste yvoyecto agradecemos e l ayoyo
constante e incondícional qza.e recí6imos pw p w t e d e
nuestro asesor, e l R-ofesw yausto Casco Shnchez,quien
dedícó, ~ Y Q ~ W C ~ O T L Qy,
nos 6ríndi su tiempo, sus
conocimientos e n e l &ea d e comunicaciones, su sencillez,
su 6uen sentíAo d e l humor, e l espfrítzl. & investígar, esa
nzotivacíbnque íwyíró Liz .p-eafizacíony teminacíon d e [
proyecto, en.fín s6li que& ?pzcils que decírgyacins ‘Profesor.
INDICE GENERAL.
TEMA .
No. PAGINA.
lndice........................................................................................................
1.
1.- Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
1.1.- Señales Moduladasen Frecgencia........................................
2.
1.2.- Generación de una Seflal FM................................................
4.
11.- Transmisor - Receptor........................................................................
7.
2.1.- Diagrama a BIoques del Proyedo.........................................
7.
2.2.- Pre - Arnpiificador..................................................................
11.
2.3.- FiltroPasa - Bajos.................................................................
15.
2.4.- Modulador de FFdl...................................................................
18.
2.5.- Partes de un Receptor...........................................................
24.
111.- Digitalizaci6n de Señales conSefial Comprimida...............................
27:
3.1.- Partes Digitales......................................................................
27.
3.2.- Convertidor Analógicoa Digital..............................................
29.
3.3.-Convertidor Digital a Analógico
..............................................
31.
Bibliografía................................................................................................
34.
..
Apkndice 1.- Prograrnaclon........................................................................
36.
Apéndice 11.- Dispositivos de Entraday Salida.........................................
43.
Recepción dela Parte Digital.........................................................
46.
Apéndice i l l . - Tubos de Vacío ...................................................................
52.
1.- INTRaDucclON
l . 1.- Señales moduladasen frecuencia.
Para el caso de las señales de AM, la amplitud de ¡a portadora se modula con
laseñal f(t), y por lo tanto la informaciónquedacontenida
en la variaciónde
amplitud de la portadora. Corno una señal sinusoidal se describe mediante tres
variabies (amplitud, frecuencia y fase), existe tambikn la posibilidad de llevar 6sta
la frecuencia
informacióncuandovarían
definición, una sinusoide representa
fase constantes
y
5, bien
la fase.Sinembargo,por
un tren de ondas de amplitud, frecuencia y
un cambio
de
cualquiera
de
&stas
tres
variables
será
contradictorio con la definici6n de seiial sinusoidal.Deberemos,por
extender el concepto de señalsinusoidal
lo tanto,
a una función generalizadacuya
amplitud, frecuenciay fase pueden variar respecto al tiempo.
En señales FM, \a moduiaci6n se hace a través de variaciones en frecuencia.
Paraelmejorentendimiento
de ésteconcepto,
se introduce la variable de
s
frecuencia instantanea , esto trata de una señal cuya frecuencia ( ~ & constante
durante cierto período (T) de la sefial.Cuando
I = T la frecuenciacambia
repentinamente a un valor do 2 QO y conserva este valor hasta que se completa
otro periodo., así como se muestraen la figura:
1
O
.a
O
.0
O .4
0.2
n
P
O
-0.2
- o. 4
-0.6
-0.8
.1
j
O
~
2
4
e
8
frecuencla angular
IO
12
14
3
Ahorabien,si
las variacionesdefrecuencia
continuas,entonceslaseñal
en vezdebruscasfueran
f(t) no podrhser reprssentada porunaexpresión
sinusoidal ordinaria. Poresto, definirnos una función sinusoidal gensralizada:
f(t)=Acose(f)
en donde 8 es el ángulo de la sefial sinusoidal en función de t. Para una función
sinusoidal ordinaria de frecuencia fija,
f(t)=Acos(wct+ 00)
donde
qt)= C k t
WC
f
00
= d&/dt
de ésta manera, definimos la frecuencia instantánea como la derivada del ángulo
respecto al tiempo, por lo que tenernos que:
= d$/dt
Y deaquíresultafácilentender
la posibilidaddetransmitirinformación
f(t)
haciendo variar el ángulo Q(t) de una portadora. Tales técnicasde modulackh, en
donde se hace variar el ángulo de ia portadora en alguna forma con una señal
modulante f(t), se conocen CDMO modulacibn angular. Los dos mbtodos de uso
común
son:
rnodulaci6n en fase (MF) y rnodulacidn en
frecuencia
(FM).
Desarrollando la ecuación obtenida y agregando una constante O
, que indica el
índice de modulación, la set'ial de FM puede ser representada porla ecuación:
f,,T(t)=ACOS[&h$
-k
p/f(t)dt]
Asi mismo debemos de tomar en cuenta la ecuacióndel ancho de banda:
5=2(P+1)fm
En donde
p es el índicedemodufación,Unaumento
en
p
tambiénaumenta el
ancho de banda, por lo que los sistemas en FM producen una mejora en señal de
ruido a expensas deun aumento en el ancho de banda
Par obtener en FM una buena relación respecto a la razón señal a ruido, se debe
de cumplir:
4
f3=1/(I
d3)=0.577
1.2.- Generación de una seiial FM.
El diagrama a bloques de un generador de sefial FM:
-Asen
En latransmisióndeseñales
Salida FM
#~f
de FM la frecuencia de fa portadora varia
proporcionalmente a la información de la fuente. En la modulacibn de las seiiales
de FM, se varía la frecuencia de la portadora en amplitud constante directamente
I
proporcional
S
la amplitudde
la señal modulante,con una relación igual a la
frecuencia de la señal modulante. l a frecuencia y la fase de la portadora están
cambiando proporcionalmente con la amplitud de
la señal modulante. El cambio
en frecuencia se le llama desviadrjn en frecuencia y el cambio en fase se llama
desviación en fase. La desviacibn en frecuencia es el desplazamiento relativo de
la .frecuencia de la portadora en hertz, y la desviaci6n en fase es el
desplazamiento angular relativo (en radianes), de la portadora, con respectoa una
fase de referencia. La magnitud de la desviacjbn
en frecuencia y en fase es
proporcional a la amplitud de la señal modulante y la relación en que la desviación
ocurre es igual a la frecuencia de la señal modulante.
Las seiiales defrecuenciamoduladasonrelativamenteinsensibles
a la
distorsión no lineal y pueden sertransmitidas a través deamplificadoresque
tienen compresión o amplitud no lineal con pocaspenalizaciones.Además,
las
5
señales de FM son menos sensibles al ruido aleatorio y se pueden propagar con
menos potencia da transmisiór?.
al disefiar sistemasde
Un factorprincipal
radio de FM es el ruido de
intermodulación. En los sistemas de AM, la amplitud del repetidor no lineal musa
el ruido de intermodulaci6n. En los sistemas de
FM,la causa principal del ruido de
intermodulación es por la ganancia de transmisión y la distorsión por retardo. En
consecuencia, en los sistemas de AM, el ruido de intermodulaci6n es una función
de la amplitud de la sefial, pero en los sistemas de FM 8s unafunciónde
amplitud de la señal
y de la magnitud de
la
la desviación en frecuencias. Así, las
características de las seiíales defrecuenciamoduladason
m i s aptaspara las
transmisiones por mici-oondas quelas seitales ds amplitud modulada.
