revista multi programador en usb y robotica

LA REVISTA INTERNACIONAL DE ELECTRONICA Y ORDENADORES Nº 291 4 €

Multi Programadoren USB

Amplificador Clase-T ClariTy 2x300 W

Operador Silencioso

DAB: diez años después

dala

reproducción,duplicación,oalquilerdeparteo,sinlaexpresaautorizacióndelos

propie

tario

sdelc

opyr

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L.:G

U.3-

1980

20012001EneroFebrero

MarzoAbrilMayoJunioJulioAgostoSeptiembreOctubreNoviembre

Diciembre

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Montajes de Proyectos

6 Multi Programador

38 Amplificador Clase-T ClariTy 2x300 W

54 Operador Silencioso

58 Pocket Pong

70 Router de vías

Articulos Informativos

32 Esto es Clase...

46 Diseño de Nuestro Propio Circuito

Integrado (2)

62 Diez años después

Regulares

20 Noticias

31 Ojeada al próximo número

37 PCB

45 Nuevos Libros

53 Libros

67 EPS

ContenidoNº 291AGOSTO 2004

MultiProgramador El tamañodetermina todo

6

32Esto es Clase...Amplificadores deaudio, de la A a la T

ClariTy AmplificadorClase-T 2x300 W

38

Diez años despuésDAB en Europa

62

Pocket PongUn juego detelevisión sin

televisión

58Router de vías

Rutador para trenes demodelismo con un PC

70

OperadorSilencioso

Para cambios devías en modelismo

y semáforos

54

elektor 6

Andreas Oyrer

Los progra-madoresde micro-controlado-res estándedicadosnormalmente adispositivos de unfabricante en particu-lar. Sin embargo, estemulti-programador puede programar no solamente losmás importante microcontroladores de rango medio de lacasa Atmel (y pronto también los de la casa Microchip),sino también las memorias EEPROM. Gracias a su interfazUSB, la programación es sencilla, flexible y rápida.

Multi Programadorel tamaño determina todo

Este multi-programador está pensadopara los requerimientos de un usuariosemiprofesional. No ha sido diseñadopara el rango completo de microcon-troladores de un fabricante en particu-lar, sino más bien para un uso generalcon microcontroladores estándar deocho bits que tienen una capacidad dememoria limitada. El circuito es capazde realizar la programación de micro-controladores de más de un únicofabricante (actualmente de las casasAtmel y Microchip), así como memo-rias serie EEPROM. Como estos com-ponentes utilizan diferentes tensionesy algoritmos de programación, estacaracterística todavía es algo inusual."Semiprofesional" también significaque el programador dispone de unaherramienta de desarrollo y que porlo tanto se puede utilizar mientras seestán realizando tareas de depura-ción. El programador debe ser rápido,de manera que conseguir un pro-grama que trabaje adecuadamenteno suponga una tarea pesada.El programador también debe ser con-trolable, lo que se consigue a través deuna interfaz USB. La interfaz hombre-máquina (IHM) tiene una gran compa-tibilidad, lo que significa que el dispo-sitivo trabajará sin problemas con ver-siones de Windows 98 SE en adelante.Todo lo que necesitamos para comen-zar a trabajar con el multi-programa-dor es un puerto USB libre en nuestroordenador. El programador toma sutensión de alimentación del propiopuerto USB (lo que quiere decir que sealimenta a través del bus), por lo queno se necesita ninguna fuente de ali-mentación adicional.El microcontrolador utilizado no tienesu propia memoria de programa, porlo que su aplicación interna se des-carga directamente desde el ordena-dor, a través del puerto USB, cuandose realiza su conexión a dicho puerto.Esto significa que la actualización delprograma de aplicación tan sólo

requiere cambiar el fichero corres-pondiente en nuestro ordenador.También es posible almacenar el pro-grama de la aplicación en una memo-ria EEPROM sobre la placa del pro-gramador, a la que se accederá pormedio del microcontrolador en elmomento del encendido. En estecaso, el puerto USB debe emplearsepara volcar las nuevas versiones de laaplicación sobre la memoria EEPROM. Una característica especial de esteproyecto es que el microcontroladorque tiene que ser programado notiene porqué ser retirado del circuitode destino y colocado sobre el zócalode programación. En su lugar, el pro-gramador dispone de dos interfacesISP (“in-system programming”, esdecir, “programación en el sistema”),una para los microcontroladores de lacasa Microchip y otra para los com-ponentes de la casa Atmel.

Microcontrolador con USB

En el corazón del circuito nos encon-tramos con el circuito integrado TUSB3210 (IC1), de la casa Texas Instru-ments. Se trata de un microcontroladorcompatible con el 8052, con una inter-faz USB de gran velocidad (12 Mbits/s),que nos ofrece cuatro puertos de E/S,con ocho terminales por cada puerto,una UART, un temporizador de vigilan-cia y una interfaz I2C. El circuito inte-grado TUSB 3210 no dispone de su pro-pia memoria flash, por lo que el pro-grama de aplicación tiene que cargarsecada vez que se alimenta el dispositivo.El programa se carga en una memoriaRAM de 8K por 8 bits (es decir, 8Kbytes), por medio de un programa car-gador de arranque interno. Esta cargase puede realizar a través de la interfazUSB o, como alternativa, el programapuede estar almacenado en una memo-ria serie EEPROM IC5 (una 24LC64). La

memoria EEPROM está conectada a losterminales SDA y SCL de la interfaz I2Cdel TUSB 3210. Su contenido se leecada vez que el dispositivo se reinicia yse copia en la memoria RAM del TUSB3210. Si se utiliza la opción del puertoUSB necesitamos disponer del contro-lador adecuado en el ordenador, demanera que podamos enviar el pro-grama correspondiente al circuito inte-grado TUSB 3210. Independientementede que el programa haya sido cargadodesde una memoria EEPROM o desdeel ordenador, una vez que todo el pro-grama ha sido copiado sobre la memo-ria RAM, el programa cargador dearranque desconecta el dispositivo delpuerto USB. Seguidamente, el pro-grama almacenado en la memoria RAMse ejecuta y el circuito se reinicia sobreel puerto USB.

