Re Product Ores de CD 1

EDITORIAL Q U A RK Nº de Colección 4 Nº de Colección 4 Rep Argentina: $15 México: $30 M.N. Otros Países: U$S 6

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N º 4

Director de la Colección Club Saber Electrónica

Ing. Horacio D. Vallejo

Jefe de Redacción

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Club Saber Electrónica es una publicación de Saber Internacional SA de CV de México y Editorial Quark SRL de Argentina Editor Responsable en Argentina y México:

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Club Saber Electrónica. Fecha de publicación: Abril de 2005. Publicación mensual editada y publicada por Editorial Quark, Herrera 761 (1295) Capital Federal, Argentina (005411-43018804), en conjunto con Saber Internacional SA de CV, Av. Moctezuma Nº 2, Col. Sta. Agueda, Ecatepec de Morelos, México (005255-58395277), con Certificado de Lici-tud del título (en trámite). Distribución en México: REI SA de CV. Distribución en Argentina: Capital: Carlos Cancella-ro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942 - Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. – Distribución en Uruguay: Rodesol SA Ciudadela 1416 – Montevideo, 901-1184 – La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un ser-vicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra par-te. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Revista Club Saber Electrónica, ISSN: 1668-6004

E d i t o r i a l - E d i t o r i a l - E d i t o r i a l - E d i t o r i a l

Mantenimiento y Reparación de

Reproductores

de CD

Hoy en día, encontramos equipos electrónicos tan baratos como un disckman pequeño o tan caros como un reproductor de DVD profesional y todos ellos emplean un sistema capaz de leer la información contenida en un disco por medio de un pick-up óptico. Y aunque el DVD sea un aparato moderno, para reproducirlo se emplean mecanismos similares al emplea-do para la lectura de un CD.

Con este tomo de la revista “Club Saber Electrónica” queremos darle al técnico, al estudiante y a los amantes de la electrónica en general, las he-rramientas necesarias para que puedan realizar el mantenimiento y la re-paración de reproductores de CD, comenzando con la explicación de cómo se realiza la grabación y la lectura de un disco, qué es un laser, cómo se conforma un pick-up óptico y los diferentes mecanismos que intervienen en el movimiento del pick-up para que pueda realizarse la lectura de da-tos. El texto fue escrito por el Ing. Alberto H. Picerno y compilado por la re-dacción de Saber Electrónica, surgiendo un texto mejorado y actualizado de lo publicado en Saber Electrónica edición Argentina, entre agosto de 1999 y julio de 2002.

Como siempre decimos, es preciso aclarar que este tomo es una colec-ción preparada por Editorial Quark, responsable de Saber Electrónica en español para toda América, y que surge como una necesidad de brindar información adicional a nuestros lectores, al mejor estilo de “Los Especia-les de Saber Electrónica”. En este texto se mencionan manuaEspecia-les de servi-cio, CDs, videos y bibliografía adicional, que puede conseguir en cualquie-ra de nuestros distribuidores (vea en nuestcualquie-ra web: www.webelectronica.com.ar el representante más cerca de su localidad, tenemos más de 100 distribuidores en 12 países de América Latina). En Argentina puede conseguirlos en Editorial Quark SRL, Herrera 761, (1295) Buenos Aires, tel.: (005411) 4301-8804, mail: ateclien@webelectronica.co-m.ar. En México los consigue en Cerrada Moctezuma Nº 2, esquina Av. de los Maestros, Colonia Santa Agueda, Ecatepec de Morelos, tel.: (005255) 5839-5277, mail: ventas@saberinternacional.com.mx

El siguiente tomo de esta revista (que será publicada el mes próximo) está destinado a Robótica y Autómatas Programables y, si Ud. lo desea, puede suscribirse a esta obra llamando en Argentina al teléfono (011) 4301-8804 y en México a LADA SIN COSTO 01800 00 55 800.

Por último, les comentamos que al cierre de esta edición se estaba pre-parando un tomo complementario a éste, destinado a conocer los demás bloques de un modular de audio con reproductor de CD.

1) La Grabación de Datos en el Disco Compacto ...3

1.1 Introducción ...3

1.2 El audio digital...3

1.3 Cómo se graban los números ...4

1.4 El canal de señal...5

2) El Laser ...8

2.1 Introducción - Fuentes de luz...8

2.2 Sobre un reproductor de CD ...11

2.3 Movimiento de la lente ...12

2.4 Los fotodiodos ...12

2.5 Conversores y Matrices...13

2.6 Procesamiento y amplificación de las señales de error...14

2.7 Búsqueda de foco...14

2.8 El movimiento radial con motor ...15

2.9 Circuito del excitador del laser ...15

2.10 Síntomas de la oscilación de UHF...17

2.11 Reparaciones en el driver del laser...18

3) Cómo medir el estado de un laser ...19

3.1 Introducción ...19

3.2 Sensores de luz...19

3.3 Observación a ojo desnudo ...21

3.4 Fotómetro con fotodiodos...21

3.5 Fotómetro con fototransistor...24

3.6 Fotómetro con un CI de fotodiodos ...24

3.7 Ajustes de la intensidad de luz y de la posición de la TOC...25

4) El Pick-up...27

4.1 Introducción ...27

4.2 Generación del rayo laser...27

4.3 Optica fija...28

4.4 Reparaciones y ajustes del sistema óptico ...30

4.5 Algunas variantes comunes...31

4.6 Compresor para limpieza del pick-up ...32

4.7 Los pick-up más modernos ...33

5) El sistema de movimiento de la lente ...34

5.1 Introducción ...34

5.2 Precisión del enfoque y la posición del haz ...34

5.3 Velocidad de las correcciones ...35

5.4 Probador universal de pick-up ...37

6) El circuito de entrada ...40

6.1 Introducción ...40

6.2 El conjunto de fotodiodos y el restador de FE (error de foco)...40

6.3 Los errores permanentes de foco y el control de ganancia ...42

6.4 El problema del arranque del sistema (búsqueda de foco) ...43

6.5 Las fallas en la búsqueda de foco ...46

7) Funcionamiento del servo ...48

7.1 Introducción ...48

7.2 La rutina de arranque ...48

7.3 Disposición completa del servo de arranque ...50

7.4 El circuito de FOK...51

7.5 El circuito de FZC...52

7.6 Señales de servo de foco con FOK y FZC...52

7.7 La búsqueda de foco ...53

8) El amplificador de error de foco ...55

8.1 Introducción ...55

8.2 Condiciones de funcionamiento del servo de foco ...55

8.3 Amplificadores de error de foco y filtro ...56

8.4 Método de prueba de la respuesta en frecuencia ...58

8.5 El problema de la respuesta en frecuencia del canal de foco...59

8.6 Algunos consejos para el service de reproductores de CD ...61

9) Cómo se genera la señal de búsqueda ...62

9.1 Introducción ...62

9.2 El generador de búsqueda ...63

9.3 Fallas en el generador de búsqueda ...64

10) Análisis del modo de reproducción ...66

10.1 Introducción ...66

10.2 Falla del servo de tracking ...67

10.3 El símil del avión fumigador...68

11) El sistema de desplazamiento radial...71

11.1 Introducción ...71

11.2 Sistema D’ansorval ...71

11.3 Sistemas a corredera...72

11.4 Algunas fallas mecánicas del servo de tracking...74

12) Cómo se realiza una lectura normal ...75

12.1 Introducción ...75

12.2 La secuencia de encendido de tracking...75

12.3 Comprobación del driver del motor radial...76

12.4 El driver de bobinas de tracking ...77

12.5 Generación de las señales del servo de tracking...78

13) Fallas en el motor de SLED ...80

13.1 Introducción ...80

13.2 El movimiento compuesto del pick-up y el “Juego muerto” ...80

13.3 Sistemas mecánicos que reducen el “Juego muerto”...81

13.4 Determinación del servo con fallas...82

13.5 Cómo reparar sin osciloscopio...83

14) Análisis del servo de tracking en un reproductor AIWA...85

14.2 El modo “salto”...85

14.3 Condiciones generales de salto ...87

14.5 Circuitos AIWA con el LA9241...90

14.6 Reparación de los bloques amplificadores del motor de SLED ...93

Mantenimiento y Reparación

Mantenimiento y Reparación

de Reproductores de CD

de Reproductores de CD

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1.1 Introducción

En esta sección analizamos cómo es el formado de las diferentes señales que recorren a un reproduc-tor de CD, ya sea para la grabación de datos en el disco como para poder leer la información que con-tiene. Aclaramos que, si bien hacemos referencia a equipos de audio, el principio de funcionamiento aplica también para datos (discos de datos o video -VCD -) e, incluso, “hasta nos servirá”, para más adelante, entender la grabación en DVD.