En este proyecto utilizamos la transmisión en FM de banda angosta, la cual
como sabemos es lineal. Las ventajas de la FM de banda angosta sobre
la AM
incluyen la posibilidad de ~!narespuesta de cero Hz asÍ comoelrechazode
grandes pulsos de ruido que son el resultado de cortar ó limitar la amplitud de la
señal que puede tender a saturar al receptor. Debido a las altas frecuencias que
se usan, el desempeiío de los sistemas da FM es influido por la propagación en
trayectoria múltiple. Esto
se nota sobro todo por el desvanecimiento rápido y la
variación de la intensidad de las se5ales de FM en la recepción. A causa de las
frecuencias que se utilizan en FM, su propagación debe ser en línea visual.
Para la radiodifusión comercial FM! la Federal Communications Commission de
Estados Unidos asigna frecuencias portadoras espaciadas por intervalos de 200
KHz, en el intervalo de 88-108 MHz, y fija la desviación de frecuencia pico en 75
KHz. Los 200 &<Hzdisponibles para cadaestación, en comparacióncon los 10
MHz de la radiodifusión AM, permiten transmitirmaterialdealtafidelidad,con
espacio de sobra, llenandola banda con FM de banda ancha.
La transmisión de un canal de audio deja espacio para material adicional dentro
del ancho ds banda asignado. A menudo, las porciones del espectro moduladorde
mayor frecuencia se ocupan conrnultiplexaciónestéreo
auxiliares.
y otratransmisiones
6
En la estación de FM, las señales de audio izquierda y derecha se derivan de
micrófonos,
discos,
cintas etc.
Para
transmisiones
estereo, se admits una
subportadora piloto a 19 KHz de hasta el 10% de la desviacibn de frscuencia pico
(de 75 KHz). Por ello, durante la pausa de una transmisi6n FhI estéreo
$8
pueda
identificar en un analizador de espectro, una gran línea portadora con más de dos
bandas laterales de primer orden ssparadas a I 9 KHz de la portadora original.
Comparado con el de AM, el ancho de banda relativamente grande necesario
para la FNI comercial es el precio que se debs pagar por la mejora sustancialen la
eliminaci6n de rUid0 e interferencia. EstB elirninacicinaumenta
desviaci6n de frecuencia y, por lo tanto, el ancho de banda.
al crecer la
7
2.1.-Diagrama a bloques del proyecto.
Para este proyecto, por su extensión se dividió en dos partes fundamentales
transmisión y recepción(ver figura 1); la parte del transmisor la cual a su vez se
divide en diferentes módulos (verfigura 2); la Qual comprende:
Preamplificador para Micrófono.Como
es
sabido
el micrófono
es
un
transductor el cual convierte las vibraciones sonoras en oscilaciones eli3ctricas,
las
cuales se obtienen con un nivel de voltaje muy pequefio, para el cual es necesario
amplificarlo(figura 3).
Filtro Pasabajo." Despues de la parte de amplificación es necesario filtrar
la
seiial ya que se le añaden niveles o porciones de mido que no se desean(figura
5).
Modulador FM.- Despuésdehaberdigitalizado,comprimidoyseparado
ia
información, ésta para poder transmitirla se tendrá que trasladar a una frecuencii
muchísimo mayora la banda base de la voz
(3.4Khz),(figura 6).
Amplificador de salida bocina.-Este módulo se encarga de darle un pequefia
ganancia a la señal, antes de mandarla a la parte de potencia, aunque se indica
una salida a bocina, esto solo actlia exclusivamente como un pre-amplificador a la
salida del modulador (figura 4).
Etapa de potencia.-Cuandoya
se modul6 la seña\, 6sta estará lista para
transmitirse por el medio ambiente, para evitar la atenuación deserial por el medio
se tendrá que amplificar y darle la suficiente potencia para alcanzar la distancia
deseada, los circuitos mas comunes para este caso son los bulbos(figura 8), ya
que ellos son los ljnicos que pueden operar satisfactoriamente a frecuencias altas.
(Apéndice A)
8
Antena transmisora- Debe
seleccionarse
el conductor por el cual se
transmitirán las ondas electromagnéticas a la frecuencia seleccionada.
Por la parte del receptor se utilizó un radio receptor para sintonizar la frecuencia
de transmisión, corno demodulador, adem& de un amplificador para bocina.
9
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2.2.- Pre-Amplificador.
Circwito prearnplificadosde micrbfono.
feria/
Cte. integrado fl739.
f resistencia de 47kR(1/2W).
I resistencia de l .2k %I (1/2M(l.
1 resistencia de 1OOk L?(1EW).
1 resistencia de 1M R (7/2&7.
lcapacifor electroiifico de 75OpF.
?capacitor electfollticode 2.8nS.
?capacitor electrolRico
de 5pF.
El microform produce por lo regular una salida ds aproximadamente 5mV
de salida, lo cual nos da la idea de !a necesidad de un circuito amplificador
para estaseñal,
ya que los niveles
tan bajos que obtenemos en forma
directa, nos dificultan el procesamiento de la señal, para esto ocupamos ug
/
circuito preampiificador con las siguientes caracteristicas.
El circuito consta de un amplificador operacional
(pA739, que consta de
dos amplificadores) de bajo ruido, y que inclusive puede utilizarse para un
diseño de dos canales de sistema estereo.
I
Analizando el funcionamiento del circuito, observamos que:
12
- A frecuencia cero, todos los capacitores se comportan como circuitos abiertos
y la ganancia del circuito
es l.
f-
- Conforme aumenta
la frecuencia, la reactancia de
C l comienza a disminuir
alrededor de los 0.03 Hz y cerca de los 26 Hz, se vuelve despreciable. En
este rango, la ganancia aumenta
-A
54 Hz /a reactancia del capacitor C2 comienza a disminuir hasta que
se
vuelve despreciable. Ahora, R? est3 conectado con R2 en paralelo, para
reducir la ganancia de580Hz a 77 m& 6 menos.
- Cuandolafrecuencia
de lafuenteaumenta
a 2.3kHz, C3 comienza a
“puenfeai‘ a U?,reduciendo la ganancia a 20dB hasta que la ganancia se
establece en la unidad, cerca 178kHr
de
Como se describe, el funcionamientode
éste circuito es óptimo para
nuestra aplicaci6n, ya que el ranga de operación es el recomendable para la
amplificación de la VOZ.
Por éstas razones,explicadas con anterioridad, se prefirió irnplementar
éste circuito, para después agregar la parte del filtro pasa-bajas, que es la
que nos va a limitar en banda a todo el espectro de la señal.
Pre - Amplificador.
Figura 3
14
Amplificador de salida a bocina..
200H2
Figura 4
15
2.3.-Filtro pasa-bajo.
Material
- 2 ctos. lntegrados 741.
-
4 resistencias de 47kQ (1/2w).
-
1 resistencia de 94k.Q (11’2Wf.
-
I capacifor elecfmlitico 2pF.
-
I capacitor electrolitico 1pF.
-
I capacitor eledmlifico O.5pF.