Tensiones de programación

El circuito integrado IC1 controla todaslas señales de programación y las ten-siones correspondientes sobre sus 32terminales de E/S. Para poder generarlas tensiones de programación requeri-das para los distintos microcontrolado-res, la tensión de + 5 V, proveniente dela interfaz USB, se convierte a una ten-sión de, aproximadamente, 13 V, utili-zando un regulador elevador. Normal-mente, la tensión de salida del regula-dor de conmutación debe ser constantey de un valor de unos 12 V, pero eldiodo colocado en el camino de reali-mentación del circuito integrado IC3aumenta esta tensión de salida, debidoa la caída de tensión de realimentaciónprovocada por el diodo: esta tensiónmás elevada permite que se puedanprogramar microcontroladores PIC.Las tensiones de programación se con-mutan, según se desee, utilizandotransistores FET de canal P y de canalN. Así, podemos conseguir una tensión

elektor 7

de 0, 5 ó 12 V en el terminal 1 o en el31 del zócalo de programación. Para laseñal MCLR, presente en el conectorISP K3, disponemos de una tensión deunos 13 V, que se utiliza para la pro-gramación de los PICs. Los diodos D5y D7 reducen esta tensión hasta los12 V: esta tensión más baja, se empleacuando queremos programar los micro-controladores de la casa Atmel.Las puertas TTL (tipo 74LS07), con sussalidas de colector abierto, se utilizanpara controlar los transistores FETs.Esto permite que nos aparezca unatensión de 0 V entre la puerta y lafuente del transistor, lo que nos ase-gura que el transistor estará totalmentedesconectado. Si utilizásemos estasseñales de manera directa, la tensiónen los terminales de E/S del puerto sóloalcanzarían la tensión de 3,3 V, lo queproporcionaría una tensión puerta-fuente de sólo 10 V, con lo que el tran-sistor continuaría conduciendo.

Algunos microcontroladores requierenuna tensión de programación en laentrada de "reset" o en la entrada delcristal de cuarzo. En este caso, comopuede ser el ejemplo del 90S1200, senecesita una tensión mínima de 0,85VCC = 4,25 V ( si suponemos una ten-sión de alimentación de + 5 V) en laentrada de reset. Como el circuito inte-grado TUSB 3210 trabaja con una ten-sión de alimentación de 3,3 V, sola-mente puede proporcionar un nivellógico alto de 3,3 V. Las puertas quequedan en IC4 se utilizan para produ-cir un nivel de tensión más elevadoque esté por encima de los 4 V.

Zócalos de programación

La mayoría de los componentes sepueden programar directamente sobreel zócalo IC5. El cristal de cuarzo X2

proporciona una fuente de reloj paralos microcontroladores de la familia89Cxx y 89Sxx de la casa Atmel.Debido al número limitado de termina-les de E/S ofrecido por el circuito inte-grado TUSB 3210, sólo podemos llegara programar un cierto número de mi-crocontroladores. Sin embargo, tam-bién podemos llegar a programar mi-crocontroladores de otro tamaño utili-zando los conectores ISP.En una ojeada más detenida, podemosdarnos cuenta de que no existe unaconexión a masa en el terminal 10, tal ycomo lo requeriría, por ejemplo, un cir-cuito integrado como el 89Cx051.Como la corriente de alimentación noes particularmente elevada durante elproceso de programación, es suficienteproporcionar un camino de masa a tra-vés del terminal P3.6 de IC1. La ten-sión es estable por encima del valor demasa, pero permanece constante ydentro de unos límites razonables.

elektor 8

K11

2

4 3

USB-B

IC6

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20 21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

401

2

3

4

5

6

7

8

9

ZIF Socket

X2

12MHz

C11

33p

C12

33p

+5V

R1

1k

5

R3

18

0k

R8

10

0k

R24

70

Ω

R6

18

0k

R7

10

0k

D1

ACTIVE

C3

100n

C2

33p

C1

33p

C4

100n

C10

100n

X1

12MHz

P00

P01

P02

P03

P04

P05

P06

P07

P10

P11

P12

P13

P14

P15

P16

P17

P20

P21

P22

P23

P24

P25

P26

P27

P30

P31

P32

P33

P34

P35

P36

P36

P21

P22

P23

P25

P26

P27

P10

P11

P12

P13

P14

P15

P16

P17

P30

P31

P32

P33

P34

P35

P02

P03

P04

+5V

C7

47µ 16V

C9

47µ 25V

L1

18µH

C8

1n

D2

OA5

D3

1N4148

+13V

MAX734

IC3

SHDN

UOUT

VREF

LXSS

CC

18

5

7

63

2 4

LP2950CZ-3.3IC2

C5

100n

C6

10µ10V

+5VIC4.F

13 121

R12

10

k

IC4.E11 10

1

R13

10

k

+5V

IC4.C5 6

1

IC4.D9 8

1

T3

BS170

T1

BS250

T2

BS250

R9

10k

R10

10k

D4

BAT43

D5

1N4148

+13V+5V

IC4.A1 2

1

IC4.B3 4

1

T6

BS170

T5

BS250

T4

BS250

R4

10k

R5

10k

D6

BAT43

D7

1N4148

+13V+5V

T7

BS170

T8

BS250

R11

10k

T9

BS170

+5V

P01

P24

P00

P20

P05

P06

P07

PIN9

PIN5

MCLR

PIN1

PIN31

PIN40

PIN

40

PIN

31PIN

1

PIN

5

PIN

9

K2

K3

PIN9

P24

PIN1

PIN31

+5V

+5V

MCLR

P24

PIN31

IC4

14

7

C13

100n

+5V

RST

SCK

MISO

MOSI

+5V

GND

MCLR

DATA

CLK

+5V

GND

ISP(Atmel)

ISP(Microchip)

IC4 = 7407

020336 - 11

+VCC

+VCC

P37

24LC64

IC5SDA

SCL

A0

A1

A2

WC

1 5

8

4

62

3

7

R14

2k

2

R15

2k

2

P3.0/S0/RX

P3.1/S1/TX

TUSB3210

SELF/BUS

VDDOUT

TEST0

TEST1

TEST2

IC1

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

P3.2

P3.3

P3.4

P3.5

P3.6

P3.7

VREN

SUSP

PUR

RST

RSV

RSV

SDA

SCL

10

X2X1

62

4317

6061

39

24

21

44

45

46

47

48

49

50

22

23

25

26

27

28

29

30

58

57

56

55

54

53

52

51

5942

31

32

33

34

35

36

40

41

S 3

D+18

D–19

14

15

20

13

37

38

16

NC

NC

NC

S 2

NC

11

12

NC63

NC64

5

9

1

2

3

4

6

8

7

+5V P37

Figura 1. El circuito integrado TUSB 3210 incluye una interfaz I2C y otra USB, por lo que la única circuitería adicional necesariaes un conversor ascendente y unos pocos transistores MOSFET.