1.2 El Audio Digital

El disco CD de audio no fue el primer sistema de lectura óptica que se usó comercialmente. Dejando de lado los sistemas de lectura óptica de las pistas de audio de las películas de 16 mm, el primer sistema de lectura óptica hogareño fue el “videodisco de 12".“videodisco de 12"

En efecto, extrañamente primero fue el video y lue-go el sonido. Ambos sistemas comparten muchas partes comunes como el uso de un pick-up óptico con laser infrarrojo y los servo controles del mismo. Sin embargo, entre los dos sistemas hay una enorme y decisiva diferencia: el video disco es analógico y el CD es digital. El video disco pasó, sin pena ni gloria, por América Latina debido al alto costo de los dis-cos, su tamaño y el precio de los reproductores, por eso muchos consideran como primer disco óptico co-mercial al CD de audio; pero nosotros queremos re-conocer aquí la paternidad del videodisco. La dife-rencia fundamental entre ambos discos, es el carác-ter digital del CD que revolucionó la industria con su fidelidad asombrosa, su capacidad de acumulación,

la ausencia de desgaste, su bajo ruido de reproduc-ción y la ausencia de los errores de velocidad, lloro y trino de sus parientes lejanos, los discos de vinilo.

¿Pero, qué significa que un sistema realice una lectura digital desde un disco?

Para captar el concepto, imagínese al disco CD como si tuviera escrito números que representan el valor instantáneo de una señal de audio, esos núme-ros están grabados en forma de espiral divergente de modo que un observador los puede leer con sólo mo-ver su vista desde el interior hasta el exterior del dis-co, ya que éste está girando de modo de poder leer siempre la misma cantidad de números por minuto. Ver figura 1.2.1. El observador anota los números leídos en un papel y otro los lee a un ritmo fijo deter-minado por un metrónomo (aparato que usan los mú-sicos para marcar el compás).

Esta imagen representa con toda veracidad, el modo de funcionamiento de un reproductor de CD. Veamos las diferencias con respecto al viejo sistema analógico. En él simplemente grabaríamos los núme-ros en el disco como altibajos del zurco para que una púa acoplada a un cristal genere un valor instantáneo de señal. El problema es que, además de ese valor instantáneo, la púa genera un ruido de rozamiento que enmascara el valor instantáneo verdadero. Por otro lado, la velocidad a la cual salen esos valores instantáneos depende de la estabilidad de rotación del disco y esa estabilidad es muy difícil de contro-lar (y muy caro porque implica usar platos pesados y transmisiones mecánicas sofisticadas).

En el sistema digital, el ruido, tal como lo cono-cemos, no existe. La vista no puede dañar el disco y la estabilidad de rotación importa muy po-co porque existe un paso intermedio de acumulación en el papel. En definitiva, la salida de los números siguen al metrónomo que es el patrón de tiempos del sistema. Só-lo habría que implementar tres sistemas de servo-control: uno que mueva la vista si-guiendo el hipotético zurco formado por los números (movimiento radial hacia afuera); otro que mueva el ojo hacia arriba y hacia abajo para enfocar correctamente la super-ficie del disco y otro para acelerar y frenar la rotación, de manera que los números leí-dos del papel siempre salgan con un atraso

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casi constante. En una palabra, que el colchón de números no crezca mucho ni se reduzca peligro-samente. Ver figura 1.2.2.

Nos falta aún considerar cómo los números leídos del papel se transfor-man en una señal eléctrica que mueve el cono del parlante. Deberá utilizarse un conversor digital a analógico que anali-ce el número leído y lo transforme en una tensión eléctrica

equivalente, que luego será am-plificada por los medios clási-cos. A poco de analizar esta eta-pa observaremos que debe ge-nerar algún tipo de distorsión, porque los números le llegan con su ritmo y, entre número y número, sólo podría mantener el último número leído como

valor instantáneo de su salida. Su salida, por lo tan-to, variará por saltos y la representación de la señal original que se grabó será como lo indica la figura 1.2.3.

Esta distorsión suele ser considerada como un ruido llamado ruido de cuantificación, pero lo más importante es que puede reducirse tanto como lo de-see, trabajando con mayor cantidad de números; por ejemplo usar 1.000 números en lugar de 100 para re-presentar la señal analógica.

Esto implica, como veremos posteriormente, que se reduce la capacidad del disco en la misma proporción en que se incrementa la precisión.

1.3 Cómo se Graban los Números

Es evidente que la imagen propuesta no puede llevarse a la práctica. En principio, lo que se graba en el disco es el número binario equivalente al

digital. Un sistema muy sencillo podría consistir en grabar pozos negros sobre una superficie metalizada y efectuar la lectura con un sistema óptico que emi-ta luz y la recoja en un sensor fotoeléctrico. Ver figu-ra 1.3.1

Este sistema parece el único posible pero, sin embargo, con un poco de complicación electrónica se puede usar menor espacio del surco hipotético pa-ra tpa-ransmitir la misma cantidad de información. Si

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nos ponemos de acuerdo en que las transiciones im-plican un "uno" y los estados estables de pozo o es-pejo un cero, podríamos escribir el mismo número como lo indicamos en la figura 1.3.2.

¿Por qué dibujamos la señal de CLOCK en las figuras 1.3.1 y 1.3.2?

Porque la señal de CLOCK nos permite saber cuándo debe-mos leer un dato. En efec-to, los datos se leen sólo durante las transiciones de CLOCK, de ese modo se evita el in-greso de datos falsos.

¿Debemos entonces grabar una señal de CLOCK en una pista paralela al disco?

No, esto reduciría la cantidad de datos grabados a la mitad y ése es un lujo que no podemos permitir-nos.

Realmente, el método utilizado es generar una señal de CLOCK de los mismos datos grabados, pe-ro esto significa que debemos hacer un cambio de código porque si grabamos directamente los núme-ros binarios podríamos tener un pozo o un espejo que podría durar 20 o 30 segundos. Esto ocurre, por ejemplo, en el silencio entre dos temas. Silencio sig-nifica una continuidad de ceros y si usamos el códi-go de transición, esto significa un pozo o un espejo que dure tanto como dura el silencio entre dos temas y sería imposible recuperar el CLOCK.

Para evitar este problema se utiliza una decodifi-cación de datos que se llama, "criterio de largo de PIT". La palabra "PIT" puede interpretarse como el acrónimo de PHOTO BIT o simplemente como la traducción de pozo al inglés. El criterio del largo de PIT indica que los pozos o espejos deben tener un largo comprendido entre 3 y 11 T siendo T la longi-tud equivalente a un pozo virtual cuyo largo genera-ría la señal de CLOCK. Ver figura 1.3.3.

En un disco CD, por lo tanto, no hay más que 9 posibles largos de pozo. Los espejos también están definidos de la misma forma, su largo debe variar en-tre 3T y 11T. Además por norma, si juntamos todos los pozos y todos los espejos, observaríamos que am-bos conjuntos tienen el mismo largo.

El autor reconoce que todo esto aparece como confuso, pero el lector puede estar seguro de que es-ta complejidad es necesaria. El criterio del largo de PIT nos permite generar una señal de CLOCK per-fecta, simplemente a partir de la señal de datos toma-da por el pick-up. Si no se utilizara esa transforma-ción de los datos, sería imposible recuperar el CLOCK de la misma señal de datos.

De cualquier modo, estas transformaciones de la señal recuperada desde el disco se realiza en un cir-cuito integrado basado en un microprocesador dirigi-do que no utiliza prácticamente componentes exter-nos.

Es decir, que si le entregamos la señal provenien-te del disco, ésprovenien-te entregará una señal de salida digital idéntica a la utilizada cuando se grabó el disco antes de modificar la señal de datos.