Los filtros ideales pasa-bajas permiten el paso de frecuencias hastaun
ese límite, es decir
límite dado y atenúan las frecuenciasporarribade
consiste en la eliminación de porciones no deseadas
del
espectro
de
frecuencia . Los filtros ideales pasa-bajoproducenganancia,combinando
capacitores y rssistores con un circuito integrado. En el diseño de este sistema,
se tomaron en cuenta ciertas restricciones, para cumplir las especificaciones
deseadas, estas incluyen el decaimiento (la razón de la sefial en frecuenciq
/
fuera de la banda de paso), la frecuencia de corte y la ganancia producida ala
frecuencia de resonancia del circuito. Estos son requerimientos en el dominio
de la frecuencia. Los requerimientos en el dominio del tiemposontambién
transitoria.
importantes, ya que determinan la respuesta
expresan en tkrminos de tiempo
de
subida,
sobredisparo
En general se
y tiempo
de
estabilización para entradas preestablecidas.
Con frecuencia, una restricci6n se puede cumplir solo a expensas de otra.
En estos casos, necesitamos considerar tanto el parámetro deseado como su
contraparte indeseada.
16
Para 6sta parite, se eligib e! disefío de un filtro pasa-bajo de tipo
Butterworth, dada su simplicidad y su respuesta plana dentro del largo del
rango de frecuencia en que opera. En éste caso, para compensar el efecto
de la caída lenta de la respuesta en frecuencia del filtro Buttewrth,se eligió
el diseño de un filtro pasa-bajas de tarcsr ordeqcon una mida un poco más
rApida.
Procedimiento de disefio.
-
Se escogi6 una frecuenciade corte (3.4 kHz en nuestro caso)
-
Seleccionarnos
CJescogiendo claro est$, un valor comercial. Para efectos del
diseiio, se escogi6el capacifor deInF.
- Se hizo C1=1/2 Cs y C2= 2C3
- Se caJcul6
R= S/&C3
- Se toma a todas las resistencias del mismo valor (47kf2aproximadamente)
17
Filtro Pasa-Bajo
Ent
Figura 5
2.4.-Modulador de FM
Material
2 transistores 2N2222
3 resistencias de 1KQ (1QW)
1 resistencia de ?OK0 (?Ow)
1 resistencia de 15Kn (7/2w
1 resistencia de 6.8K.Q (1/2w)
7 resistencia de 2.2K.Q (IDW)
2 resistencias de 4.7K.Q (1nw)
7 capacitor de pdi6ster met8lico de 22p.F
2 capacitores de polibster metdlico de 7OpF
3 capacitores de tantalio de O.7 p F
I capacitor variable de5-60 pF (para sinlonja,)
1 bobina de ImH (alambre de cobre cal. 22 a 4 vueltas)
"Nota: l o s capacitoras se eligieron de los matehales indicados anteriormente por razones de
estabilidad del circuito y por la baja sensibilidad a1 ruido.
I
Los sistemas de frecuencia seagrupan en dos clases:
1. FM directa, en la que la portadora está modulada en el punto donde se
genera, en el oscilador maestro
2. FM indirecta, en la que el OM no modula, pero la modulación se aplicaen
alguna etapa siguiente.
La frecuencia de una onda puede variarse directamentesólo en el punto donde
se est& generando esa onda. Esto indicaría al parecer que la frecuencia de una
onda sólo podría modularse en el OM. En cierto sentido, es cierto. Pero, la señal
moduladorapuedecambiar
la fase de la corriente o la tensión de laonda
portadora después de habersidogenerada
la portadora;esdecir,laportadora
19
puede ser modulada en fase en cualquier punto deltransmisor.Entoncesesta
modulación de fase se transforma fácilmente en modulación de frecuencia, por lo
que podemos decir que la modulación de frecuencia se produce indirectamente, y
el resultado se denomina FM indirecta. La FM indirecta también puede producirse
modulando primero la amplitud de la portadora y después transformando la AM
resultante en FM.
Generacibn de FM directa.
Un circuito simplificado para
la generación de FM directa no es práctico para
sistemas de FM comerciales, se utiliza para efecto de dernostracibn porque se
entiende fácilmente.En este circuito, un micrófonoelectrostáticoseconecta
en
paralelo con el circuitotanque LC de un oscilador de RF. Las ondas sonuras
aplicadas al micrófono hacen que su capacitancia varíe ai ritmo de las vibraciones
de las ondas sonoras. Puesto que el micrófono esta conectado en paralelo c
m el
circuito tanque del oscilador, la frecuencia de la ondade
RF generadapor el
oscilador también varia (la llamada
frecuencia
modulada)
al ritmo de las
vibraciones de las ondas sonoras. De este modo, las vibraciones
de las ondas
sonoras controlan directamentelas variaciones de frecuencia en la onda de RF. U
circuito oscilador Hartley alimentado en paralelo utilizado
realmente
funciona,
pero
aquí es un circuito que
no se usa en la
práctica
porque
posee ciertos
inconvenientes, a saber: La estabilidad de la frecuencia portadora es mediocre; el
la magnitud delas
desviaciones de frecuencia producidas son demasiado bajas
para las necesidades
de moduiaciónnormal, lo queproduce un bajoíndicedemodulación
y, por
circuito debe utilizar un micrófono de tipoelectrostático;
consiguiente, una relación S/Rdeficiente.
Modulador de Reactancia.
Un sistema práctico para generar FM directa es el modulador de reactancia,
que produceunavariacicjn
de capacidad o reactancia en un circuito oscilador
resonante para conseguir la desviaci6ndefrecuencia.Dependiendode
la
circuitería específica utilizada, el circuito modulador de reactancia actúa comouna
20
inductancia variable o como una capacidad variable en paralelo con el circuito LC
resonante de un oscilador de RF. Un requisito crítico en el circuito modulador de
reactancia es que sea totalmentereactivo.Paraquefuncioneadecuadamente,
debe tener un ángulo de desfase de +90° ó -90°,lo que significa que no debe
modulador. Los componentes
haber ning6n componenteresistivoenelcircuito
resistivosproducirim señales AM no deseadas en la salida. Para eliminar estas
señales AM no deseadas en el receptor se necesita una circuitería suplementaria.
Existen cuatro configuraciones fundamentales de rnoduladores de reactancia que
ofrecen buenos resultados.
Aunque los circuitos que vemos utilizan un transistor como dispositivo activo,
tambienpuedenemplearseotros,
corno vAlvulasdevacío,
JFET, MOSFET y
circuitos integrados. En el circuito normalmente se compone de una red capacitiva
RC con transistor rnodulador dereactancia funciona en el circuito tanque del OM.
Cualquiermodulador
de reactancia puedeconectarse
a traves del circuito
tanque de un oscilador LC no controlado por cristal piezoel6c2rico1 siempre queel
oscilador utilizado no requiera dos circuitos sintonizados para su funcionamiento.
Los mas empleados son los osciladores aislados Hartleyo Colpitts.
En nuestro proyecto, fue utilizado un oscilador Colpitts para la generacibn de la
señal FM. El circuito utilizado se muestra a continuación en ía figura 6.
22
TRANSMISOR (h4ODULADOR).
Figura 6.
23
o’
d
24
2.5.-Partes de un Receptor.