Programa para el ordenadorEl programa que corre en el ordena-dor está escrito en Delphi 7. Laopción de idioma en el menú (bajo“Setup”, como se muestra en laFigura 2), se puede configurar eninglés, francés o alemán. Esta confi-guración, junto con el resto de lasconfiguraciones, se almacena en losregistros y se vuelve a llamar, de

manera automática, cada vez que seejecuta un programa de nuevo.También bajo la opción de “Setup”(Configuración) disponemos de opcio-nes para controlar si deseamos leer losbytes de la firma lógica o si deseamosverificar el contenido de la memoriadel microcontrolador, una vez que seha hecho una programación.El tipo de componente se seleccionabajo la opción de menú “Device” (verFigura 3). Bajo esta opción existen dos

sub-menús disponibles: ”Socket“(“Zócalo”) (por ejemplo, IC5) e “ISPconnector” (“Conector ISP”) (por ejem-plo, utilizando los conectores K2 y K3).Actualmente sólo está disponible laopción “Socket”. La siguiente opciónestá entre Atmel MCU y EEPROMserie. Bajo la opción “Atmel MCU” losmodelos de microcontroladores quehay son 89Cx051, 89C5x, 89Sx y los dosmicrocontroladores 90S1200 y 90S2313.Por supuesto, se puede acceder a fun-ciones tales como “bit de bloqueo”(“lock bit”) y bit de protección en pro-gramación (“fuse bit programming”).En los microcontroladores de la fami-lia 89C5x sólo están disponibles losbits 1 y 2 para ser programados comobits de bloqueo, ya que no hay sufi-ciente cantidad de terminales en elpuerto del TUSB 3210 disponibles, demanera que permitan programar tam-bién un tercer bit de bloqueo. Por otrolado, en los microcontroladores de lafamilia 89Sx no se puede programarningún bit de bloqueo. Si selecciona-mos un modelo de microcontrolador90S1200 ó 90S2313, cuando configu-ramos el segundo bit de protección senos muestra en dos variantes: el bitde protección RCEN y el bit de pro-tección FSTRT. Si se detecta el mo-delo de microcontrolador, de textocambia para mostrar el nombre delbit de protección soportado por el dis-positivo en cuestión.Si se ha seleccionado un dispositivocon memoria EEPROM serie, es posi-ble que en algunos casos tengamosmás de un modelo de componenteque acabe con los mismos dígitos (losdígitos finales se corresponden con eltamaño de memoria). Sin embargo,los dispositivos de las series 24AAxxy 24CxxC, que tienen la misma capa-cidad de memoria, difieren en sutamaño de página, es decir, el nú-mero de bytes que forman una "fila"en la memoria que puede ser progra-mada en un ciclo (aproximadamente

elektor 10

Figura 2. El menú de configuración.

Figura 3. Selección de dispositivo.

2 ms). Cuanto más grande sea eltamaño de página más rápido se rea-lizará el proceso de programación.Todas las funciones específicas de laprogramación, como programar, verifi-car, borrar, leer, programar memoriaEEPROM, leer memoria EEPROM, leerbits de bloqueo o de protección ydetectar dispositivo, están disponiblesdirectamente mediante los botonescorrespondientes o bajo el menú“Action” (Acción) (ver Figura 4). Si seha seleccionado que el microcontrola-dor sea detectado de manera automá-tica, entonces podremos verificarlo uti-lizando la opción “Detect Device”(Detectar Dispositivo). Esto provocaque los bytes que forman la firma delcomponente puedan ser leídos. Estos

bytes y la información que contienen,incluyendo la capacidad de memoria,la tensión de programación y el nú-mero exacto de elementos, se mues-tran en la esquina superior derecha dela ventana de dicho dispositivo.Cuando se selecciona una acción, losbytes de la firma se leen en primerlugar, de manera automática, fueradel microcontrolador y antes de quela acción correspondiente haya sidoejecutada. La verificación del byte defirma puede ser inhabilitada desacti-vando la opción de “Read signautebytes” (Leer bytes de firma), en elmenú “Setup”. Esto puede ser nece-sario si un fallo en el microcontrola-dor hace imposible llegar a poder leerlos bytes de firma.

La acción “Read” (Leer) lee el conte-nido completo de la memoria del dis-positivo en cuestión. El número debytes que tienen que ser leídos vienedeterminado por la información obte-nida en los bytes de firma, o con losdistintos dígitos que configuran laparte final del código del componentey que está escrito en el encapsuladodel mismo, en este caso el de unamemoria EEPROM. Si, en el caso deque trabajásemos con un microcon-trolador, no ha sido leído el byte defirma, se utiliza el tamaño máximoposible de memoria en la serie selec-cionada. Por ejemplo, si se ha selec-cionado la serie 89Cx051, se usarán 4kbytes, ya que ésta es la capacidadde memoria del componente másgrande de la serie, es decir, del89C4051.Bajo la opción de menú “Buffer”pode-mos elegir que el dato almacenado enel búfer pueda ser modificado utili-zando un editor hexadecimal (Buffereditable) o que el dato almacenadoen el buffer esté sincronizado con eldato almacenado en el fichero que seacaba de abrir, antes de que se iniciecualquier acción de escritura o deverificación (Update buffer from file,es decir, Actualizar buffer desdefichero).

elektor 12

Figura 4. Usando la función “Detect Device” (“Detectar Componente”), se puedenmostrar en pantalla los bytes de la firma y otros datos adicionales, sobre la esquinasuperior derecha de la pantalla.

HIDLa ventaja de una inicializacióncomo dispositivo compatible HIDes que no se requieren controla-dores específicos para Windowspara conseguir que haya unacomunicación de datos entre elordenador y el programador. Lasversiones de Windows 98 SE ysucesivas soportan este estándar.

Bajo el estándar HID se realizael intercambio de datos en losdenominados informes. Durantela configuración del puerto USB

el ordenador proporciona uncierto número de descriptores. Eldescriptor del dispositivo incluyeinformación del tipo ID Vendedor(VID), ID del producto (PID) y laversión de USB soportada por eldispositivo conectado.

El descriptor de configuración inclu-ye información del consumo decorriente del circuito y del númerode puntos finales disponibles. Eldescriptor del informe proporciona

el tamaño y el número de infor-mes que tienen que ser intercam-biados entre el ordenador y el pro-gramador. Este descriptor especifi-ca cuántos bytes tienen que serenviados o recibidos y la funcióndel dispositivo conectado (ratón,teclado, joystick, memoria stick,etc.). Podemos encontrar informa-ción más detallada sobre USB yHID en la página web de USB, en:

www.usb.org/home.

