ESTEREOFONIA

 

INTRODUCCIÓN.-

 

Las emisiones estereofónicas a través del espacio, mediante ondas de alta frecuencia, constituyen desde hace tiempo algo normal dentro de las emisiones de radio comerciales que transmiten en modulación de frecuencia -FM: 88 a 108 MHz-. La totalidad de receptores de FM de cierta calidad incorporan los circuitos de decodificación necesarios para la audición de este tipo de emisiones, que adquieren características de alta fidelidad, ya que pueden cumplir perfectamente las normas que rigen y controlan los mínimos exigibles de calidad en la HI-FI.

Por otra parte, las emisiones de radio con modulación en estéreo, cumplen con las normas de compatibilidad, que permiten ser oídas a través de un receptor mono.

A la recíproca, un receptor estéreo, puede captar igualmente cualquier emisión, tanto estéreo como monoaural.

La última novedad, en cuanto al sonido estéreo, es la incorporación del mismo a la TV. Los televisores estéreo permiten la decodificación del sonido transmitido en estereofonía o la posibilidad de "bicanal" o doble canal de sonido. Aunque estas dos posibilidades están todavía limitadas por la escasa cobertura en estéreo de los canales de TV de nuestro país.

 

PRINCIPIO DE LA CODIFICACIÓN ESTEREOFÓNICA EN RADIO.-

 

La generación de la señal estéreo se realiza, en la emisora, mediante el empleo de dos micrófonos independientes o de fuentes de señal como platinas, giradiscos, etc., estéreos.

Este principio se basa en crear una señal que será la suma de los dos canales D (derecho) e I (izquierdo): D+I, y otra señal que será igual a la diferencia D-I. Para obtener la señal -I, aplicamos el canal I a un circuito desfasador en 180º.

En un receptor mono será suficiente con recibir la señal suma D+I. En un receptor estéreo se realizará la siguiente operación:

(D + I) + (D - I) = 2D

(D + I)  -  (D - I) = 2I

 

Con lo que obtenemos la dos señales separadas por su canal.

Para poder transmitir estas señales y que exista compatibilidad entre aparatos receptores estéreo y monoaurales, se llega a esta solución:

Se recurre a una subportadora de 38 KHz que es modulada en amplitud por la señal I-D creándose dos bandas laterales con un margen entre 23 KHz y 53 KHz.

Lo más positivo del sistema consiste en que la subportadora, una vez modulada por I-D, se suprime y no es por tanto transmitida con el resto de la señal. Esto conlleva un considerable ahorro de energía a la hora de transmitir la señal.  

El paso siguiente consiste en mezclar la señal suma I+D, que tiene un ancho de banda de 30 Hz a 15 Kz, y la I-D que se encuentra en las bandas laterales de la subportadora de 38 KHz. El resultado de esta mezcla modulará en frecuencia la portadora principal (88 a 108 MHz).


La señal de modulación de la portadora de RF lleva también incorporada otra señal fija, que es la que permitirá, en el receptor estéreo, la reconstrucción de la subportadora que se había suprimido en el proceso de modulación.

 

Esta reconstrucción de la subportadora es imprescindible, ya que de no se así no se podría extraer del conjunto de la modulación la información de la señal diferencia D-I. Esta frecuencia fija recibe le nombre de frecuencia piloto o simplemente piloto. Se eligió para esta función de piloto una frecuencia equidistante entre el extremo superior del margen transmitido de frecuencia audible (15 KHz) y el extremo inferior de la banda lateral, también inferior (23 KHz). Esta frecuencia está situada en los 19 KHz. Esta frecuencia es la mitad de la frecuencia de la subportadora para poder reconstruirla fácilmente mediante un sistema de doblaje de frecuencia o bien por sintonización armónica.

Este conjunto de señales que forman la modulación estéreo reciben el nombre de señal multiplex (abreviadamente MPX).

A continuación, se presenta el esquema en bloques de un modulador de señal estéreo:

 


DECODIFICADORES ESTEREOFÓNICOS.-

 

En este apartado, vamos a estudiar los circuitos que son necesarios añadir a un receptor de FM para decodificar la señal MPX y obtener así una recepción estereofónica. El circuito decodificador MPX se encuentra situado a la salida del discriminador o detector de FM y a su salida están los filtros de desénfasis de 50 mS establecidos en Europa y los respectivos amplificadores de BF, izdo. y dcho.