1.4 El Canal de Señal

Hasta ahora tenemos en claro que un disco debe tener sectores con pozos que no devuelven luz y otros con espejo que reflejan todo lo que reciben. El pick-up emite luz y la recibe en un fotodiodo. La co-rriente que circula por este fotodiodo conectado en inversa es prácticamente nula, cuando no recibe luz y se incrementa notablemente cuando una zona espe-jada devuelve luz.

En principio, pareciera que la salida del fotodio-do debería ser una señal rectangular con flancos abruptos, pero debido al diminuto tamaño de los po-zos (el haz explorador es más ancho que un pozo), la señal emergente tiene sus flancos redondeados y se parece más a una señal de pulsos sinusoidales. Ver fi-gura 1.4.1.

Todo el diagrama en bloques del canal de señal está, por lo tanto, pensado para recuperar la señal del fotodiodo, transformarla en una señal de flancos

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abruptos, decodificarla y transformarla en una señal analógica idéntica a la toma-da por el micrófono durante la grabación. Ver figura 1.4.2.

En este diagrama en blo-ques marcamos tres

nombres de señales de importancia fun-damental para la reparación: RF, EFM y DATAA. Estas señales mar-cadas con letras que representan su función, suelen re-petirse en muchos equipos de diferen-tes marcas y mode-los.

RF: Es la señal de datos que sale del disco luego de una amplificación. Su nombre provie-ne de su forma de onda y su

frecuen-cia pero, en realidad, está muy lejos de ser una sinu-soide perfecta. Si lo fuera no podría traer datos. En realidad, es una serie de pulsos redondeados con una duración de 3T a 11T. Como estos pulsos tienen du-raciones armónicas de T, lo que se ve en un oscilos-copio tiene un oscilograma característico que mtramos en la figura 1.4.3 y que podemos llamar el os-cilograma fundamental del reparador dada su impor-tancia.

Este oscilograma se forma por superposición de las formas de los 9 pits posibles que tiene grabado un disco. En algunos libros se le da también el nombre de señal "ojo de pescado". La separación entre las pendientes son las correspondientes a dos sinusoides de un tiempo T de 0,231µS con una frecuencia de 4,3218MHz.

La amplitud de RF depende de muchas variables pero en un equipo que funcione correctamente (y con un pick-up nuevo) es de 1,6 V pico a pico, siendo és-te, un valor prácticamente uniforme para equipos de diferentes marcas y modelos.

EFM: Es la señal de RF que pasó por un circui-to recortador o cuadrador. Su nombre proviene de Eigth to Fourteen Modulation o modulación de 8 a 14, que tiene relación con el sistema utilizado para la

transformación del código binario al criterio del lar-go del pit. En el estudio de grabación se utiliza un laser para iluminar un disco metalizado recubierto de material sensible a la luz. Luego, por revelado y

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pósito de metales, se consigue fabricar una matriz de punzonado, en donde existen salientes que generan pozos en los discos de producción. Ese laser del es-tudio de grabación se excita con una señal llamada EFM. Es decir que luego del recortador (Data Slicer, en inglés) se recupera la señal original que generó al disco. En la figura 1.4.4 mostramos un dibujo de EFM.

DATAA: Señal digital de datos de audio (en mu-chos equipos simplemente DATA). Es un puerto se-rie de salida de datos, equivalente a la señal digitali-zada de audio existente en el estudio de grabación. En algunos equipos, esta señal se envía al llamado conector óptico hembra de audio, que se conecta por fibra óptica a amplificadores con entrada óptica digi-tal.

Esta señal no es repetitiva y, por lo tanto, no de visualizarse en el osciloscopio, pero siempre

pue-de verificarse que en DATA se observen los valores lógicos alto y bajo con las transiciones y forman un fondo difuso. Ver figura 1.4.5. En el trabajo de reparador de reproductores de CD es fundamental recordar el nombre de las señales más comunes, tal como es la costum-bre en el mundo de las técnicas digitales. Las señales vistas tienen nombres aceptados casi universalmente, a veces con el agregado de una letra O o I para indicar entrada o salida (0 = output = salida; I = input = entrada). Una excepción es la señal RF que algunos fa-bricantes llaman HF (de High Frecuency = al-ta frecuencia).

En la figura 1.4.2 incluimos un bloque llamado PLL (de Phase Locked Lock = lazo enganchado de fase).

El PLL tiene varias funciones importantes: pri-mero digamos que, en realidad, es un bloque com-puesto por un VCO (de Voltage Controled Oscilator = oscilador controlado por tensión) y un APC (de Automatic Phase Control = control automático de fa-se). La función del PLL es sincronizarse con los da-tos de entrada de modo de mantenerse a ritmo con los mismos en tanto ellos estén ingresando con un flujo cercano al nominal (por ejemplo dentro de un rango de ±30%). Luego la señal del VCO servirá co-mo CLOCK para la lectura de datos.

Además, comparando esta frecuencia con un os-cilador a cristal se puede corregir la velocidad del motor de rotación para que el flujo de datos de entra-da sea el nominal. Ver figura 1.4.6.

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2.1 INTRODUCCIÓN- FUENTES DE LUZ

Pocos dispositivos de nuestro mundo moderno envuelven tanta fantasía como el rayo laser. No existe película de espionaje o de ciencia ficción donde los malos no destruyan el mundo entero con un cañón laser o derritan un edificio con una pisto-la pisto-laser que no puede cargar más que dos pipisto-las medianas. En esta sección vamos a explicar qué es un laser, cómo se descubrió y cómo se aplica en un reproductor de CDs.

Daremos una explicación por demás sencilla, da-do que la comprensión puntillosa del tema involu-craría el conocimiento de temas de física atómica su-mamente complejos, que escapan al contenido de es-te curso y que no hacen a nuestro trabajo de repara-dores.

La luz, es un fenómeno electromagnético que no se diferencia mayormente de la emisión electromag-nética de una antena de radio o TV, salvo en su lon-gitud de onda. La propagación por antenas se limita a longitudes de onda de algunos milímetros que co-rresponden a frecuencias del orden de los GHz. Por ejemplo, una longitud de onda de 10 mm correspon-de a una frecuencia correspon-de 30GHz que puecorrespon-de consicorrespon-derar- considerar-se como límite actual de las transmisiones vía satéli-te, aunque difícilmente superen los 6GHz que co-rresponden a longitudes de onda de 50 mm. Las an-tenas, en estos casos, son del tipo parabólicas y se asemejan mucho a los espejos parabólicos utilizados en los telescopios ópticos.

La luz visible abarca longitudes de onda desde 350 mm hasta 750 mm; es decir, que está muy lejos de ser monocromática, se asemeja más a una banda de frecuencias de radio, como por ejemplo la de AM de 530 a 1610kHz. El color verde se encuentra en el medio del espectro con longitudes de onda del orden de los 500 mm; es decir, 10.000 veces más pequeñas que las utilizadas por los satélites que corresponden a frecuencias de 60.000GHz.

El fuego, la luz del Sol, la incandescencia de un metal, son las fuentes de luz visibles más conocidas y pertenecen al grupo de las llamadas fuentes de luz incoherentes junto con otras menos conocidas como la fluorescencia y la emisión diódica (la del conoci-do LED). La luz incoherente se asemeja a una mul-titud de emisores de radio que, concentrados en una zona, emiten en frecuencias casi iguales pero no

en-ganchadas en fase (evidentemente sus campos no podrán sumarse directamente, ya que no llegan con la misma fase al receptor).

La fuente emisora de luz elemental es el mismo átomo. Cuando un átomo se excita (por ejemplo al calentarlo), cambia la estructura de las órbitas de sus electrones, que al poseer mayor velocidad (mayor energía cinética) recorren una órbita de mayor radio. Este estado del átomo es inestable y al cabo de un pequeño tiempo, el átomo regresa a su estado esta-ble. Para ello, el o los electrones deben reducir su energía cinética sobrante y lo hacen emitiendo un pulso de energía electromagnética. Si la frecuencia de esta energía emitida cae dentro del espectro visi-ble, ese átomo es una fuente de luz visible.

La emisión de un sólo átomo no tiene suficiente intensidad como para ser observada por el ojo huma-no. Pero en un filamento de una lámpara incandes-cente o en la llama de una vela existen trillones de átomos que emiten trenes electromagnéticos en for-ma constante. Estas energías sufor-madas al azar (por-que cada emisión es independiente de la otra y emi-ten sus pulsos en momentos diferentes) generan su-ficiente energía como para ser observada por el ojo humano, que por su persistencia retinaria lo detecta como un fenómeno continuo.