Protocolo

Por supuesto, es necesario el uso deun protocolo para asegurar que lacomunicación de datos entre el orde-nador y el programador se mantengade manera correcta. El primer byteque se envía desde el ordenadorhacia el programador contiene infor-mación del microcontrolador selec-cionado o de la memoria elegida: elvalor 1 es específico de la serie89Cx051, el valor 2 de las series89C5x y 89Sx. El segundo byte pro-porciona información de la acciónseleccionada: 1 para leer los bytes defirma, 2 para borrar, y así sucesiva-

mente. Los bytes que continúan con-tienen información adicional de, porejemplo, la tensión de programaciónpara un microcontrolador 89C5x o eltamaño de página de una memoriaEEPROM serie. Cuando pasamos aprogramación, se utiliza un byte adi-cional que proporciona la informacióndel número de bytes que se van aenviar en cada paquete. Un byte adi-cional indica si el paquete de datosenviado es el último (si el byte escero) o si se continúa con la transmi-sión de paquetes (el byte está a 1).Cuando estamos en el proceso de lec-tura, se envía al programador unacuenta del número de bytes que tie-

nen que ser leídos. Por lo general, eltamaño viene especificado en kiloby-tes o kilobits. El programa almace-nado en el programador puede dedu-cir cómo interpretar el valor prove-niente de los primeros bytes que hansido enviados.Después de cada acción el programa-dor envía un número determinado debytes de vuelta hacia el ordenador,para indicar que ya está listo paraque se puedan enviar más datos ocomenzar a ejecutar la siguienteacción.

Programa para el programador

El programa que se ejecuta en el pro-gramador ha sido escrito utilizando elcompilador Keil µVision2 C. La rutinaprincipal lo primero que hace es inha-bilitar el temporizador de vigilancia ycolocar todos los terminales del zó-calo del programador a 0 V utilizandola función ResetProgrammer (). A con-tinuación se configuran los registrosdel puerto USB.Cuando el programa del cargador dearranque, presente en el circuito inte-grado IC1, se completa, se desco-necta del puerto USB haciendo que lasalida del terminal PUR pase a nivelbajo, con lo que la resistencia R1 yano mantiene los 3,3 V. El programavolcado debe configurar el bit SDWen el registro MCNFG para volver aactivar esta salida: de esta manera elprogramador reaparece en el bus.A continuación, el ordenador envíaun cierto número de llamadas deSETUP para identificar al dispositivoy configurar su interfaz USB. Estasllamadas son procesadas por el puntofinal 0. El dato transferido incluye ladirección única del dispositivo, la cualse utilizará a continuación para comu-nicar con el programador. Al mismotiempo, también son transmitidos

elektor 14

Figura 5. Plano de montaje de componentes para la placa de circuito impreso dedoble cara.

Figura 6. Fino y delicado de soldar: el microcontrolador USB viene en unencapsulado SPFP de 64 terminales.

C1C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

D1

D2 D

3

D4

D5

D6

D7

HOEK1

HO

EK

2

HOEK3

HO

EK

4

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

IC6

K1

K2

K3

L1

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7R8

R9 R10

R11

R12

R13

R14

R15

T1

T2

T3

T4T5

T6

T7T8 T9

X1

X2

020336-1

elektor 16

varios descriptores hacia el ordena-dor durante la fase de configuración,proporcionando la información nece-saria sobre el dispositivo y sus fun-ciones y características. En esta infor-mación se incluye el descriptor deinforme, el cual, en este caso, identi-fica al programador como a un dispo-sitivo compatible HID.Una vez que todos los descriptoreshan sido enviados al ordenador, secompleta la fase de inicialización dela interfaz USB en el dispositivo y sedeja listo para comenzar a trabajar.La dirección de la transferencia dedatos se especifica por medio de unallamada. Si el circuito integradoTUSB 3210 detecta una llamada IN,el dato, así como la información deestado o un paquete de datos, seenvían desde el programador haciael ordenador. Si se recibe una lla-mada de OUT, entonces el paquetede datos es desempaquetado por elprogramador y se carga sobre elcomponente del programador (asu-miendo que esa ha sido la acciónseleccionada).

Rutinas de programaciónEl dato recibido es descodificado porla rutina DecodeProgrammerData() enel fichero Prog.c. El primer byte delinforme de 64 bytes, contiene el có-digo para el microcontrolador selec-cionado, mientras que en el segundobyte proporciona información sobre laacción deseada. Estos valores son uti-lizados para hacer una llamada a unode los numerosos algoritmos de pro-gramación diferentes que existen paralos distintos dispositivos, tal y como semuestra en las hojas de característicasde los microcontroladores.Cada serie de dispositivo tiene su pro-pia rutina de encendido, la cual aplicala tensión de alimentación a los ter-minales correctos y configura las se-ñales de programación utilizadas a losniveles definidos. Una vez que unadeterminada acción ha sido comple-tada de manera exitosa, se hace unallamada a la rutina que reinicia el pro-gramador, la cual configura de nuevotodas las señales en el zócalo de pro-

El programa interno del programa-dor puede ser actualizado fácilmen-te a la última versión que haya, encualquier momento: tan sólo necesi-tamos la nueva versión del progra-ma en la memoria EEPROM y, sifuese necesario, cambiar también elprograma que se ejecuta en elordenador.

Actualmente, el programa almace-nado en el interior del programa-dor es capaz de programar losmicrocontroladores y las memoriasEEPROM que aparecen en los lista-dos siguientes.

Se espera que haya una nuevaactualización en breve que soportela programación de microcontrola-

dores PIC y de componentes de lacasa ATmega.

Todo esto, junto con las futurasactualizaciones, se incluirá en elprograma para ordenador disponi-ble en nuestra sección descargasgratuitas de nuestra página web deElektor, bajo el código de producto020336-11.

Componentes soportados en la actualidad

gramación a 0 V. Como, de manerageneral, se desea programar más delos 64 bytes contenidos en un infor-me, el ordenador debe enviar un pa-quete de datos adicionales hacia elprogramador tan pronto como el ante-rior ha sido procesado. El programa-dor envía un mensaje, ya definido,hacia el programa que se ejecuta enel ordenador, para notificarle quepuede enviar el siguiente paquete.En ese momento, el ordenador pre-para el siguiente paquete informe ylo envía hacia el circuito. El últimopaquete que se envía al programadorUSB contiene un byte cero. Cuandose lee el dispositivo, los datos tam-bién son transferidos en informes de64 bytes cada uno, donde el primerbyte proporciona el número de bytesválidos en el paquete.La descripción anterior del funciona-miento del programa que se ejecutaen el programador, solamente puededar una ligera idea de dicho funcio-namiento. Para obtener informaciónmás detallada, tendremos que diri-girnos al propio programa dondepodremos encontrar informacióncomentada y claramente estructu-rada.