Entre los tipos de decodificadores estéreo, el más utilizado actualmente es el de lazo enganchado en fase o, abreviadamente, PLL (Phase Lacead Loop), debido a su precisión en copiar una frecuencia dentro de un margen de variación muy pequeño. En la siguiente figura puede verse el esquema de bloques de un decodificador por PLL. Consta de un oscilador controlado por tensión (VCO), el cual se ajusta a una frecuencia propia de 76 KHz, la cual ha de se lo más precisa posible. Dicha frecuencia posee una tolerancia de ± 10 %.

 

 

Mediante la tensión de error se obliga pues al VCO a oscilar a una frecuencia cuatro veces mayor que la de la señal piloto, compensando las posibles desviaciones tanto del propio oscilador como de emisora.

El funcionamiento es el siguiente: La señal, procedente del detector de FM, se aplica a un preamplificador de baja distorsión, el cual está encargado de separar los circuitos internos  del decodificador respecto al detector. La señal, a la salida del preamplificador, no sufre ninguna modificación en su composición, es decir, sólo es amplificada.

La señal MPX amplificada se aplica simultáneamente a un detector de fase de 19 KHz, al detector de la señal D-I (38 KHz) y a la matriz que efectuará la decodificación.


La señal de 76 KHz del VCO se aplica a un divisor de frecuencia, cuya salida de 38 KHz corresponde a la subportadora suprimida de la señal diferencia D-I y aplicada al detector D-I. Paralelamente otro divisor de frecuencia, proporciona una señal de 19 KHz, que es aplicada por un lado a un detector de fase a fin de ser comparada con la señal piloto recibida, y por otro lado a un detector de nivel de la señal piloto, que si es suficiente disparará el circuito Schmitt poniendo en funcionamiento el detector D-I y la lámpara testigo de presencia de señal estéreo a través del amplificador. Si el nivel de la señal piloto está por debajo de un determinado nivel o no se recibe por ser una señal mono, la salida del detector piloto no será suficiente para efectuar el disparo del circuito Schmitt y el circuito pasa a funcionamiento en mono. Se trata pues de un circuito muting que evita que la recepción se haga con excesivo soplido de fondo cuando se trabaja con señales MPX débiles.[1]  

De la comparación de la señal piloto recibida y la señal generada por nuestro VCO, si estas son diferentes, sale una tensión de error que se aplica al VCO para que corrija su frecuencia de oscilación. Con ello la frecuencia y fase del VCO se mantiene en 76 KHz con la tolerancia de ± 10 % antes citada.

En el detector de la señal D-I se mezcla la señal subportadora de 38 KHz con la señal MPX procedente de la salida del preamplificador, la cual como se sabe incluye las bandas laterales de modulación. De esta forma a la salida del detector D-I aparece la señal diferencia D-I que se aplica a la matriz.

A la matriz se aplican pues dos señales, una procedente del detector D-I y otra MPX procedente del preamplificador y que contiene la señal suma D+I. En la matriz se produce la suma y diferencia de ambas señales, obteniendo a la salida los dos canales Izdo. y Dcho.

 

MÓDULO DECODIFICADOR ESTÉREO FM.‑

 

El c.i. LA 1826, además de la funciones antes mencionadas,  decodifica la información estéreo con la frecuencia de conmutación controlada por un PLL.  También permite el paso de la señal AM sin ninguna modificación, únicamente se bifurca en dos canales idénticos.  Sin embargo, a la señal MPX de FM se le extrae la información que lleva, con objeto de obtener los canales izquierdo y derecho que se enviaron originalmente en la emisora.

El sistema de funcionamiento interno es similar al explicado en el capitulo anterior.  Se trata de un oscilador interno que debe sincronizarse en frecuencia y fase con el de la emisora, y así poder extraer la señal D‑I.  Para ello también se extrae la señal piloto y la señal D+I.

En el interior de éste circuito integrado encontramos toda la circuitería necesaria para extraer la información estéreo de la señal MPX. Consta de un oscilador controlado por tensión VCO, el cual es regulado por un circuito comparador de fase. Éste compara la frecuencia del oscilador con la de la señal piloto, y del resultado obtenemos una tensión si hay algún desplazamiento de fase. La frecuencia del oscilador principal no tiene por qué ser 38KHz, sino que frecuentemente es algún múltiplo, 76KHz. Se hacen divisiones con Flip/Flop y se compara con los 19KHz.