La frecuencia de emisión, depende del material utilizado como fuente de luz primaria y, en general, no se trata de una frecuencia única sino de una ban-da de frecuencias que pueden cubrir todo el espacio visible. Estas fuentes son, por lo tanto, policromáti-cas e incoherentes porque cada átomo emite un pul-so en forma individual y no coincidente en el tiem-po. Como el ojo humano tiene sensores que respon-den a diferentes longitudes de onda (al rojo, el ver-de y el azul), el cerebro interpreta estas fuentes e in-dica qué coloración tiene la luz de acuerdo a la ener-gía irradiada de cada color. Si los tres tipos de recep-tores se excitan en una determinada proporción, en nuestro cerebro, la luz es estimada como de color blanco. Si la longitud de onda coincide con la de al-gún receptor, el cerebro interpreta la luz como de ese color. Los receptores del cerebro no responden a una sola longitud de onda sino a una banda; esto es lo que permite detectar colores compuestos.

Cuando un gas se ioniza, sus átomos devuelven la energía en una banda muy estrecha y se dice que la luz emitida es monocromática. En realidad, sigue siendo policromático pero en una banda mucho más

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estrecha y además no deja de ser incoherente. Los dispositivos ópticos que concentran los rayos de luz que salen de un emisor son conocidos como espejos parabólicos y lentes ópticas. Su capacidad para enfo-car un rayo de luz paralelo en un solo punto, llama-do foco, es dependiente de la longitud de onda de la luz incidente. Si la luz es policromática, su poder de concentración se ve alterado y es imposible lograr un solo punto de enfoque. Ver figura 2.1.1.

Si observando la iluminación sobre una pantalla, enfocamos el color verde, veremos una corona de

ro-jo y azul alrededor del pun-to central blanco (único lu-gar donde confluyen los tres colores). Ver figura 2.1.2. Si pretendemos lograr un haz de luz que se concentre en un solo punto, debemos utilizar una fuente de luz monocromática; pero aun así, sabemos que esas fuen-tes de luz son levemente po-licromáticas y no pueden generar un punto de diáme-tro mínimo.

Albert Einstein predijo matemáticamente que se podría construir un dispositivo generador de luz co-herente; es decir, donde todos los átomos de la fuen-te primaria emitieran sus pulsos o trenes de ondas electromagnéticas en forma sincronizada. Esta sin-cronía fuerza la característica monocromática de la luz emitida, porque cuando dos fuentes de luz se sin-cronizan en fase están por principio sincronizadas en frecuencia. Einstein no construyó este dispositi-vo porque la ciencia de ese momento no hacía posi-ble su construcción, pero más adelante otros cientí-ficos tomaron sus teorías y construyeron dispositi-vos prácticos con fuentes primarias de helio y argón (dos gases raros).

El laser gaseoso, por sus dimensiones, no podía ser aplicado a productos de electrónica de entreteni-miento. Recién en 1962 se inventó el laser de estado sólido en los laboratorios del MIT, durante un expe-rimento dirigido por Theodore H. Maiman. La faci-lidad de uso del laser de estado sólido interesó a los diseñadores electrónicos por su cualidad de generar rayos concentrados de luz, que permiten grabar y leer informa-ción. Con un rayo ab-solutamente mono-cromático es posible cortar una barra de acero, simplemente porque es posible en-focarlo tan perfecta-mente como para que desplace una feta de moléculas del metal. Como vemos, el laser no se caracteriza por su elevada energía, si-no por el hecho de poder enfocarla con precisión.

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lido se construye a partir de un LED. Básicamente es de construcción sencilla, tal como podemos observar en la figura 2.1.3.

Observe que se trata de un LED de forma cúbica con dos espejos obtenidos por metalización sobre el led. Uno de estos espejos, tiene un diminuto orificio de salida, por donde emerge el rayo de luz laser. To-do el conjunto se encapsula en una cápsula metálica que cumple con la función de disipar el calor exce-dente. El proceso comienza con la emisión incohe-rente de los átomos de silicio como en cualquier LED. La emisión de pulsos de luz puede asimilarse a la emisión de una partícula subatómica llamada fo-tón. Estos fotones comienzan un recorrido azaroso; pero la construcción cerrada por los dos espejos y las dimensiones del dispositivo (armónica de la lon-gitud de onda de la luz emitida) hace que

los mismos se ordenen en oleadas que con-tribuyen a sincronizar la emisión de otros átomos (observe su similitud con una cavi-dad resonante).

Para lograr el efecto laser se necesitan una determinada cantidad de fotones. Es decir que la emisión con baja corriente que circula por el LED es emisión incoherente característica del LED. Pero a partir de cierta corriente llamada “de codo”, ocurre un efecto de avalancha de fotones, dado que éstos comienzan a multiplicarse como en una reacción en cadena. En los primeros laser de estado sólido, esta corriente de co-do era del orden de los 100mA, pero en la actualidad existen dispositivos que sólo re-quieren 25mA. Ver figura 2.1.4.

El dispositivo, intrínsecamente no tiene desgaste porque no se consume ningún componente. Sin embargo, los elevados ni-veles de corriente hacen que los espejos

su-fran contracciones y dilataciones que terminan redu-ciendo su capacidad de reflexión. Esto se traduce en una pérdida de fotones y en la necesidad de incre-mentar la corriente para mantener la iluminación constante. El efecto es degenerativo y llega el mo-mento en que la corriente necesaria para mantener la emisión es tan elevada, que el dispositivo se funde. Por este motivo el material utilizado para fabricar la fuente primaria suele ser el arseniuro de galio con impurezas de zinc, que soporta altas temperaturas (480ºC) sin perder su estructura cristalina.

Lamentablemente, este material emite una longi-tud de onda de 780nm, es decir que se encuentra por debajo del rojo en el llamado espectro infrarrojo cer-cano que va desde 700 a 850nm.

Decimos lamentablemente porque, por un lado,

la luz será invisible (y por lo tanto, más peligrosa) y por otro, no permitirá el grado de concentración que pudiera tener un haz verde o, mejor, azul. En el DVD, esto fue corregido en parte porque se utiliza una fuente de luz en el rojo visible.

Diodo Laser Práctico

Lo que se pretende de un diodo laser es que mantenga su nivel de iluminación constante. Para lo-grarlo no hay nada mejor que montar en la misma cápsula un fotodiodo, que tome parte del rayo laser emitido. Ver figura 2.1.5.

La polaridad del laser y el diodo monitor puede variar de un equipo a otro, aunque existe una dispo-sición que es la más utilizada, en donde el cátodo del laser y el del diodo monitor están, ambos,

conec-E

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tados a masa. Ver figura 2.1.6.Una disposición mecá-nica, como la indicada en la figura 2.1.5, tiene una evidente falta de homogeneidad en la producción. Es decir que el acoplamiento óptico entre el diodo laser y el diodo monitor varía notablemente.

Esto implica que los circuitos utilizados deben compensar esta tolerancia mediante el uso de un pre-set que normalmente se llama de “ajuste de corrien-te del laser”. Escorrien-te preset es uno de los más importan-tes de un reproductor porque del mismo depende la energía luminosa que devuelve el disco y, por lo tan-to, determina la amplitud de la señal RF que nos trae los datos.

2.2 Sobre un Reproductor de CD

Piense en un reproductor de discos fonográficos. La púa sigue el surco porque las paredes del mismo tienen un ángulo de 45º y el peso del pick-up la lle-va a su punto de equilibrio mecánico.

En la figura.2.2.1 mostramos cómo se produce el cen-trado automático de una púa que se apartó levemente de su camino. En cuanto a la al-tura de la púa so-bre el disco, podemos decir que está fijada por la in-terferencia mecánica que se produce entre ella y el fondo del surco. Pero observe que si el disco tiene alabeo (no es plano sino que es levemente curvo) la púa realizará un movimiento vertical que acompaña a la distorsión del plano.