Montaje y funcionamiento La colocación de los componentessobre la placa de circuito impresodebería ser un juego de niños si nofuese por el pequeño circuito inte-grado TUSB 3210, que se suministraen un encapsulado del tipo S-PFP-G64, con unos terminales realmentedelgados. El proceso de soldadurapara circuitos integrados SMD deeste tipo, requiere no solamente unamano diestra, sino también nerviosde acero y una buena cantidad deconfianza en uno mismo. Una vez quehemos fijado el circuito integrado ensu lugar con una gota de pegamento,

6ªediciónPremiosde revistasARI 2004La Asociación de Revistas de Información convoca la Sexta Edición de los Premios deRevistas ARI, a la excelencia editorial, dirigidos a publicaciones y profesionales quedesarrollen una labor en el medio revistas dentro del ámbito nacional.

SOLICITAR LAS BASES EN:Asociación de Revistas de Información (ARI)Teléfonos: 91 360 49 40 • Fax: 91 521 12 02E-mail: [email protected] www.revistas-ari.comPlaza del Callao, 4, 10º A (Palacio de la Prensa). 28013 Madrid

debemos coger el soldador y haceraquello que normalmente tratamosde evitar a toda costa: en lugar desoldar los distintos terminales del cir-cuito integrado a sus correspondien-tes puntos de la placa, soldaremostodos los terminales juntos. Esto sedebe hacer lo más rápidamente posi-ble, de manera que el componente nollegue a alcanzar una temperaturademasiado elevada. Una vez que estegran cortocircuito presente en el cir-cuito integrado se ha enfriado, pasa-remos una malla de desoldar a lolargo de los terminales, e iremos reti-rando el exceso de estaño. De nuevotendremos que tener cuidado en nodar demasiado calor al circuito inte-grado. Por último, nos equiparemoscon una lente de aumento, que dis-ponga de una buena luz, y con unmultímetro. Usando este último veri-ficaremos que todos los terminaleshan sido soldados correctamente yque no hay ningún cortocircuito pre-sente entre cada terminal y sus ter-minales vecinos. Una vez que el cir-cuito integrado TUSB 3210 ha sidosoldado correctamente a la placa decircuito impreso, el resto del montajede los componentes es relativamentesencillo. Todos los circuitos integra-dos (excepto el pequeño regulador detensión), deberán ir provistos de sucorrespondiente zócalo. Incluso elzócalo con fuerza de inserción cerodebería ir montado sobre un zócaloadicional en lugar de ir directamentesoldado sobre la placa.Cuando hayamos completado el pro-ceso de montaje y verificado e ins-peccionado la placa, podremos pasara realizar la primera prueba. Si ya dis-ponemos de una memoria EEPROMprogramada, no necesitaremos usarningún controlador para Windows. Sien este momento conectamos el pro-gramador al puerto USB del ordena-dor, el gestor de dispositivos nosdebe presentar a nuestro programa-

dor como un dispositivo compatibleHID. En este momento ya estamoslistos para programar nuestro primermicrocontrolador.Si no se ha montado ninguna memo-ria EEPROM serie, el programainterno del programador debe vol-carse por medio del puerto USB. Elcircuito integrado TUSB 3210 arrancael propio cargador de registros, con loque Windows reconoce el nuevo dis-positivo. A partir de este momento escuando necesitaremos el controladorde dispositivos de la casa Texas Ins-truments. Este controlador (llamadoTI Apploader Driver, es decir, Contro-lador TI Aploader), no se suministracomo parte del disco que proporcionaElektor, ni se puede descargar de supágina web. Sin embargo, sí que sepuede obtener, de manera gratuita,de la página web de TI, www.ti.com.Seleccionaremos el directorio quecontiene el fichero TUSB3210.inf einstalaremos el controlador, para locual descargaremos el fichero Aploa-der.sys y lo copiaremos en el mismodirectorio.Por último, se nos preguntará por laubicación del directorio que contieneel programa de trabajo e introducire-mos el camino donde se encuentra elfichero TUSB3210.bin. Este ficheroserá copiado de manera automáticaen el directorio /System32/drivers,junto al fichero Aploader.sys. Si sevuelve a conectar ahora el progra-mador, el controlador enviará el pro-grama a ejecutar desde el fichero/System32/drivers/TUSB3210.bin.Después de un breve retardo, elcódigo cargado comenzará a ejecu-tarse sobre el programador. En esemomento, el programador será enu-merado de nuevo como un disposi-tivo compatible HID.

(020336-1)

LISTA DEMATERIALES Resistencias:R1 = 1k5R2 = 470ΩR3,R6 = 180kR4,R5,R9-R13 = 10kR7,R8 = 100kR14,R15 = 2k2

Condensadores:C1,C2,C12,C13 = 33pFC3,C4,C5,C10,C13 = 100nFC6 = 10 µF condensador electrolítico de

16 V radialC7,C9 = 47 µF condensador electrolítico

de 16 V radialC8 = 1nF

Semiconductores:D1 = Diodo Led RojoD2 = 0A5 o 1N5817 (Farnell # 573-097)D3,D5,D7 = 1N4148D4,D6 = BAT43IC1 = TUSB3210PMIC2 = LP2950CZ-3.3 o LE33CZ (Farnell #

302-4568)IC3 = MAX734CPIC4 = 74LS04IC5 = 24LC64IC6 = Zócalo ZIF (con ranuras amplias)T1,T2,T4,T5,T8 = BS250T3,T6,T7,T9 = BS170

Varios:K1 = Conector para USB “B”, en ángulo

recto para montaje en placa de circuitoimpreso

K2 = Conector tipo “pinheader” de 6terminales

K3 = Conector tipo “pinheader” de 5terminales

L1 = Bobina de choque en miniatura de18 µH

X1,X2 = Cristal de cuarzo de 12 MHzPCB, Placa de Circuito Impreso,

disponible a través de Servicio deLectores

Disco con los ficheros del proyecto parael ordenador y los ficheros con elcódigo fuente, con código de pedido020336-11. También se puedenobtener a través de la descarga gratuitade nuestra página web.

elektor 18

Microcontroladores de la casa Atmel :

89C1051, 89C2051, 89C4051,90S1200, 90S2313, 89C51, 89C52,89C55, 89LV51, 89LV52, 89LV55,89S53, 89S8252

Memorias EEPROMs:

24xx00, 24xx01, 24xx02, 24xx04,24xx08, 24xx16, 24xx32, 24xx64,24xx128, 24xx256, 24xx512

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283 284 285 286

287 288 289 290

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COMPLETATU COLECCIÓN

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El III Congreso Internacional deTecnología Móvil e Inalámbricase consolida como referente encuanto a nuevos desarrollos ysus aplicaciones.

eMobility 2004®, III CongresoInternacional de TecnologíaMóvil e Inalámbrica, reunirádel 10 al 12 de noviembre enel Centro de ConvencionesNorte de IFEMA, y dentro delmarco de SIMO TCI, a los prin-cipales actores del mercado dela movilidad.