 


En la patilla 18 podemos regular la frecuencia de nuestro oscilador interno mediante VR1.

          El indicador luminoso de señal estéreo y que ésta es de suficiente calidad, se conectaría a la patilla 10.

Los canales de salida Left y Right, se obtienen por los pines 13 y 14 cruzando una serie de  redes RC cuya misión es restablecer la señal a su nivel normal aplicando el desénfasis de 50 uS.

Mediante el conmutador SW1A-B podemos forzar al circuito para que trabaje en mono. En posición AM, mediante el conmutador SW1A-B obligamos también al circuito a trabajar en mono.

 

CIRCUITO PREAMPLIFICADOR.-

La etapa preamplificadora está contenida en c.i. 1002, TA2068N. Éste realiza varias funciones:

1) Preamplificador de audio para atacar posteriormente a la etapa final de B.F.

2) Amplificador de reproducción de cassette.

3) Amplificador de grabación de cassette.

4) Conmutador electrónico de selección de entrada de señal. En este equipo está sin utilizar.

 

La señal de las distintas fuentes, CD, Radio y Tape se encuentra presente en el conmutador SW2 (parte izquierda).  El común del conmutador es la parte más gruesa que está conectada a la patilla 14 y 24 del c.i. que es la entrada de señal de los dos canales. Si nos fijamos esta es la entrada de señal para LINE ó CD, la cual está seleccionada siempre mediante la entrada de selección pin 17. Las otras entradas que se utilizan para seleccionar otra fuente son pines 15 y 23 que están desconectadas. La entrada pin 21 establecemos el funcionamiento del c.i. en modo reproducción o modo grabación. La salida de señal se realiza por los pines 18 y 20 hacia los controles de volumen VOL2A y VOL2B. Este potenciómetro doble en tándem está provisto de una toma media, al igual que lo llevan los amplificadores con el filtro de LOUDNESS, que permite mediante el conmutador doble DBBS realzar los graves. El control de tono es muy sencillo, típico de aparatos de poca calidad, un condensador que deriva a masa las altas frecuencias, regulado por un potenciómetro doble en tándem.

La parte derecha del conmutador SW2 tiene a su vez 2 circuitos. El inferior se utiliza para alimentar los circuitos de Tape: en CD y R alimenta el conmutador SW301 que tiene la posibilidad de usarse en Record, para poder grabar de estas dos fuentes.

La parte superior alimenta unos circuitos encargados provocar un silencio parcial en el amplificador cuando conmutemos de fuente de señal y evitar los chasquidos incómodos y perjudiciales para el amplificador y altavoces. Más adelante se explica más detalladamente.

 

 

MÓDULO REPRODUCTOR-GRABADOR CASSETTE.-

Podemos distinguir dos importantes bloques:


     a)    - Circuito amplificador y grabador, contenido en el c.i. TA 2066N

     b)    - Circuito oscilador, Q1401 (frecuencia de polarización "bias frecuency  ". En otros equipos, esta señal se utiliza para aplicarla a la cabeza de borrado. En este caso, la cabeza es autoborradora.

   

 

a) El amplificador de grabación y reproducción se encuentran en el interior del c.i. TA2066N. Para que entre en funcionamiento uno u otro, se selecciona mediante la patilla 21: con nivel alto REC, con nivel bajo PLAY. Si nos fijamos, la tensión aplicada a esta patilla viene del conmutador de grabación SW301.

 

En modo grabación, la señal procedente las entradas LINE, pines 14 y 24, es seleccionada mediante unos conmutadores internos al integrado. En este modo entra en funcionamiento el circuito de bías, Q1401, que más adelante explicaremos.

 

En aparatos sencillos como estos, la grabación se efectúa con ajuste automático de nivel, (ALC: Automatic Level Control), que es un circuito que está, en este caso, incorporado en los amplificadores de grabación del mismo integrado.  Ello se debe a que, cuando el preamplificador recibe un fuerte impulso de señal, éste se amplifica fuera de la línea recta de la curva de respuesta del amplificador, por lo que queda recortada y, como consecuencia, se introduce una distorsión armónica.  Para evitar dicho recorte, se recurre a este circuito, que reduce la ganancia del preamplificador automáticamente cuando el nivel óptimo de grabación sea sobrepasado.