Los componentes fundamentales ds un receptor de radio son:
1} una antena
para recibir las ondas electromagneticasy convertirlas en oscilaciones el6ctricas;
2) amplificadores para aumentar Ja intensidad de dichas oscilaciones;3)equipos
para la demodulacibn; 4) un altavoz para convertir los impulsos en ondas
sonoras porcsptibles por el oído humano (y en televisión, un tubo de imágenes
para convertir la señal 8n ondas luminosas wlsibtes), y 5) 8n la mayoría de los
receptores, unos osciladores para gsnerar ondas de radiofrecuencia quls puedan
mezclarse con las ondas recibidas.
La señal que llega de la antena, compuesta por una oscilaci6n de la portadora
de radiofrecuencia, rnodulada por una sefial de frecuencia audio o video que
contiene los impulsos,
suele
s5r muy dbbil. La
sensibilidad
de algunos
receptores de radio m0dernGS es tan grande que con que la señal de la antena
sea
capa2
de producir unacorrientealternade
unos pocoscientosde
electrones, la seiial se puededetectar y amplificarhastaproducir
inteligible por el altavoz. La mayoríade
aceptablemente
con
un sonido
los receptorespuedenfuncionar
una entrada de algunas
millon6simas
de
voltio.
Sin
embargo, el aspecto básico en el dissho del receptor es que las señales muy
débiles no se convierten en válidas
simplemente
ampiificando,
de
forma
indiscrirninada, tanto la seiial deseada como los ruidos laterales (véase Ruido
mas adelante}. Así, el cometido principal del disefiador consiste en garantizar la
recepción prioritaria de la señal deseada.
Muchos receptores modernos de radio son de tipo superheterodino, en el que un
oscilador generauna
onda de radiofrecuencia que se mezclacon
la onda
entrante,produciendoasíunaondadefrecuenciamenor;estaúltimase
denomina
frecuencia
media.
Para sintonizar
el
receptor
a las
distintas
frecuencias se modifica la frecuencia de las oscilaciones, pero la media siempre
permanace fija (en 455 kHz para la mayoriade
los receptoresde AM y en
10,7 MHz para Pos de FM). El oscilador se sintoniza modificandola capacidad del
'
25
condensador en su circuito oscilador;elcircuitode
la antena se sintoniza de
forma similar medianteun condensador.
En todos los receptores hay una o m i s etapas de amplificación de frecuencia
media;
además,
puede haber una o m&
etapas de amplificación de
radiofrecuencia. En la etapa be Frecuencia media sesuelen
incluir circuitos
auxiliares, como el control automático de volumen, que funciona rectificando
parte de la salida de un circuito de amplificacirjn y alimentando con ella al
elemento de control del mismo circuito o de otro anterior (v6ase Rectificación). El
detector, denominado a menudo segundo detector (el primero es el mezclador),
suele ser un simplediodo que actúa de rectificador y produceuna setial de
frecuencia audio. Las ondas FM se demoduian o detectan mediante circuitos que
reciben el nombre de discriminadores o radiodetectores;
transforman
las
variaciones de la frecuencia en diferentes amplitudesde la sefial.
Este circuito muestra. la
complejidad de los modernos receptores de radio. Los
.
seis componentesrectangulares negros son los circuitosintegrados (Ci) que
contienen cientos de transistores. Los otros componentes son resistencias
(pequefios elementos redondos planos),condensadores
inductores (bobinas de cable). Los circuitosmásmodernos
(cilindros negros) e
poseen menor
26
número de elementos, a menudo un Único CI y .algunas pocas resistencias.
Estas mejoras se deben al desarroilo de CI MAS evolucionados y la tfansicibn de
la sintonía LC (inductorandensador) a la PLL (bucle fijo de fase). Esta última,
además de proporcionar k l visualizacidn digital de la frecuencia, no precisa
componentes individuales.
27
111.- Digitalizaciónde seiiales con señal comprimida.
En este proyectose trabajo tambih en la digitalizaci6n de senales, para una
posible aplicacibn de sefiales de FM.
3.1.-PARTES DIGITALES
Enlaactualidadlamayoríade
las transmisiones ds telecomunicaciones se
realizan con señalesdigitales, yaque
estaformade
transmitir eliminael ruido
ademas de que permite quela señal llegue mas pura, y que se puedan corregir los
posibles errores que se generen en la transmisibn.
La parte digital
de este proyecto podemos dividirla
en seis módulos, que en
forma general operan de la siguiente manera.
La señal analógica se pasa 8 través de un convertidor anal6gico
donde se obtienen dígitos (ceros o unos)dependiendDdel
- digital,
en
nivel delvoltaje de
entrada, a la salida del convertidor en su .bus de datos obtenemos la señal
ya
digitalizada, en paralela (ocho digítos al mismo tiempo ).
Laseñalesintroducida
a travésdeun
puerto paralelo a una computadora,
para que no se pierda la informaci6n en el proceso de entrada y salida de la CPU
es necesario, pasar la señal a través de 2 latch, los cuales estarán sincronizados
con un contador
el cual le indicara el puerto si esta entrando o saliendo
información. Por cada ocho ciclos de reloj de latch de salida, corre un ciclo en el
latch deentradayaquelainformaciónsigue
en su forma en paralelo y es
necesario mediante un registro de corrimiento convertir la señal en serie o a serie,
para poder transmitir bit por bit la señal deseada hacia el moduiador (figura IO).
28
El contador es un dispositivo síncrono por lo que hay que decidir la frecuencia
a la cual va a operar el oscilador con el cual
va a conmutar ese dispositivo.
El oscilador disefiado fue un 555 astable a una frecuencia
de 60 KHz, esta
frecuencia resulta ya que el segundo latch trabaja ocho veces a la frecuencia del
primero y este debe manejar una frecuencia mayor a dos veces la frecuencia de
la señal a transmitir (teorema de muestreo), en este caso sa transmitir& voz, así
quo, la frecuencia “de muestreo” es de 3.2KHz.
Los datos al ser introducidos en la computadora o CPU entraran en un proceso
de compresión por medio deun programa realizado en lenguaje
29
3.2.-Convertidor analógico-digital.
Descn;oci6n general.
El ADC-803 es un dispositivo CMOS de 8 bits, es un convertidor
A/D con
aproximación sucesiva, que se usa como potenci6metro de escalera
modificado. Similar a los productos 256. Es diseñado para encontrar el NCS
MlCROBÚS estandar para permitir la operación con el 8080A control del bus, y
TRI-STATE salida de control del flujo de infomacidn que maneja directamente
el dato del bus. Éste A/D aparece igualmente en localidades de memoria para
puertos de entrada/salida para el microprocesador y no es necesario en
interfaces lógicas.
Una nueva analogía diferencial de voltaje de entrada, permite incrementar el
rechazo y descompensación (offset) de la entrada lógica del valor de cerovolts.
En adición, el voltaje de entrada de referencia puede ser ajustado para permitir
una analogía de voltaje de expansión para la amplitud de 8 bits de resolución.
Características.
- Es compatible, no necesita interface Idgica.
-
Cada interface para el microprocesador u operacjones es una sola.
Contiene entradas de voltaje analbgicas diferencial.
- Permite entradas y salidas lógicas T2L de nivel de voltaje de
especificación.
- Trabaja con 2.5V de voltaje de referencia.
-
Es un chip generador de pulsos de reloj.
- 8V-5V es el rango de voltaje de entrada analógica con un rango de 5V
suministrado.