El Congreso se afianza en sutercer año de celebracióncomo punto de referencia paralos profesionales del sector,que encuentran en eMobility elforo ideal para el intercambiode conocimientos y experien-cias relacionadas con la tec-nología móvil, así como suaplicación en diferentes secto-res de la economía.

eMobility 2004 contará conimportantes novedades que per-mitirán que los asistentes perci-ban de manera práctica las ven-tajas que las tecnologías móvi-les e inalámbricas suponen enel mercado profesional. Coneste objetivo, eMobility 2004 seha estructurado entorno a gran-des bloques:- Sesiones horizontales, quese dividirán en los apartados deseguridad, aplicaciones para elusuario final, infraestructuras yaplicaciones empresariales. Enestas sesiones se darán citatodos los actores que estántomando parte en el desarrollode la tecnología: fabricantes,desarrolladores y usuarios pro-venientes de sectores comoadministración pública, con-sumo, banca, educación, inte-gración de discapacitados, edu-cación, logística o sanidad.- Exposición comercial, quereunirá a los actores que están

tomando parte en el desarrollode estas tecnologías: provee-dores de infraestructuras, fabri-cantes, desarrolladores, etc.- DeMobility es otra de lasgrandes apuestas en la nuevaedición del Congreso. En unespacio de 400 m2 y en unentorno realista, se expondránfísicamente las aplicacionesempresariales de las tecnolo-gías móviles e inalámbricasque ya están disponibles eincluso funcionando. DeMobi-lity contará con escenariosinalámbricos como un hospital,un hotel, un banco o un alma-cén entre otros.- CafeMobility: Un recinto enel que se combinan el área dedescanso y café, donde el con-gresista dispondrá de equipa-miento y ancho de banda sufi-ciente para poder trabajardurante la jornada. IFEMA y Tech Events, organi-zan por tercer año consecutivoel Congreso Internacional de

Tecnología Móvil e Inalám-brica, eMobility, que en pala-bras de Alfonso Acebal Neu,consejero delegado de TechEvents, “ofrece una respuestaprofesional a las necesidadesdel sector, combinando, el des-arrollo de seminarios, confe-rencias, charlas magistrales ydemostraciones de productocon la exposición comercial através de stands”.

Después del éxito de las dosprimeras ediciones del Con-greso, y de que en el segundoaño se aumentara en un 100%el número de empresas exposi-toras, la organización ha pre-visto un aumento de un 50%tanto en asistentes como expo-sitores.

III Edición Premios eMobilityEste reconocimiento a las empre-sas o instituciones que apuestandecididamente por las tecnolo-gías móviles e inalámbricas y

están poniendo en marcha ini-ciativas en este sentido. Las cate-gorías que serán premiadas esteaño serán: - Premio a la empresa o institu-ción pública o privada que hayadesarrollado o contribuido aldesarrollo de una o varias apli-caciones móviles y/o inalámbri-cas con un fin de carácter emi-nentemente social- Premio a la pequeña empresaque haya desarrollado o contri-buido a desarrollar una o variasaplicaciones móviles y/o ina-lámbricas que hayan ayudadode manera significativa a crearvalor para alguna compañía oinstitución. - Premio a la empresa españolaque haya apostado decidida-mente por la tecnología móvily/o inalámbrica creando valorpara sus usuarios o clientes. - Premio a la institución u orga-nismo público o privado quehaya desarrollado o contribuidoal desarrollo de una o varias

elektor 20

ias noticias noticias noticias noticias noticias noti

eMobility 2004® mostrará la aplicación práctica de la movilidad en el mundo profesional

La tecnología móvil aplicada al mundo profesional.

elektor 22


aplicaciones móviles y/o ina-lámbricas que hayan ayudado amejorar las condiciones de vidade los ciudadanos.

Las candidaturas se aceptaránhasta el 22 de octubre de 2003.

Sobre eMobilityeMobility es el Congreso Internacional deTecnología Móvil e Inalámbrica de refe-rencia en nuestro país. Organizado porIFEMA y Tech Events desde 2002, eMobi-lity reúne a los actores más importantesdel mercado de la tecnología móvil e

inalámbrica así como a empresas e institu-ciones pioneras en la implantación deéstas. En sus dos ediciones anteriores, másde 400 empresas han colaborado coneMobility y más de 2.400 asistentes hanacudido a las sesiones paralelas y la expo-sición comercial.

Para más información:FUNCORP CONSULTINGGustavo HigesTfno: 91 702 09 11Email: [email protected]

La familia SC802 protege a losproductos portátiles alimentadospor baterías de litio-ión / litio-polí-mero de posibles sobrecargasSemtech Corp., empresarepresentada en España porAnatronic, S.A., anuncia ladisponibilidad de la serieSC802 de IC cargadores debatería litio-ión / litio-polímero.Los dos nuevos dispositivos secaracterizan por un temporiza-dor de carga programable y unsensor de entrada de voltaje determistor que permiten a los dise-ñadores programar funciones definalización de carga para pro-teger productos portátiles defallos en las baterías.Los diseñadores de productosportátiles pueden programar elcargador SC802 para finalizarla carga automáticamente des-pués de cualquier espacio detiempo de hasta seis horas.El sensor de entrada de termis-tor puede leer cambios de vol-taje que indican condiciones tér-micas cambiantes y puede fina-lizar la carga cuando estascondiciones superan los rangosprogramados.