Un pick-up necesita enfocar constantemente la superficie metalizada del CD para explorarlo con un haz lo más fino posible. En este caso, el movimiento de enfoque se produce sobre una lente de reducidas dimensiones por donde pasa el haz de luz generado por un diodo laser. Ver figura.2.2.2. En principio es-te diagrama muy rudimentario nos permies-te observar la equivalencia entre el pick-up óptico y mecánico. Observe que sólo tenemos una fuente de luz laser (elegida por sus cualidades de luz monocromática fá-cil de enfocar) que atraviesa un espejo semi-transpa-rente y llega a la lente móvil. Esta concentra el haz, que al llegar al plástico transparente del disco se ter-mina de concentrar formando un mínimo punto en la superficie metalizada del disco (allí donde están gra-bados los pozos). Observe que moviendo la lente ha-cia arriba y haha-cia abajo se logra enfocar el haz sobre la superficie metalizada.

Si colocamos un CD alabeado, el pick-up óptico estará quieto pero la lente se moverá volando sobre el disco para mantener una distancia constante entre ella y la superficie metalizada que es igual a su dis-tancia focal.

El mismo sistema debe encargarse del segui-miento del surco y lo hace con un movisegui-miento que sigue la espiral del surco, con sus lógi-cas desviaciones provocadas por lo errores de cons-trucción. Ver figu-ra.2.2.3.

La lente no puede moverse para ba-rrer toda la superfi-cie del disco. Ella sólo hace una corrección fina, pero cuando se

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cuentra cerca de su punto máximo de desplazamien-to mecánico, un modesplazamien-tor llamado SLEED (patinamien-to) mueve todo el pick-up hacia fuera, al mismo tiempo que la lente se mueve hacia adentro para no perder la lectura del surco (algunos fabricantes lla-man a este motor como: “Motor de movimiento ra-dial” y a la bobina de tracking como de corrección radial). El encendido de este motor dura apenas una fracción de segundo; tiempo suficiente para que la lente pase a una posición más central y continúe con su trabajo de ajuste fino.

2.3 Movimiento de la Lente

Sabemos que la lente se debe mover con dos grados de libertad. Ese movimiento de-be ser rápido para corregir los errores del disco. Esto elimina los clásicos motores de escobillas y los movimientos mecánicos. El sistema utilizado es similar al de la bobina móvil de un parlante, sólo que en este caso existen un par de bobinas que se llaman "de tracking" (del inglés TRACK, que significa pista) y de "foco". Ver figura.2.3.1.

En su momento veremos con mayor exactitud có-mo es este sistema, sobre todo porque es un sistema electromecánico con alta posibilidad de fallas, pero ahora nos interesa tener una idea global del funcio-namiento.

Las bobinas son de baja impedancia y deben ser controladas por una etapa de potencia que en la ac-tualidad se encuentra integrada en un CI. Por lo ge-neral este CI contiene cuatro drivers; uno para la bo-bina de foco, otro para la de tracking, otro para el motor de SLEED (también llamado motor radial) y otro para el motor giradiscos. Ver figura.2.3.2.

Obviamente las bobinas y los motores deben te-ner la posibilidad de moverse en

ambos sentidos y esto se consi-gue usando fuentes de doble po-laridad + y - para los drivers o con disposiciones especiales lla-madas “de salida diferencial” cuando sólo se utiliza una fuente. En realidad no aparece muy claro que el motor giradiscos (también llamado CLV por CONSTANT LINEAL VELOCITY o veloci-dad lineal constante) tenga que tener la posibilidad de girar en versa, de hecho nunca gira en versa, pero se le aplica tensión in-versa para frenarlo de golpe). El

motor radial necesita la doble polaridad porque un reproductor de CD puede programarse para ejecutar los temas en cualquier orden y en cierto momento el pick-up debe moverse desde afuera hacia adentro.

Lo más importante es cómo se generan las ten-siones que excitarán a estos drivers que será el tema de las próximas secciones.

2.4 Los Fotodiodos

Para la función de leer los pozos y espejos de la superficie metalizada del disco, necesitamos un solo fotodiodo. Pero como el mismo sistema debe

pro-E

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veer las señales, para alimentar los drivers se buscó el modo de reemplazar un fotodiodo grande con 4 pequeños que permiten detectar la posición y altura de la lente en función de la iluminación diferencial que se produce sobre ellos. Ver figura.2.4.1.

Ahora todo depende de diseñar un sistema óptico adecuado que produzca una iluminación en círculo cuando el sistema está enfocado, o con forma de elipse cuando está desenfocado (sistema óptico con simetría cilíndrica). Ver figura.2.4.2.

La posición del haz sobre el surco puede tam-bién ser determinada por la iluminación dife-rencial de los fotodiodos, ya que si el haz cae justo en el medio de un pozo se refleja tenue-mente, pero con igual iluminación sobre A y B con respecto a C y D. Si el haz no está cen-trado sobre el pozo A y D se iluminará más o menos que B y C. Ver figura.2.4.3.

2.5 Conversores y Matrices

Las pequeñas señales de los fotodiodos deben ser amplificadas y procesadas para obtener las llamadas seña-les de error de foco y de trac-king. Estos circuitos serán ana-lizados con posterioridad pero aquí adelantamos que se reali-zan con amplificadores opera-cionales que se integran en el primer CI del reproductor, con-tando a partir de los fotodiodos, y que generalmente, se llaman amplificadores de RF y matrizadores de señales de error.

Los operacionales se conectan en el modo suma-dor y restasuma-dor, de modo de obtener tensiones que res-pondan a dos sencillas ecuaciones:

FE = (A+C) - (B+D) FOCUS ERROR TE = (A+D) - (B+C) TRACKING ERROR Analizando estas ecuaciones se observa que el

signo y la amplitud de FE y TE de-penden del modo como están ilu-minados los fotodiodos. Si el haz es perfectamente circular y pasa por el medio del surco hipotético se cum-plirá que FE = 0 y TE = 0 indican-do que el haz está enfocaindican-do y cen-trado y que no es necesario realizar correcciones a través de las bobinas de FOCO y TRACKING. Por su-puesto, éste es un caso hipotético que nunca se da. Ambas señales tendrán valores positivos o negati-vos que estarán fluctuando en fun-ción del giro del disco.

¿Cómo se obtiene la señal RF cuando los diodos están partidos en 4?

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triz de amplificadores operacionales que cumple con otra ecuación que dice:

RF = A+B+C+D (SEÑAL DE RF)

Sintéticamente, ésta es la suma de las señales de los cuatro fotodiodos y es equivalente a la amplifica-ción de un solo fotodiodo de mayor tamaño.

En su momento, vamos a explicar que lo visto hasta aquí corresponde a los llamados pick-up de simple haz; actualmente se utilizan pick-up de triple haz que tiene 6 fotodiodos ya que se emplean dos ex-tras destinados a una matriz de tracking especial. Es-to no cambia el criterio general de funcionamienEs-to, que es en todo similar para ambos sistemas.

2.6 Procesamiento y Amplificación de las Señales de Error

Las señales de FE y TE deben filtrarse y amplifi-carse antes de ser

en-viadas a las bobinas de corrección. El fil-trado nos garantiza que los dos sistemas de servo trabajen adecuadamente, evi-tando correcciones tan rápidas que ha-gan oscilar la lente. La amplificación prepara la señal para atacar al amplifica-dor de potencia o driver de bobinas. Lo importante, por ahora, es entender que ambos servos se comportan como

sis-temas de lazo cerrado. En la figura.2.6.1 dibujamos el diagrama general del servo de foco pero aclaramos que el de tracking se comporta de modo similar.

Cuando este circuito funciona correctamente, la lente se mantiene enfocada sobre el disco. Imagíne-se que Ud. intenta mover la lente con un palillo. In-mediatamente los fotodiodos aparecen iluminados diferencialmente, esta diferencia se transforma en tensión a la salida de los 4 amplificadores y la matriz genera una tensión diferente de cero, que luego de filtrada y amplificada se aplica al driver de potencia que termina generando una fuerza, mediante las bo-binas de foco, igual y opuesta a la que realizó Ud.

2.7 Búsqueda de Foco

Lamentablemente los circuitos no son tan sim-ples como lo que mostramos hasta ahora. Ambos cir-cuitos necesitan el agregado de circir-cuitos comple-mentarios.