-
No requiere ajustar el cero lógico.
0.3Normai con 20 pines DIP en conjunto.
30
CONVERTIDOR ANALQGICO - DIGITAL.
Figura 8
31
3.3.-Convertidor digital-analógico.
Descripcidn general.
El DAC-0830 es un avanzado CMOS/SI-CR de 8 bits multiplexados, es un
DAC diseñado como interface directa con el 8080, 8048, 8085, 2-80, y otros
microprocesadores populares. Es un dispositivo cromo-silicón de resistor de
escala de red, divide la coniente de referencia y proporciona ai circuito una
excelente temperatura, siendo la característica
de rango del 0.05% de la
escala de amplitud maxima, con variacidn lineal sobre el error de temperatura.
El circuito usa CMOS con interruptores de corriente y control ldgico para
llevar a cabo el consumo de baja potencia y baja salida de fuga en errores de
comente. Circuitalmente, es especial, proporcionando entradas ibgicas TTL de
nivel de voltaje compatible.
Permite doble tope (buffer) , el DAC proporciona una salida de voltaje que
corresponde a una palabra digital mientras se mantiene la siguiente palabra.
El DAC-0830 es miembro de la familia de microprocesadores compatibles.
Para aplicaciones que requieren de alta resoluci6n, es una buena alternativa.
Caracteristicas.
/
- Tiene ajuste de escala saturada linealmente especificada.
-
Tiene interface directa para todos los microprocesadores populares.
- Contiene doble buffer, buffer simple para flujo directo de datos digitales
de entrada.
-
Carga palabras de 8 bits.
Sus entradas 16gicas encuentran nivel de voltaje de TTL específico (1.4V
de voltaje umbral).
- Trabaja con
+1OV de amplitud de referencia, multiplicado por 4
cuadrantes.
- Opera siendo ímico, sin utilizar otros dispositivos.
32
CONVERTIDOR D1GT"I'AL .. ANALOGICO
1
BUS
CPU
Figura 9.
DIAGRAMA DE L A PARTE DlGlTAL DE SEÑALES
LED1
f--
Figura 10.
sal. i d a
serie.
34
A .- Electrónica 111 .
Harri Mileaf,
Edit. Limusa.
2.- Introducción a la Teoría y Sistemas de Comunicación,
B. P. Lati.
Edit. Noriega Editores.
3.- Amplificadores Operacionalesy Circuitos Integradoslineales.
Federick F.Driscoll.
Edit. Prentice Hall.
4.- Lenguaje Ensambladory Programaciijn PC 3BM y Compatibles.
Peter Abel.
Edit. Pearson Educación.
5.- Las Microprocesadores Intel.
Barry 5. Brey.
Edit. Prentice Mall.
6.: Disefio Digital.
M. Morris Mano.
Edit. Prentice may.
7.- Electrónica Experimentos y Laboratorio No. 2.
Editor Julio Goñil.
Edit. F&G Editores.
35
8.- Redes Globales de Información con Internet y TCP/IP.
Douglas E. Corner.
Edit. Prentice Hall.
9.- Sistemas de comunicaciones electr6nica.s.
Wayne Tomasi.
Edit. Prentice Hail.
10.- Diseño electrónico (circuitosy sistemas)
Savant, Roden, Carpenter.
Segunda edición.
Edit. Addison-Wesley Iberoamericana.
36
Apéndice 1.-
Un programa es una secuencia de instrucciones que indica al hardware de un
ordenador qué operaciones debe realizar con los datos. Los programas pueden
estar
incorporados
al propio
hardware,
O
bien
pueden
existir de manera
independiente en formade software. En algunas computadorasespecializadas las
instrucciones operativas están incorporadas en el sistema de circuitos; entre los
ejemplos más comunes pueden citarse los microordenadores de las calculadoras,
relojes de pulsera, motores de coches y hornosmicroondas.Por
otro lado, un
ordenador universal, o de uso general, contiene algunos programas incorporados
(en la ROM) o instrucciones (en el chip del procesador),pero
depende de
programas externos para ejecutar tareas iltiles. Una vez programado, podráhacer
tanto o tan pococomo
le permita el softwareque lo controla en determinado
momento. El software de uso más generalizado incluye una amplia
variedad de
programas de aplicaciones, es decir, instrucciones al ordenador acerca de cdrno
realizar diversas tareas.
Lenguajes
Las instrucciones deben darse en u-n lenguaje de programación, es decir, en una
determinada configuración de información
digital
binaria.
computadoras,laprogramación
era unatarea
En las primeras
difícil y laboriosaya
conmutadores ON-OFF delasválvulasdevaciodebían
que los
configurarse a mano.
Programar tareas tan sencillas como ordenar una lista de nombres requería varios
días de trabajo de equipos de programadores. Desde entonces se han inventado
varios lenguajes informáticos, algunos orientados hacia
funciones específicas y
otros centrados en la facilidad de uso.
Lenguaje máquina
El lenguaje propio del ordenador, basado en el sistema binario,
o código máquina,
resulta difícit de utilizar para las personas. El programador debe introducir todos y
cadaunode
los comandos y datosenformabinaria,
y una operación sencilla
37
comocomparar
el contenidode
un registrocon
ubicación del chipdememoriapuedetener
los datossituados
el siguienteformato:
en una
1I001O1O
O001011I 11 11 0101O01O101 l.La programación en lenguaje máquina es una
tarea tan tediosa y consume tanto tiempo que muy raras veces
lo que se ahorraen
la ejecución del programa justifica los días o semanas que se han necesitado para
escribir el mismo.
Lenguaje ensamblador
Uno de los métodos inventados porlos programadores parareducir y simplificar el
proceso es la denominada programación con lenguaje ensamblador.
Al asignar un
código mnemotécnico (por lo general de tres letras) a cada comando en lenguaje
máquina, es posible escribir y depurar o eliminar los errores lógicos y de datos en
los programas escritos en lenguaje ensarnblador, empleando para ello sólo una
fracción del tiempo necesario para programaren lenguaje máquina. En el lenguaje
ensamblador, cada
comando
rnnemotécnico
y sus
operadores
simbólicos
equivalen a unainstruccióndemáquina.Unprogramaensambladortraduce
el
código fuente, una lista de códigos de operación mnemotécnicosy de operadores
simbólicos, a código objeto (es decir, a lenguajemáquina)
y, a continuación,
ejecuta el programa.
Sin embargo, el lenguaje ensamblador puede utilizarsecon un solo tipo de chip de
CPU o microprocesador. Los programadores, que dedicaron tanto tiempo y
esfuerzo al aprendizaje de la programación de nn ordenador, se veían obligados a
aprender un nuevoestilodeprogramacióncadavezque
trabajaban con otra
máquina. Lo que se necesitaba era un mittodo abreviado en el que un enunciado
simbdico pudierarepresentarunasecuenciadenumerosas
instrucciones en
lenguaje máquina, y un método que permitiera que el mismo programa pudiera
ejecutarse en varios tipos de rngquinas. Estas necesidades llevaron al desarrollo
de lenguajes de alto nivel.
.