Al igual que el resto de IC carga-dores de batería, el SC802detecta automáticamente los nive-les de voltaje en una batería e ini-cia una corriente de pre-cargapara baterías completamente des-cargadas con menos de 2.8 V depotencia o una corriente de cargarápida para baterías con nivelessuperiores a 2.8 V. Una vez que la batería alcanzael 70% de capacidad, lacorriente se reduce mientras el vol-taje permanece constante, hastaque la batería está cargada total-mente. Cuando la carga se hacompletado, el SC802 se quedaen un modo ‘mantenimiento’ paragarantizar que la batería perma-nece con toda su capacidad alconectar un adaptador de carga.El SC802 se caracteriza por unrango de voltaje de entrada de14 V que elimina la circuitería deprotección adicional requeridapor otros cargadores de 5 V en elcaso de fallo de los adaptadores. El nuevo IC cargador se encuentradisponible encapsulado MLP (4 x4 x 0.9 mm) libre de carga quees ideal para teléfonos celulares,teléfonos inteligentes y PDA.

IC cargador de batería con temporizador de carga redundante

EPSON, empresa representadaen España por Anatronic,S.A., introduce el S1C33L05que, basándose en el núcleoRISC C33 de 32 bit, se carac-teriza por 8 kB de RAMinterna, un USB1.1 periférico,interface MMC y un convertidorA/D de 10 bit. El controlador LCD integradocon 40 kB de VRAM interna,que también puede ser utilizada

como memoria de sistema,soporta displays LCD monocro-mos y color con resolucionesQVGA de hasta 4 bpp. Si lamemoria SDRAM externa se usapara ampliar el buffer de dis-play del controlador LCD, esposible alcanzar una intensidadde 16 bpp.La memoria externa (SDRAM,SRAM, DRAM o Burst ROM) sepuede incorporar al microcon-

trolador mediante un bus dedirecciones / datos con señalesde selección de chip. Hastasiete periféricos se pueden pla-nificar directamente en el espa-cio de memoria. El núcleo C33 ofrece funcionali-dad DSP, usando la instrucciónMAC (multiplicación y acumula-ción) interna. Esta característicapermite un proceso rápido delos algoritmos que suelen ser

requeridos por aplicaciones mul-timedia. La integración del controladorLCD ofrece una solución de bajocoste, pequeñas dimensiones yelevado rendimiento para dis-positivos hand-held, equiposPDA y sistemas de display decapacidad media.Optimizado para aplicacionescon batería, el S1C33L05 ofre-ce muy bajo consumo en modo

MCU de 32 bit con controlador LCD color y USB 1.1

El SC802 protege a los productos portátiles.

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‘run’ y ‘sleep’, aumentando losperiodos stand-by y operativospara equipos móviles. Con laflexibilidad del esquema deexpansión de memoria, la capa-cidad de sistema se puede esca-lar en función de los requeri-mientos de aplicación.El entorno de desarrollo parael S1C33L05 incluye un com-pilador C y un In-Circuit-Debug-ger fácil de usar que permitena los diseñadores comprobar ydepurar el código de pro-grama en el propio sistema.Las tarjetas de desarrollo tam-bién poseen un display LCD yun conector USB.

elektor 24


La introducción de servicios detelefonía con tecnología UMTSrequiere una supresión ade-cuada de su frecuencia de 2.1GHz para Bluetooth, que operaa 2.4 GHz. Por estos motivos,EPCOS, empresa representadaen España por Anatronic,S.A., anuncia el filtro SAWB7766 que supone una magní-fica alternativa a los filtros cerá-micos multicapa en aplicacionescon teléfonos móviles. El filtro, que mide 2.5 x 2.0 mmcon una altura de inserción de

0.8 mm, tiene una salida balan-ceada y está optimizado parauso con chipsets Bluecore de CSR. La pérdida de inserción típica enla banda de paso de 2400 a2483.5 MHz es de 3 dB, mien-tras que la atenuación de labanda UMTS alcanza los 40dB. Además, la impedancia desalida balanceada de 50 _ sim-plifica el diseño de circuito.El nuevo filtro SAW está espe-cificado para un rango de tem-peratura operativa de -40 a+85 °C.

El ZX5T2E6 aumenta la capa-cidad de gestión de potenciaZetex, empresa represen-tada en España por Ana-tronic, S.A., anuncia el lan-zamiento de uno de los pri-meros productos con procesobipolar Generation 5, elZN5T2E6, un transistor PNPque eleva las prestaciones decomponentes con encapsu-lado SOT23-6 miniatura, lo-grando una capacidad degestión de potencia de 70 W.Destacando por el bajo vol-taje de saturación de Gene-ration 5, gracias a una re-ducción de la resistencia, el

ZX5T2E6 ofrece alos diseñadores unasolución eficientepara carga de bate-ría, conversión DC-DC y tareas genera-les de gestión depotencia. Este transistor PNPde 20 V destaca porun Vce(sat) máximode -130 mV para unRsat de 31 m_ ypuede soportar una

Filtro SAW para Bluetooth

Nuevo transistor PNP compacto

Basado en elnúcleo RISC C33

incluye entreotras muchas

cosas un USB1.1.

El B7766 supone una alternativa a los filtros cerámicos multicapa.

corriente continua de colec-tor de 3.5 A. Su elevadacapacidad hFE también ayu-da a minimizar los requeri-

mientos del drive, logrando,por ejemplo, que la ganan-cia a 1 A sea al menos 300. Esta última incorporación a la

gama ‘Miniature PackagePower Solutions’ de Zetextiene un footprint de 3 mm_ yuna altura off-board de 1.45

mm del encapsulado SOT23-6 para ayudar a los diseña-dores a optimizar el tamañode tarjeta.

cias noticias noticias noticias noticias noticias noti

Permite operación ‘manos libres’con dispositivos personales Blue-tooth en vehículosAtmel Corporation, empresarepresentada en España porAnatronic, S.A., y Parrot, S.A.,anuncian la disponibilidad delChipset de Gestión de Comuni-cación de Automoción Parrot4,que es el resultado de una cola-boración entre ambas compa-ñías, dirigida al diseño y produc-ción de IC multiservicio leading-edge para uso móvil, incluyendoaplicaciones de automoción.

El Parrot4 de bajapotencia soporta fun-cionalidades GSM/ GPRS, Bluetoothy GPS, así comoCODEC analógicosde alta especifica-ción y un DSP 50MIPS para micrófo-nos y altavoces.