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Comencemos con el servo de foco. Cuando Ud. coloca un disco en el reproductor, la lente se encuen-tra en su posición mecánica de reposo. Con toda se-guridad, esa posición está tan alejada de la correcta que sobre los fotodiodos se producirá una elipse tan alargada que prácticamente es un recta sin superficie. En esas condiciones puede considerarse que los 4 fo-todiodos tienen iluminación nula y por lo tanto FE será nula, dando una falsa condición de enfoque co-rrecto.

Para evitar esto, el reproductor realiza una rutina de arranque consistente en mover la lente en un len-to movimienlen-to de sube y baja, en tanlen-to que un ope-racional controla que la luz recogida por los fotodio-dos supere un valor considerado como límite. Es de-cir que se construye como una especie de fotómetro interno.

Cuando la luz es suficientemente alta, se suspen-de el movimiento suspen-de búsqueda y se cierra el lazo suspen-de foco para que la lente busque el foco óptimo. El mo-vimiento de búsqueda, no es permanente, sólo se rea-liza unos tres ciclos y si la luz no alcanza el límite correcto se suspende y el sistema indica "NO DISC".

Este sistema que complementa a la matriz de foco se lla-ma generador de FOK (FOCUS OK) y es una importante se-ñal para el reparador. Ver figura.2.7.1.

2.8 El Movimiento Radial con Motor

Ya sabemos que el movimiento radial fino se efectúa con una bobina que mueve la lente. Pero a este movimiento se le debe adicionar un movimien-to grueso, a través de un momovimien-tor y una reducción me-cánica a engranajes y poleas.

Este motor funcionará en forma pulsátil cuando la lente se acerca a su posición de máxima elonga-ción mecánica. La tensión TE es la más indicada pa-ra producir el encendido del motor SL, o de despla-zamiento radial. En efecto, entre la posición de la lente y la tensión TE existe una relación fija y por lo tanto basta con medir dicha tensión con un compa-rador y encender el motor cuando ella supera un de-terminado nivel. Ver figura.2.8.1.

En el uso normal, la tensión TE va subiendo len-tamente para seguir el surco del disco con forma de espiral divergente (empieza en el centro y termina en los bordes). Como este movimiento es lento TE no se ve afectada por la constante de tiempo R1C1. Cuan-do la tensión en el terminal (+) del operacional supe-ra la tensión V1 la señal TAO se incrementa abrup-tamente y el driver hace girar el motor.

La constante de tiempo regula la velocidad de re-petición de los pulsos y la duración de los mismos. Piense que al encender el motor, TE cambia rápida-mente pero la carga de C1 lo hace lentarápida-mente y mantiene el motor encendido por un instante. Si C1 no existiera, el motor funcionaría muchas veces por un corto tiempo y el sistema sería inestable.

2.9 Circuito del Excitador del Laser

El circuito integrado más utilizado como amplifi-cador de RF y procesador de servos es el Sony CXA1081 y equivalentes de otras marcas. Este inte-grado tiene también incluido el circuito driver del laser, salvo el transistor de potencia que debe agre-garse en forma externa. Ver figura 2.9.1.

Este circuito tan simple tiene, sin embargo, mu-cho para explicar. Observe cómo circula la corrien-te del laser. Desde los 5V la corriencorrien-te atraviesa R3 Figura 2.9.1

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donde genera una caída de tensión de 420mV nominal ya que la corriente circulante debe ser de 42mA para un pick up nuevo (este va-lor está incluso marcado en el pick up óptico). Esta corriente no puede ser llamada corriente de trabajo ya que el ajuste de fábrica se va in-crementando con el tiempo de uso. Luego de unas 1.000 horas es probable que haya aumen-tado un 10% o más. En efecto, el sistema rea-limentado mantiene constante la intensidad luminosa del haz en detrimento de la corrien-te eléctrica circulancorrien-te por el laser. Aunque los fabri-cantes no se ponen de acuerdo en la duración efecti-va de un laser se puede estimar que dura unas 4.000 horas con una curva de corriente como la indicada en la figura 2.9.2.

Observe que se trata de un proceso degenerativo. En el límite de utilización la corriente crece tan abruptamente que el laser termina destruyéndose. En el circuito en estudio no existe una limitación de se-guridad. Observe que a 100mA la caída sobre R3 es de sólo 1V. Otros fabricantes, al utilizar el mismo circuito, elevan el valor de R3 a 33Ωde modo que a 100mA caigan 3,3V que sumados a la tensión de sa-turación de TR1 de 0,2V igualan a la tensión de fuente de 5V es decir:

VR1 + VDL + VSAT =

VR1 = 3,3V + 1,5V + 0,2V = 5V

La curva por lo tanto crece hasta 100mA y allí se detiene para evitar que el diodo laser se ponga en cortocircuito y arrastre el transistor TR1. Observe que entre la base y los +5V se conecta un electrolíti-co de 100µF que cumple dos funciones: evita que el más mínimo zumbido de fuente module la co-rriente del laser, pero sobre todo consigue que la corriente de colector crezca suavemente ya que es-ta comprobado que la duración del laser aumenes-ta cuando la corriente tiene un flanco suave. Este electrolítico tiene muy poca tensión aplicada sobre él y por lo tanto es susceptible de desformarse pri-mero y secarse después; esto implica que su capa-cidad aumentará hasta valores tan altos como 1.000µF primero para luego llegar a valores prác-ticamente nulos. Si usted observa que el laser en-ciende muy lentamente sospeche de C1; también es conveniente cambiar C1 cuando se cambie el pick-up.

C2 y L1 son componentes para frecuencias muy elevadas, en principio parece incomprensible que un circuito para continua posea componentes de alta frecuencia pero ocurre que las dimensiones del laser y sus características eléctricas hacen que

éste pueda oscilar en la banda de UHF. Es más, lo hace con una potencia tal, que puede llegar a des-truirlo si no se toman ciertas medidas de seguridad. Todo circuito driver de laser tiene por lo tanto capa-citores e inductores que cortan la respuesta en alta frecuencia; además las conexiones del mismo son cortas y deben pasar exactamente por los lugares previstos por el fabricante. Por lo tanto, cuando se separa un equipo se debe tener especial cuidado en no modificar el cable plano, flex o manguera que co-necta el pick-up a la placa principal. A veces se debe trabajar con muy poca comodidad pero no hay posi-bilidad alguna de prolongar esta manguera.

Una técnica que puede destruir el laser en pocos segundos es utilizar el téster como medidor de co-rriente. El loop de cable agregado cambia por com-pleto las características del circuito y es muy proba-ble que se produzca una oscilación y la consiguiente destrucción del laser. En la figura 2.9.3 se muestra cómo debe medirse la corriente que circula por el la-ser y en la figura 2.9.4 indicamos como NO DEBE MEDIRSE LA CORRIENTE DEL LASER.

En el caso del AIWA 330 existe un resistor espe-Figura 2.9.2

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cial colocado para medir la corriente que es el resis-tor R3. El método de medición consiste en utilizar el téster como voltímetro conectado en paralelo con R3 y luego realizar una simple cuenta para determinar la corriente (vea la figura 2.9.4).

No todos los equipos tienen previsto un re-sistor de medición.

Cuando no lo tienen, el único recurso posi-ble consiste en agregar un resistor de 10Ωen serie con el diodo laser y conectarle el téster encima con resistores de 10kΩen serie con las puntas, tal como lo indicamos en la figu-ra 2.9.5.

El agregado de los resistores de 10kΩ pro-voca un error de medida relacionado con la resistencia de entrada del téster pero como ésta suele ser de 1MΩ o más, el error pue-de consipue-derarse pue-despreciable. Con este mé-todo el téster no agrega capacidades del cir-cuito y se evitan las oscilaciones en UHF.

2.10 Síntomas de la Oscilación de UHF

¿Es posible que el laser de un equipo esté osci-lando en UHF en forma permanente o esporádica?

Sí, cuando los componentes que se utilizan para cor-tar la respuesta en alta frecuencia están alterados, o los cables no pasan por el lugar correcto o falta algu-na conexión de masa del pick-up.

En cuanto a la pregunta cómo se manifiesta la

fa-lla, eso depende de cada caso en particular. En

algu-nos casos se produce un corte aleatorio de los datos captados por el pick-up, que se manifiesta como un ruido blanco de elevada magnitud, superpuesto al so-nido de fondo.