ARCHIVO :
I
TX ASM
I
PROYECTO TEAMINAL
r
I
PILA
DB
PILA
SEGMENT P h i STACK
256 DUP ('pila')
ENDS
DATA
SEGMENT
DATA
ENDS
CDSEG
' STACK'
SEGMFBT
MAIN
P ROC
FAR
ASSUME CS :CDSEG, SS :P I L A , DS :DATA
ENTER:
SAL :
>:OR
=,Ax
PUSH
PUSH
MOV
IN
MGV
AND
CMP
JNE
IN
DS
;MUEVE A AX A CEROS
;GUARDA EL VALOR DEL P S P EN LA PSLA
Ax
DX,
;GUARDA EL VALORDE
AX EPJ
;DIRECCION DELPUERTO
03F8H
A L , DX
BX,m
AL, 01H
AL, 01H
AND
CMP
JNE
MOV
OUT
JMP
RET
MAIN
ENDE'
CDSEG
ENDS
END
YA1N
ENTER
AL, DX
AL, 01H
A L , OOH
SAL
Ay,, SX
DX,=
ENTER.
LA PILA
; S E INTRODUCE LA INFORMACION
; S E CAMBIA DE REGISTRO
; E S UNO?
,
;COMPARO EL VALOR
;S I NO .ES UNO VUELVE A LEER
;SE ESPERA L.4 SALIDA CON CERO
;ES CERO?
;COMPARO EL VALOR
;S I NO ES LO ESPERO
; S IE S . . .
REGRESO EL VALOR
DE
SALIDA
;SALIDA DEL LA INFO POR EL PUERTO
; S E REGRESA AL CICLO.
;REGRESO
;FIN DEL PROCEDIlYIIENTO
;FIN
SEGMENTO
DEL
;FIN DEL PROGRAMA
39
PILA
DB
PIL?.
.""""-
I
SEGMENT
PARA
STACK ' STACK'
256 DUP ( ' p i 1 . a ' )
ENDS
SEGMENTO DE DATOS
SEGMENT
DATA
DB
ENDS
DATA
.""""_
I
CDSEG
._""""
I
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ _ _ _ _ -
?
COM
SEGMENTO
DE
CODIGO
SEGMENT
PROCEDIMIENTO PRINCIPAL
_-___--____-___--_________I______
MAIN
PROC
FAF¿
ASSUME CS :CDSEG, SS :PILA,
AX,=
XOR
DS
PUSH
PUSH
PX
MOV
DX, 03F8H
S I , OGH
MOV
DETEPi :
IN
A
L
; DX
MOV
BX, Ax
MOV
AX,SEG DATA
;MUEVE
MOV
DS,AX
MOV
DS
[ S I ] ,BL
INC
SI
CMP
S I I DFFH
JT.1E
DETEN
IN
A L , DX
ENTER:
AND
CMP
bW E
DEC
DETENER: I N
MOV
MOV
MOV
DEC
CMP
JNE
AL, 9lH
AL, OIH
ENTER
SI
AL, DX
AX, SEG DATA
;MUEVE
D S ,AX
BL,DS[SI]
SI
S I , OOH
DETENER
COMPRIME
I 14
AND
CMP
JN E
MOV
OUT
JMP
RET
ENDP
MAIN
CDSEG
ENDS
END
MkI N
SAL :
--_--__--I-_--__-----------
DS :DATA
;MUEVE A AX A CEROS
;GUARDA EL VALOR
DEL
PSP EN
;GUARDA EL VALOR
DE
AX
LA EN
;DIRECCION DEL PUERTO
LA PILA
PILA
; S E INTRODUCE LA INFOKMACION
; S E CAMBIA DE REGISTRO
A AX AL SEGMENTO
DATOS
DE
DATOS
DE
;MUEVE DS AL SEGMENTO
;ES UNQ?
;COMPARO EL VALOR
; S I NO ES UNO VUELVE ALEER
; S E INTRODUCE LA INFORMACION
A AX AL SEGMENTO
DATOS
DE
;MUEVE
DS
AL SEGMENTO
DATOS
DE
;CALL
AL, DX
AL, 01H
AL, OOH
ESPEPA
;SE
LA SALIDA CON CERO
;ES CERO?
;COMPARO EL VALOR
; S I NO ES LO ESPERO
SAL
Ax, BX
; S I ES
REGRESO EL VALOR
DE
SALIDA
;SALIDA DEL LA INFO POR EL PUERTO
DX, AL
; S E REGRESA AL CICLO.
DETEN
;REGRESO
; F I N DEL PROCEDIMIENTO
; FSEGMENTO
I N DEL
; F IPROGRAMA
N DEL
...
40
PIW
DB
PILA
SEGMENT PRRA STACK "STACK'
256 DUP ( 'piid:)
ENDS
SEGMENT
DATA
DATA
5NDS
CDSEG
SEGWT
MAIN
P ROC
Fhi.
ASSUME CS :CDSEG, SS :PILA,
XOR
PUSH
PUSH
m,=
IN
MOV
DS
AX
DX, 03F8H
AL, EX
BX,AX
AND
AL, 0113
CMP
J1J E
IN
A L , OOEI
MOV
ENTER:
SAL :
AND
CMP
JNE
MOV
OUT
ENTER
AL,DX
AL, 01H
AL, 01H
SAL
AX, BX
JXP
RET
MA1N
CDSEG
MA1END
ENDP
ENDS
N
DX, AL
ENTER
D S :DATA
;MIJEVE A AX A CEROS
;GUARDA EL VALORDEL
PSP EN LA P I L A
;GUARDA EL VALOR DE AX EN LA P I L A
;DIRECCION DEL PUERTO
; S E INTRODUCE I A INFORMACION
; S E CAMBIA DE REGISTRO
;ES CERO?
;COMPARO EL VALOR'
; S I NO.ES CERO W E L V E A LEER
; S E ESPERA LA SALIDA CON
UNO
; E S UNO?
;COMPARO EL VALOR
; S I NO ES LO ESPERO
; S I E S . . . REGRESO EL VALOR
DE
SALIDA
;SALIDA DEL LA INFO POR EL PUERTO
;S 2 P.EGRESA AL CICLO.
;REGRESO
; F I N DEL PROCEDIMIENTO
; F SEGMENTO
I N DEL
;FIM
PROGRAMR
DEL
41
AS SUME
CS :CDSEG, SS :PIK.JP,,
XOR
PUSH
PUSH
AX,=
MOV
DX, 03F8H
S I , OOI!
MOV
DS
AX
DS :DATA
;MUEVE A AX A CEROS
;GUARDA EL VALOR
DEL
PSF EN LA PILA
;ÜU.WDA EL VALOR DE AX EN LA P I L A
;DIRECCIOPI DEL PUERTO
DETEN :
It1
AL, DX
BX ,AX
;SE INTRODUCE LA INFOR%ZFLCION
MOV
MOV
MOV
INC
CMP
LIT1E
AX,SEG DATA
DS,AX
DS [ S I ] ,BL
SI
S I , OFFH
;MUEVE A AX AL SEGMENTO DE DATOS
;F4UETJE DS AL SEGMENTO D E DATOS
IN
AL, DX
AL, 01H
MOV
ENTER:
DETEN
AND
CMP
AL, 01H
JNE
ENTER
CEC
DETENER: IN
MOV
MOV
MOV
DEC
CMP
J NE
; S Z CAMBIA DE REGISTRO
;ES UNO?