 

          La señal de grabación se obtiene por las patillas 4 y 9 que son aplicadas a las cabezas de grabación a través de una red de preénfasis.

     - La red de preénfasis la forman la resistencia R1232 y el condensador C1232 por un lado y R1132 y C1132 por el otro.  Su misión es la de reforzar las altas frecuencias para contrarrestar las pérdidas producidas por las limitaciones eléctricas de la cabeza grabadora y las producidas por la polarización de A.F.

 

A la vez, se aplica la señal de polarización de las cabezas procedente del circuito de Bías que entra en funcionamiento.

 

b) El circuito amplificador para reproducción se encuentra activado por defecto, es decir, cuando no hay tensión en la patilla 21.

La entrada de señal procedentes de las cabezales se realiza por los pines 5 y 8. Pasa por el interior del integrado a través de los conmutadores y la señal resultante se obtiene en pines 18 y 20.

 


     Los cabezales de la platina realizan doble función: Grabación y reproducción.  En equipos más sofisticados, como las platinas de carrete abierto, (ejemplo marca REVOX) existen cabezas para grabación separadas de las de reproducción. Esto lleva consigo la ventaja de que se puede monitorizar la señales en el momento de la grabación y ver la calidad del acabado final.

 

c) El circuito oscilador está formado por el transistor Q1401 y demás componentes pasivos.  Se trata de un oscilador Hartley que funciona como generador de la frecuencia de bías, es decir, la tensión de polarización de las cabezas en modo grabación.  Se trata de una frecuencia de 70KHz aproximadamente que es sumada a la señal de audio que se desea grabar y no un proceso de modulación, como erróneamente a veces se interpreta.

 

La señal de bías se obtiene del secundario del transformador L1401 que se encuentra conectador a nuestro oscilador Hartley.

El equipo dispone de un conmutador llamado BEAT CUT cuya misión es la de eliminar posibles silbidos en la grabación cuando esta procede de Radio AM. Se realiza mediante un conmutador, SW4 que coloca en paralelo a nuestro circuito sintonizado L1401 y C1404 unos condensadores, a elegir: C1406 y C1405. Elegiremos el que mejor resultado nos dé.

 

ELEMENTOS AUXILIARES         

 

CN501: va conectado a la placa del CD. Su misión es la de conectar en modo PLAY el CD cuando pulsamos la cinta para grabar y provocar el STOP del CD cuando paramos la grabación. El funcionamiento es el siguiente:

 

Cuando inicio la grabación REC, SW301 aplica una tensión positiva a C1502, la cual es aplicada al transistor Q701 (placa del CD) provocando su conducción. Éste hace las veces de interruptor de PLAY y se inicia la reproducción del CD.

A medida que se carga C1502, disminuye la corriente aplicada a la base del transistor y éste deja de conducir. Así el transistor que hace de pulsador se desconecta.

Lo mismo sucede cuando damos al STOP de la cinta o ésta se acaba, queda aplicada una tensión positiva a C1501, y a su vez a Q702 que hace de pulsador de STOP del CD.

 

Q1551 y Q1552 son dos transistores que actúa de interruptores, evitando los  chasquidos molestos que suelen aparecer al accionar un interrupor o un conmutador, en este caso el de selección de fuente sonido para escuchar.

Cuando cambiamos de fuente de sonido, queda aplicada a la base de dichos transistores una corriente pasajera que los hace conducir momentáneamente, debido a la carga de los condensadores electrolíticos de 47uF  que intervienen en el circuito de base. Una vez que los condensadores se han cargado los transistores se bloquean.  Mientras los transistores conducen, ponen a masa la línea de sonido que va al amplificador final, y produce el MUTE momentáneo.

 


F.A. y circuitos estabilizadores de tensión. La fuente de alimentación la forman el transformador T48 con los diodos rectificadores D1004 a d1007 que forman el puente de Graetz. Los diodos llevan en paralelo condensadores de protección. La fuente está protegida con dos fusibles uno en el circuito de 220 V y el otro en el de baja tensión.