Este ruido se reduce o aumenta cuando se acerca la mano al cable del pick-up que lleva los datos de los fotodiodos (por lo general, el mismo que lleva corriente al laser).

En algunos casos, este ruido se manifiesta sólo en los primeros temas o en los últimos dado que depen-de depen-de la posición depen-de los cables y esta posición cam-bia con los temas. Ver figura 2.10.1.

En otros casos se pueden producir cortes más o menos esporádicos que aumentan o se reducen al acercar la mano al flex (FLEX: CIRCUITO IMPRE-SO FLEXIBLE). En estos casos la solución consiste Figura 2.9.4

Figura 2.9.5

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en ubicar los componentes que cortan las altas fre-cuencias y cambiarlos por otros de reconocido buen funcionamiento.

2.11 Reparaciones en el driver del Laser Dado que el laser es un componente delicado, no es conveniente trabajar utilizando el propio laser del equipo. Le conviene armar un circuito simulador de laser como el que indicamos en la figura 2.11.1.

Ahora conecte el simulador y trabaje con el pick-up desconectado. Sobre el simulador, la corriente co-rrecta deberá medir entre 1,8 y 2,3V. De cualquier modo, la iluminación del led ya es suficiente indica-ción de un correcto funcionamiento. Lo que no pue-de pretenpue-der es que la corriente por TR1 sea la co-rrecta ya que no tenemos la realimentación del dio-do monitor y R2 y R1 están desconectadas.

En estas condiciones, la corriente debe ser ma-yor que la nominal; es decir que el led debe estar en-cendido a pleno. Si esto no ocurre, comience verifi-cando la tensión de fuente de IC1, si está baja pro-bablemente se trate de algún sistema donde el laser se enciende por aplicación de tensión de fuente y LDON negado está permanente a masa. Lo mejor es que utilice una fuente propia de 5V (sino deberá bus-car el transistor llave de 5V y cortocircuitarlo). En el AIWA 330, 660 y 990 se debe realizar un puente entre las patas 1 y 3 del conector CON5.

Si la tensión de fuente es normal, debe verificar la pata 29 LDON negado. La misma se debe encon-trar baja en el momento en que el sistema intenta re-producir un disco. Si usted está trabajando sin pick-up debe forzar la pata 29 a masa con un resistor de 100Ω.

Esta señal LDON (LASER DISC ON = LASER DE DISCO ENCENDIDO) es la señal encargada de encender el laser. En efecto, el

laser no siempre debe estar en-cendido.

El sistema opera de la si-guiente manera cuando el usuario desea escuchar un disco: abre el compartimento del disco, coloca un disco, cie-rra el compartimento y espera que el equipo reconozca el disco. Cuando lo hace mar-cando la cantidad de temas, el equipo pasa a la condición de reposo hasta que el usuario solicite la reproducción en el

orden grabado o una programación diferente. En to-do este proceso el laser se enciende un pequeño in-tervalo de tiempo entre el momento que el disco lle-ga a la bandeja óptica, comienza a girar y luego se detiene. De esta manera se evita el desgaste del laser. Por eso se necesita una señal generada en el micro-procesador para encender y apagar el laser.

La diferencia entre un equipo y otro radica en có-mo hace esta señal para llegar desde el microproce-sador hasta el driver de laser, pero no dude que siem-pre existe LDON o una señal equivalente.

Por lo general, el primer integrado de la cadena de CD no tiene puerto de comunicaciones. Por lo tanto, puede ocurrir que la señal LDON se genere en el segundo integrado (que sí lo tiene) y desde allí se lo envíe al primero.

Este no es el caso de los CI CXA1081, el puerto de comunicaciones está en el CXA1082 pero no tie-ne detector de LDON; por lo tanto, el microprocesa-dor debe disponer de una pata destinada a encender el laser.

Una vez que estemos seguros de que LDON ne-gado está a potencial de masa, la falta de encendido puede deberse a TR1 o a IC1.

Una rápida prueba es desconectar la pata 5 de IC1 y enviar la base de TR1 a masa con un resistor de 10 K. Si el laser simulado no se enciende, el pro-blema está en TR1 o sus componentes asociados; si se enciende, el problema está en IC1.

Todavía falta verificar el control del circuito. Es-to se logra con un potenciómetro de 5kΩentre la pa-ta 6 y masa. Con éste se puede variar el brillo del led casi desde un apagado completo a un encendido to-tal, que nos indica que el circuito regula perfecta-mente.

Si todo funciona bien, reponga el pick-up pero dejando desconectado el laser simulado.

Ajuste el preset a brillo medio (o mejor a la co-rriente nominal midiendo la caída en R3) y conecte el laser verdadero. Si sigue apagado verifique la caída en R3 y si es-tá normal, llévela al doble de su valor con el preset de ajuste. Si el laser sigue apagado, pue-de estar seguro que está agota-do y debe cambiar el pick-up. Lo que ocurrió es que aun con el doble de la corriente nominal estamos por debajo de la ten-sión de codo y el laser funciona como led.

3.1 Introducción

Explicamos qué es un diodo laser, cómo se exci-ta y cómo se verifica la corriente que circula en él. Pero el parámetro que nos interesa es la emisión de luz infrarroja del laser y eso no lo podemos hacer sin construir un medidor adecuado.

Cuando se repara un reproductor de CD, el pri-mer fotómetro que se utiliza para obtener una indica-ción cualitativa es el propio ojo. Recién cuando éste nos indica que el laser está encendido, se pasa a efec-tuar la medición cuantitativa o semi cuantitativa ya

que por lo genera,l no tenemos acceso a patrones pri-marios de intensidad luminosa con las cuales con-trastar nuestro fotómetro una vez construido. Sin em-bargo, en este capítulo veremos cómo se puede

ope-rar por comparación midiendo varios equipos que funcionen correctamente. En la figura 3.1.1 se obser-va la lente del pick-up con los puntitos rojos que in-dican el encendido del laser.

El fotómetro que vamos a construir depende del elemento sensor que pueda conseguirse en nuestra zona de residencia o de lo que tengamos disponible en nuestro taller. Cuando se trata de comprar algo, trataremos por todos los medios que esos componen-tes sean del mínimo valor posible.

3.2 Sensores de Luz

El efecto fotoeléctrico se manifiesta en todos los semiconductores de estado sólido. Cualquier diodo o cualquier transistor es sensible a la luz; por eso salvo en los específicamente diseñados como sensores de luz, todos los demás tiene un encapsulado de plástico negro (o metálico) para evitar que la iluminación in-cidente cambie la polarización de esos componentes. Cuando la fuente es alternada (tubos fluorescentes) el efecto es peor porque introducen zumbido de 100 a 120Hz (un tubo se enciende dos veces por ciclo).

Cuando se trata de construir un componente es-pecíficamente sensible a la luz se utilizan encapsula-dos transparentes. En algunos casos se aprovecha el encapsulado para crear lentes de plástico que con-centren la luz sobre el elemento sensible.

En cuanto a qué tipo de componente se constru-ye con particular sensibilidad a la luz, podemos de-cir que prácticamente todos. Así tenemos fotodiodos, fototransistores, CI sensores de luz (combinados con amplificadores operacionales generan los receptores infrarrojos de los TVs y videograbadores), fototiris-tores, fototriacs, fotorresisfototiris-tores, etc. Los más ade-cuados a nuestro uso son los fotodiodos y los foto-transistores y por lo general, son los más fáciles de conseguir en los negocios del ramo o de encontrar en algún equipo viejo de nuestro taller.

Hace unos años diseñé el primer fotómetro para mi primer libro sobre CD. Como este libro se vende-ría en toda la Argentina y América Latina, estaba obligado a realizar un diseño con un sensor que se pudiera comprar en todos lados. Por lo tanto utilicé un sensor casero basado en un transistor de potencia con encapsulado metálico, al que le arranqué el te-chito del encapsulado. Analicemos cómo funciona un fotodiodo. La luz modifica tanto la corriente en

3) C

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Fig. 3.1.1

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directa como en inversa; to-dos los sistemas fotométri-cos se basan en circuitos en inversa ya que la corriente de saturación inversa de un diodo varía linealmente con la luz incidente. Ver figura 3.2.1.