;COMPARO EL VALOR
; S i NO ES UNO VUELVE
A LEER
SI
AL, DX
AX, SEG
DATA
DS, AX
BLr DS [Si!
SI
S i , OOH
DETENER
; S E INTRODUCE LA INFOFWACION
;MUEVE A AX AL SEGMENTO
DE
DATOS
;MUEVE D S AL SEGMENTO
DE
DATOS
42
CALL DESCOMPRIME
SAL :
IN
AND
CMP
J?J E
MOV
A L , fix
AL, O l F I
AL, O O H
SAL
A x , BX
OUT
JMP
RET
MA1M
ENDP
CDSEG
ENDS
END
MA1N
DX, AL
DETEN
; S E ESPERA LA SALIDA CON CERO
; E S CERO?
;COMPARO EL VALOR
; S I NO E S LO ESPERO
; S I E S . . . REGRESO EL VALOR DE SALIDA
;SALIDA DEL LA I N F O POR E L PUERTO
; S E REGRESA AL C I C L O .
;REGRESO
;FINPROCEDIMIENTO
DEL
;FIN DEL SEGMENTO
;FIN DEL PROGRAMA
43
Apéndice 11.Dispositivos de entrada y salida.
Estos dispositivos permiten al usuario del ordenador
introducir
datos,
comandos y programas en la CPU. El dispositivo de entrada más común
es un
teclado similar al de las máquinas de escribir. La información introducida
con el
mismo, es transformada por el ordenador er: modelosreconocibles.
Otros
dispositivos de entrada son los lipices ópticos, que transmiten información gráfica
desde tabletas electrónicas hasta el ordenador; joysticks y el mouse, que convierte
el movimiento fisico en movimientodentrodeunapantalladeordenador;
los
escáneres luminosos, que leen palabras o símbolos de una página impresa y los
traducen a configuracioneselectrbnicasque
el ordenador puede manipular y
almacenar; y los m6dulos de reconocimiento de voz, que
convierten la palabra
hablada en seiiales digitales comprensibles parael ordenador. También es posible
utilizar los dispositivos de almacenamiento para introducir datos en la unidad de
proceso.
PUERTOS
Puerto paralelo, en inform&ica, conector utilizado pa’ra realizar un enlace entr;
dos dispositivos (dos ordenadores, un ordenador y una impresora, etc). Los datos
se transmiten en paralelo, en contraposicióna un puerto serie.
El sistema operativo MS-DOS es capaz de manejar hasta tres puertos paralelos:
LPTI, LPT2 y LPT3. LPTI, el primer puerto paralelo, es normalmente
el mismo
dispositivo que PRN (el nombre de dispositivo lógico de la impresora), que es el
dispositivo primario para volcados de pantalla deMS-DOS.
Un puertoes un dispositivoque seconecta a un procesador con el mundo
exterior. Por medio de un puerto,elprocesadorrecibeuna
señal desde un
dispositivo de entrada y envía una señal a un dispositivo de salida. Los puertos
son identificados por sus direcciones ene i intervalo de OH-3FFH, o 1024 puertos
en total. Noteque no son direccionesconvencionalesdememoria.
Se pueden
44
utilizar las instrucciones IN y OUT para
manejar
las entradas y salidas
directamente a nivel de puerto.
La instrucción IN transfiere información desde un puerto de entrada al AL si es
un byte y al AX si es una palabra. El formato general es:
IN reg- acurn.,Puerto.
La instrucción OUT transfiere informaci6n desde un puertode salida al AL si es
un byte. El formato general es:
OUT puerto, reg-acum.
Se puede especificar una dirección de puerto estáticao dinámicamente:
0
Estáticamente: se utiliza un operandodesde
O hasta 255 directamente
como:
0
Input
IN
AL,port#
Output
OUT
port#,AL
Dinámicamente: se utiliza
ei contenido del registro DX,
O a 65535,
indirectamente.Este método es adecuado paraque incrementando el DX se
*
procese de formaconsecutiva
las direcciones de los puertos. El ejemplo
siguiente utiliza el puerto60H:
Mov
DX,60H.
In
AI,Dx.
45
Algunas d e las direcciones d e puertos principales son:
"
"
Inicio(hex)
020
023
descripción
Registro de mascara de
040
043
contador
teclado
bocinas
280
Controlador juego
278
Puerto lPT3
2F8
"
378
Serial COM2
"
'
358
Puerto LPTF"
Adaptador
monocromo
3BC
-
3cu
"
-
-
Puerto LPTl
VGA
"I.-.-.-
3D0
Adaptador color
3FO
Controlador disco
"
3F8
Aunque la prhctica recomendada es utilizar las interrupciones del DOS y del
BIOS, puede eon seguridad pasar por alto el BIOS cuando accede los puertos
21H, 40-42H,60,61 y 201H. Por ejemplo, al arranque de una rutina en ROM del
BIOS busca el sistema por las direcciones de los adaptadores de puertos
paralelos y seriales. Si la dirección del puertoserial es encontrada, el BIOS la
coloca en s u área de datos , empezando en la iocalidad de memoria 40:UOH; si las
localidades de los puertos paralelos son encontradas, son puestas a partir de la
dirección 40:08H. Cada localidad tiene espacio paraentradas d e una palabra.
46
RECEPCIóN DE LA PARTE DIGITAL.
Muchas de las señales que se manejan actualmente son digitales, para poder
recuperar la información de manera analógica.
por lo que hay que
La informacih digital se transmitedeformaserial,
convertirla en primera instancia a su forma paralela ocupándose para esto un flip-
flop tipo D, en dondecadasalida
Qn estaraconectada a lasiguienteentrada
Dn+l, funcionando de esta manera como un registro
de corrimiento. Ya siendo
obtenida la información en paralelo se pasa a un dispositivo de almacenamiento
de memoria con retardo llamado Latch (para conservar la información).
Las salidas cjei latch estarán conectadasal puerto paralelo de la computadora,
para introducir los datos y manipularlos, al mismo tiempo estará conectado este
puerto a las entradas de otro Latch parapoderdarsalida
a la información ya
procesada por la computadora (las salidas de este segundo
Latch irhn conectadas
directamente al convertidor D/A). Con estos dos Latch se pretende "switchear" la
información que entra y sale de la PC, para esto hay que sincronizar el modo dg!
operación de ambos. En lo que el primeroeseoperando el segundo se deshabilita
y viceversa.
El flip-flop es un dispositivo que opera de manera síncrona
y siendo que se
utilizan 8 bits de forma paralela, se requieren de 8 ciclos de reloj para poder hacer
la conversión, por lo que se utilizó un contador síncrono de 4 bits, para que se
puedan dar los 8 ciclos de reloj; con este mismo contadorai llegar a su cuenta de
8, habilitar5 al mismo tiempo al primer Latch, y con una negaci6n deshabilitará al
segunda Latch,
La frecuencia a la cual operará este contador aproximadamente 64 KHz (que
es 8 veces la Frecuencia de Muestreo, ya que la señal muestreadadebe ser
mayor al doble de la frecuencia limitante de lavoz que es de 3.2 KHz).
47
DIAGRAMA RECEPTOR DE SEÑAL DIGITAL.
-&áixG>
bus de salida
i.
Figura 11
48
.