A la salida del puente tenemos el condensador de filtro C1035.

El conector de alimentación incorpora un conmutador que aisla las pilas en el caso de conexión a red.

El aparato dispone de dos estabilizadores de tensión, uno en el circuito de TAPE y otro en el de RADIO. El motivo es que en estos circuitos se trabaja con señales de bajo nivel, y cualquier rizado en la alimentación sería amplificado.

El estabilizador de TAPE está formador por Q1003 y demás componentes. Se trata de una sencilla f.a. serie estabilizada con un zéner, ZD1002. Como sabemos, el transistor amplifica la corriente del zéner. Este circuito incorpora un fusible FU002.

El estabilizador de RADIO lo forman Q1001 y Q1002. El primero recibe la tensión de entrada por el emisor procedente del anterior regulador. La salida de tensión se efectúa por el colector del mismo. Para que obtengamos tensión en este punto es necesario que la base de Q1002 reciba tensión positiva desde el conmutador SW2 cuando seleccionamos RADIO. Por lo tanto, estos dos transistores realizan además la función de interruptor de alimentación del módulo de RADIO.

 

 

ETAPA DE POTENCIA.-

 

La etapa de potencia en un equipo de HI-FI tiene la misión, como todos sabemos, de amplificar la señal de audio tanto en tensión como en corriente (V x I=W), a un nivel óptimo para atacar unos altavoces o bafles. Todo ello, introduciendo la mínima distorsión para que pueda catalogarse el equipo como de HI-FI. Algunas de las características que han de cumplir estos equipos según la norma DIN 45500 son:

 

     -      Respuesta en frecuencia: 40 Hz a 16.000 Hz.

     -      Distorsión armónica: menor 1%.

     -      Distorsión por intermodulación: 3% para la potencia especificada.

     -      Potencia de salida: 10W RMS para amp. mono y 6W por canal para estéreos.

 

Amplificador con el CI LA4597.            Como viene siendo usual, también a estos circuitos ha llegado la integración, pues facilitan en gran medida el diseño de etapas de potencia siempre en equipos que no sean de mucha potencia. A partir de 100 W se hace necesario el uso de transistores bipolares o mosfet. Las ventajas de los c.i. que podemos encontrar son entre otras:

 

     -      Mayor simplicidad en los circuitos.

     -      Permite al circuito cumplir con más facilidad las normas que se exigen para la HI-FI.


     -      Normalmente los circuitos integrados van protegidos contra el exceso de temperatura, y ellos mismos autorregulan la corriente de salida.

     -      Menor coste de fabricación.

 

En nuestro equipo, la etapa de potencia se basa en el c.i. LA4597, que integra los dos canales de audio y entrega una potencia de salida de unos 3W por cada uno de ellos.

Se alimenta por la patilla 5 con +13 V aprox. y la masa en la patilla 4. La entrada de señal se realiza a través del potenciómetro en tándem de volumen a las patillas 2 y 6. La salida se obtiene por las patillas 10 y 12 a través de los condensadores C1115 y C1215 que son enviadas hacia los altavoces o a unos auriculares, según optemos mediante un conmutador. Por las patillas 9 y 13 se provee al circuito de una cierta realimentación negativa, que como se sabe, da unas mejores prestaciones al circuito en cuanto a estabilidad y fidelidad. La alimentación se toma directamente del puente rectificador sin necesidad de estabilizarla, pues en las etapas finales el posible rizado no afectan críticamente a la señal de salida.

Este integrado posee un circuito de retardo de conexión de altavoces, con el fin de evitar los chasquidos en los altavoces cuando se enciende el equipo. El control se efectúa por la patilla 3 mediante el condensador C1034. En el instante de conectar el equipo, el terminal 3 se encuentra a potencial de masa debido a que C1034 se encuentra descargado. Cuando el condensador se carga la tensión en pin 3 aumenta y  la señal amplificada es aplicada a los altavoces.

 

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[1]Téngase en cuenta que los circuitos decodificadores funcionando en estéreo proporcionan un incremento de ruido debido al mayor ancho de banda pasante de la señal MPX. Este incremento de ruido es de valor constante para cualquier nivel de señal sintonizada, por lo que se hace particularmente molesto si las señales recibidas son débiles.