Como vemos, a plena os-curidad la tensión inversa necesaria para que los

porta-dores minoritarios salten la barrera de potencial es relativamente grande. Si la juntura es expuesta a la luz, los portadores minoritarios absorben energía y pueden saltar la barrera de potencial con más facili-dad. Simplemente con un medidor de corriente en serie con el diodo se puede construir un fotómetro. Sólo que esas corrientes son muy pequeñas y requie-ren una amplificación previa.

Un fototransistor combina las características de la juntura inversa sensible a

la luz, con la característica de amplificación de corrien-te o beta que éscorrien-te posee in-trínsecamente. Por ejemplo, si el transistor tiene un beta de 200 y el fotodiodo genera 2,5µA al ser iluminado cir-culará una corriente de co-lector de 2,5 x 200 = 500µA. Ver figura 3.2.2. Los dife-rentes fotosensores se indi-vidualizan también por su respuesta espectral. Los más comunes sólo responden al espectro infrarrojo cercano

(donde emiten los laser CD). Otros más sofisticados captan energía en todo el espectro visible, aunque con preponderancia del rojo. Ver figura 3.2.3.

En nuestro caso, cualquiera de las dos respuestas espectrales es útil, ya que ambas cubren la emisión infrarroja de 530 micrones propia de un diodo laser para CD. Si usted desea construir un fotómetro que le sirva para reparar DVD, deberá utilizar un sensor que cubra el rojo y por lo tanto necesita utilizar uno de espectro completo. Es muy probable que en su ta-ller tenga un equipo en desuso que contenga el sen-sor que usted está buscando. Por ejemplo, en un vi-deograbador VHS seguramente va a encontrar dos que le pueden servir colocados en el chasis del me-canismo del casete (uno a cada lado) y que se encar-gan de reconocer el final y el principio de la cinta. Siempre se utiliza para esta función sensores del ti-po transistor infrarrojo. Ver figura 3.2.4.

¿Cuántos pick-up ópticos en malas condiciones debe atesorar en su taller?

Probablemente muchos y si usted todavía no se dedica a reparar seguramente puede recurrir a un amigo que le regale uno. El CI transparente que tie-ne cualquier pick-up contiene 4 ó 6 fotodiodos que pueden usarse en parale-lo dando una buena superficie de captación del haz infrarrojo del laser. Ver figura 3.2.5. Si usted re-para videojue-Figura 3.2.2 Figura 3.2.3 Figura 3.2.4 Fig. 3.2.5

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gos seguramente debe tener alguna pistola laser en desuso. Lo de “laser” pertenece al reino de la fanta-sía ya que en su interior se puede encontrar un foto-transistor de espectro completo y una lente de plásti-co. El fototransistor es perfectamente apto para nues-tro uso en CD y en DVD. Si usted posee un optoaco-plador lo puede partir y obtendrá un fototransistor y un led, ambos infrarrojos. El fototransistor puede servir perfectamente para nuestros fines. Ver figura 3.2.6.

3.3 Observación a Ojo Desnudo

La emisión del laser puede verse a simple vista si se mira la lente del pick-up desde arriba a una distan-cia de 30 cm.

El lector no debe temer por la integridad física de su ojo ya que la lente tiene una distancia focal en el aire de 5 mm; eso significa que observando desde 30 cm (300 mm), el diámetro del cono de luz es muy grande y por lo tanto el laser no acarrea ningún

peli-gro. Ver figura 3.3.1. La úni-ca preúni-caución es no utilizar lupas u otros instrumentos ópticos para observar la lente.

¿Qué se observa en la lente?

Se observan uno o más pun-titos rojos rubí sobre su su-perficie mientras la misma se mue-ve en un movi-miento ascenden-te y descendenascenden-te de unos 2 ciclos por segundo. El microprocesador sólo ordena 3 os-cilaciones de la lente y luego co-mo no encuentra un disco que re-fleje el rayo laser de vuelta hacia la lente, suspende el movimiento y apaga el laser; es decir que usted tiene unos dos segundos para observar el en-cendido; luego debe invocar otro pedido de búsqueda por ejemplo seleccionando “radio” y nuevamente “CD”.

De cualquier modo, el observar los puntitos no significa mucho; sólo que el laser encendió, pero puede estar emitiendo por debajo o por arriba de la intensidad normal. El único modo de saberlo es uti-lizando un fotómetro.

3.4 Fotómetro con fotodiodos

La baja corriente que genera un fotodiodo no puede ser leída directamente con un instrumento di-gital o de aguja. En efecto, según las mediciones rea-lizadas por el autor, un fotodiodo promedio ilumina-do por un laser en buenas condiciones genera co-rrientes de unos 2,5µA cuando se lo alimenta con 9V conectado en inversa. Es evidente que el circuito ne-cesita amplificación posteriormente al censado. Ver figura 3.4.1.

En condiciones de oscuridad, el amplificador operacional repite en su salida la tensión de 4,5V del

Fig. 3.2.6

M

R

R

CD

22

C

S

E

divisor R1, R2. En esas con-diciones el ajuste de cero se debe llevar a 5,1V aproxi-madamente para compensar la barrera de D1. Simple-mente lleve el potencióme-tro R6 al tope superior. El miliamperímetro va a indi-car un valor positivo; ajuste R6 para que la indicación se reduzca hasta llegar a cero pero tenga la precaución de no pasarse porque entonces el medidor quedará con una zona muerta al principio de la escala.

Ahora coloque el sensor sobre el pick-up de un equipo que funcione correctamen-te a unos 3 cm de altura bien centrado sobre la lente. Esta no es una tarea sencilla y re-querirá alguna práctica porque el pick-up se mueve hacia el centro al encender la sec-ción CD, pero observe que un instante des-pués vuelve a una posición fija en donde enciende el laser y mueve la lente.

En ese punto es donde debe realizar la medición.

El miliamperímetro debe indicar apro-ximadamente la mitad de la escala. El

resis-tor R3 es el elemento de ajuste del sistema y com-pensa la diferencia entre un fotodiodo y otro. No du-de en reducir el valor du-de R3 si la aguja se pasa du-del centro o aumentarlo si indica menos.

La disposición utilizada para el operacional pue-de resultar extraña, pero es sumamente utilizada co-mo circuito de entrada de prácticamente, todos los reproductores de CD.

El nombre del amplificador de corriente de la figura 3.41 es: “conversor de corriente tensión” da-da su habilida-dad para transformar linealmente la co-rriente que circula por el fotodiodo, en una tensión sobre la salida del operacional. Para el que desea rea-lizar algún cálculo, en la figura 3.4.2 mostramos el circuito equivalente y las ecuaciones resueltas.

Todo se basa en considerar las características in-trínsecas de un operacional, es decir: Amplificación infinita (indirectamente implica que la señal entre las entradas + y – es siempre infinitamente pequeña); Impedancia de entrada infinita; Impedancia de salida nula. Con estas condiciones la corriente de entrada sólo puede ir por R1 en donde producirá una caída de tensión proporcional a la corriente de entrada y la re-sistencia de R1. Es obvio que cuando Ie es nula, la tensión de salida es igual a la tensión de referencia,

porque sobre R1 no hay caída de tensión y como la tensión entre las entradas es prácticamente nula en la entrada – tendremos la misma tensión que en la en-trada + (es decir Vref). Por carácter transitivo, la ten-sión de salida será igual a Vref.

Cuando Ie aumenta se produce una caída en Vr1 dada por la ley de ohm que se descuenta de la pola-rización de reposo. Recuerde estos principios porque serán de utilidad luego, cuando analicemos la sec-ción de entrada del reproductor.

La corriente de entrada generada por el fotodio-do no es constante debifotodio-do a que la lente se mueve a razón de 2 ciclos por segundo. Por lo tanto, la indi-cación del miliamperímetro oscilaría si no se agrega una constante de tiempo (C1) y un diodo rectificador de pico (D1).

Por último, el sistema tiene una polarización de continua que no debe producir indicación en el mi-liamperímetro. Por eso el retorno del miliamperíme-tro se realiza a un divisor de tensión ajustable que ajusta el cero del dispositivo.

Como el diodo D1 tiene una barrera de 0,6V, si el ajuste de cero se realiza en 4,5V, el miliamperímetro no dará indicaciones hasta que la tensión de salida no se reduzca a más de:

Fig. 3.4.1