$4
O
Td o
a G
o
e
O
k
o
'8
49
1
;r;
rc,
d
2
.-&
Ir,
50
d
.d
d
.J
4”
3
J
.
n
ce
v-4
c,
o
c3
03
szr,
52
Apéndice 111.Tubos de vacío
Un tubo de vacío consiste en una &psula de vidrio de la que se ha extraído el
aire, y que lleva en su interior varios eiactrodos rnetsficos. Un tubo sencillo de
dos elementos (diodo) estáformado
por un cátodo y un Gnodo, este Últirno
conectado al terminal positivo de unafuente de alimentación. El cátodo (un
pequeño tubo metalico que se calienta mediante un filamento) libera electrones
que rnigran hacia 61 (un cilindro metblico en torno al cátodo, también llamado
placa). Si se aplica una tensi6n alterna al anodo, los electrones sdlo fluirim hacia
et anodo durante el semiciclo positivo; durante el ciclo negativo
de la tensi6n
alterna, el ánodo repele 10s electrones, impidiendo que cualquier corriente pase
a traves del tubo. Los diodos conectados de tal manera que
semiciclos positivos. deuna
sblo permiten los
corriente alterna (c.a.1 sedenominantubos
rectificadores y se emplean en la cor?versi6n de corriente alterna a corriente
continua (C.C.)(v6ase Electricidad). Al insertaruna rejilla, formada por tin hilo
rnetdlico en espiral, entre el &todo y el &nodo, y aplicando una tensi6n negativa
a dicha rejilla, es posible controlar el flujo de electrones, Si la rejilla es negativa,
los repele y sGlo una pequeña fracción de Ips electrones emitidos por el cátodo
puede llegar al ánodo. Este tipo de tubo, denominado triodo, se puede utilizar
como amplificador. Las pequeñas variaciones de ¡a tensión que se producen en
\a rejilla, como las generadasporuna sefial de radio o de sonido, pueden
provocar grandes variaciones en el flujo de electrones desde el cátodo hacia el
ánodo y, en consecuencia, en el sistema de circuitos conectadoal ánodo.
Tubos de vacio o Valvulas de vacío, dispositivos electrónicos que consisten en
una cápsula de vacío de acero o de vidrio, con dos o m j s electrodos entre los
cuales pueden moverse libremente los electrones. El diodo de tubo de vacio fue
desarrollado por el físico inglés John Ambrose Fleming. Contiene
dos electrodos:
el cstodo, un fifamento caliente o un pequeño tubo de metal caliente que emite
electrones a traves de emisiónterrnoi6,nica, y el ánodo,una placa que es el
elemenb colector de electrones.
En los diodos, los electrones emitidos por el
53
cátodo son atraídos por la placa sólo cuando ésta es positiva con respecto al
cátodo. Cuando la placa est5 cargada negativamente, no circula corriente por eí
tubo. Si se aplica un potencial alterno a la placa, la corriente pasará por el tubo
solamente durante la mitad positiva del ciclo, actuando asi como rectificador. Los
diodos se emplean en la rectificación de corriente alterna. La introducción de un
tercer electrodo, llamado rejilla, interpuesto entre el &todo y el 6nod0, forma un
triodo, que ha sido durante muchos afios el tubo base utilizadopara
amplificación corriente.
de
El triodo
fue
inventado
por el
la
ingeniero
estadounidense Lee De Forest en 1906. La rejilla es normalmente una red de
cable fino que rodea al cátodo y su función es controlar el flujo de corriente. Ai
alcanzar un potencial negativo determinado, la rejilla impide el flujo de electrones
entre el cátodo y el Gnodo.
Con potenciales negativos más bajos el flujo de electronesdependedel
potencial de fa rejilla. La capacidad de amplificación del triodo depende de los
pequeiios cambios de voltaje entre la rejilla y el cátodo, que a su vez causan
grandescambios en elnúmerodeelectronesquealcanzan
el
el ánodo.Con
paso del tiempo se han desarrollado tubos más complejos con rejillas
adicionales
que
proporcionan mayor amplificación y realizan funciones
específicas. Los tetrodos disponen de una rejilla adicional, próxima al ánodo, que
forma una barrera electrostática entre el áncdo y la rejilla. De estaforma
previene la realimentacijn delamisma
El
en aplicacionesdealtafrecuencia.
pentodo dispone de tres rejillas entre el catodo y el ánodo; la tercera rejilla, la
m i s próxima al ánodo, refleja los electrones emitidos por el Bnodo calentado por
los impactos electrónicos cuando la corrientedeelectrones
en el tuboes
elevada. Los tubos con más rejillas, denominados hexodos, heptodos y octodos,
se usan como convertidores y mezcladores de frecuencias en receptoresde
radio.
Prácticamente la totalidad de los tubosdevacío
transistores,queson
han sidareemplazados por
más baratos, económicos y fiables. Los tubostodavía
desempeñan un papel importante endeterminadasaplicaciones,como
etapasdepotencia
de los transmisoresderadio
las
y televisión o en equipos
~
54
militaresquedebenresistirelpuis0devoltajeinducidopor
las explosiones
nucleares atmosf⁣as, que destruyen los transistores.1
Uncircuitoamplificadortriodo
Esquema de m amplificada- triodo.El tricdo contiene un citodo C,
un h o d 0 A y una r e j i l l a de cntrtrol G. EI triOd0,las baterías A , B
y C, y un reóstato de carga L , s i r w n para anplificar
la trnsiin de la fuente S.
consta además de Un triodo,
de un rebstato de carga,
baterias y
una
fuente
de
tensión variable. El triodo es
un tubo de cristal al vacío que
contiene un cátodo
C, un
ánodo A y una rejilla de control
G. La bateria A calienta el
filamento
que
hay
el
en
cátodo, de manera
que
los
electrones
pueden
moverse
libremente.
La
bateria
B
mantieneunadiferenciade
potencial entre el &todo y el ánodo, y suministra la energia que los electrones
gananalfluirdesde
el &todohacia
el ánodo. Este flujo sepuedecontrolar
aplicando una tensi6n negativa a larejilla con la bateria C. Cuanto mayor sea la
tensión negativa de la rejilla, menos electrones fluirán desde el citodo hacia el
ánodo, Pequeños cambios en la tensión de la rejilla provenientes de una señal
de radio o de sonido (fuente S) pueden producir grandes variaciones en el flujo
de corriente desde el cátodoal ánodo, y dentro del resto del circuito.
*
Un modelo d e la válvula del físico inglés
John
Ambrose
Fleming
ilustra
la
tecnología que llevó al desarrollo del
tubo d e vacío, uno d e los m&
importantes
dispositivos
electrónicos
antiguos. Un tubo d e vacío típico consta
d e electrodos (placas metálicas) y cables
dentro de una bombilla o foco d e vidrio al
vacío, y se utiliza para regular corrientes
eléctricas o señales electrónicas. Antes
d e la aparición del transistor, los tubos
d e vacío se utilizaban profusamente para
el funcionamiento de aparatos
tales
como televisores, radios y computadoras. Fleming experimentó con el tubo d e
vacíodiodo del inventor estadounidense Thomas Edison (un proyecto que no
prosiguitj) en losprimeros años del siglo
primeros tubos de radio prácticos.
XX,
y sus válvulas representan los
56
Etapa de potencia (bulbo)
Figura 16.