Nuevo chipset Parrot4 para aplicaciones inalámbricas multiservicio en entornos móviles

GSM/GRPS,Bluetooth y GPS

en un chip.

elektor 26


El disco Flash en estado sólidoIDE 4000 reemplaza drives dedisco duro en formatos 1.8 y2.5” con capacidades de hasta4 GigabytesM-Systems, empresa repre-sentada en España por Ibé-rica de Componentes,S.A., anuncia el lanzamientode su nuevo disco Flash enestado sólido, el IDE 400,que ofrece la solución dememoria basada en Flashmás asequible para los mer-cados de telecomunicacio-nes, seguridad pública ytransporte. Con un interface ATA en estu-ches de 1.8 y 2.5” y capaci-dades de hasta 4 Gigabytes, elIDE 4000 responde a la ten-dencia de estos mercados, ofre-ciendo formatos más pequeñosy soluciones alternativas a losdrives de discos duros conven-cionales.Los sistemas encontrados enlos sectores de telecomuni-caciones, seguridad pública

La mayor capacidad del mundoPretec Electronics Corp., em-presa representada en Españapor Ibérica de Componentes,S.A., anuncia su tarjeta PC ATAFlash de 8 / 16 GB tipo II (5.0mm) de elevado rendimiento,que establece un nuevo récordpara este tipo de dispositivos.Entre las múltiples aplicacionesde la nueva tarjeta PC ATA

Flash, destacan instrumentos,servidores de red, sistemas deinformación y cámaras digitalesde alta resolución, que necesi-tan gran capacidad de alma-cenamiento para cumplir losrequerimientos de elevada rapi-dez en el proceso de datos. La tarjeta PC ATA Flash de 8 /16 GB de la serie Cheetah estotalmente compatible con ATA

/ True IDE y opera en plata-formas de 5 y 3.3 V. Con velo-cidades de lectura de 13Mbps y de escritura de 12Mbps, la nueva tarjeta se con-vierte en dispositivo PC Flashmás rápido del mercado. El rango de capacidades de16 MB a 16 GB hace que laintroducción de la tarjeta PCATA Flash de 8 / 16 GB sea

la mejor respuesta a la cre-ciente necesidad de un alma-cenamiento de datos demayor densidad y elevadavelocidad en productos y sis-temas leading-edge. Pretec también ha anunciadola tarjeta CF de 12 GB, queaumenta su capacidad un 300por ciento con respecto a cual-quier producto del mercado.

Tarjeta PC ATA Flash de 8 / 16 GB

El Chipset Parrot4 es el núcleo delas innovaciones en telemática abordo de vehículos, ofreciendo ala industria de la automoción unasolución on-chip modular, fiabley económica para dispositivoselectrónicos en vehículos.Diseñado para su inclusión enlas líneas Parrot de kits de

manos libres Bluetooth sin insta-lación para vehículos, el nuevochipset permite el control inalám-brico de los teléfonos móviles. ElParrot4 se incluirá en las nuevasplataformas de Parrot CK3100,CK3300 y CK3500.El chipset ha sido fabricadousando la tecnología CMOS de

Atmel, que maximiza las presta-ciones y minimiza el consumode potencia (13 µA en modostandby y entre 10 y 100 mA enmodo operativo). El Parrot4, que incluye un núcleoDSP embebido, es un ejemplo dela estrategia SiliconCITY de Atmelpara desarrollo y soporte ASIC.

Para más información:Anatronic, S.A.Tel: 913660159Fax: 913655095E-Mail: [email protected]

Discos de estado sólido de hasta 4 Gigabytes.

y transporte requieren unatecnología fiable. El IDE 400ofrece una alta integridadde datos, cumpliendo conNEBS level-3, y opera enaltitudes elevadas, así comocon shocks y vibraciones enrangos de temperatura in-dustrial.Además del ahorro en los cos-tes de mantenimiento en com-paración con un drive dedisco duro mecánico, el IDE400 también mejora el nivel(y márgenes) total para pro-ductos que integran estenuevo producto.Al igual que las otras líneasIDE y SCSI de M-Systems, elIDE 4000 es un disco Flashen estado sólido state-of-the-art diseñado para un reem-plazo de discos duros mecá-nicos y soporta entrada /salida programada (PIO) ymodos de transferencia dediscos duro de acceso directode memoria (DMA).

Solución de almacenamiento basada en Flash para telecomunicaciones, seguridad pública y transporte

La aparición de cámaras digi-tales de alta resolución y elcreciente número de dispositi-vos multimedia han provocadoque las tarjetas de memoriadeban tener una capacidadmucho mayor.Transcend Information Inc.,empresa representada en Es-paña por Ibérica de Com-ponentes, S.A., anuncia elaumento de la capacidad desus tarjetas Secure Digital (SD)45X hasta 1 GB, lo que supo-ne la mayor capacidad decualquier tarjeta SD del mundo. Con esta tarjeta SD de ele-vada capacidad, se puedealmacenar más de trece milfotografías JPEG con resolu-

ciones de 640 x 480píxeles. También se pue-den registrar seis horasde vídeo MPEG 4 enesta tarjeta SD con eltamaño de un sello. A diferencia de otros fa-bricantes, Transcend in-siste en usar sólo chipFlash NAND SLC (Single-Level-Cell) que tienen unasuperior velocidad de es-critura, menor consumode potencia y mayor du-ración en comparacióncon tarjetas Secure Digitalrealizadas con chip MLC(Multi-Level-Cell). Además, esta tarjeta SD45X Ultra Performance

puede alcanzar una ve-locidad de lectura dede hasta 7.7 MBps yuna velocidad de escri-tura de hasta 6.8 Mbps.Por lo tanto, se con-vierte en la mejor elec-ción para cámaras digi-tales y otros dispositivoshandheld.

Para más información:Ibérica de Componentes, S.A.Tel: 916587320 Fax: 916531019 www.ibercom.net E-mail:[email protected]

La disponibilidad de estos dis-positivos de elevada densidadofrece soluciones de almace-namiento de datos para drivesFlash USB, productos digitales,reproductores MP3, cámaras yteléfonos celulares de tercerageneraciónSTMicroelectronics anuncia ladisponibilidad de sus produc-tos de memoria Flash NANDde 1 GB y 512 MB, que sonlos primeros dispositivos delcatálogo de Flash NAND dela compañía. Las NAND1G yel NAND512 se presentan enversiones de 1.8 y 3 V. Las aplicaciones de las memo-rias Flash NAND son funda-mentalmente los SistemasMultimedia en los que se es-pera un gran crecimiento para2004. Las memorias FlashNAND cumplen las necesida-des de productos de pequeñotamaño, de elevada densi-dad, que requieren grandescantidades de memoria dealmacenamiento de datos,tales como dispositivos de al-macenamiento masivo paracámaras digitales, reproduc-tores MP3, PDA y teléfonos

celulares de tercera genera-ción (3G). Los productos NAND1G yNAND512 ofrecen un rendi-miento de datos muy elevado,un factor esencial en aplica-ciones de almacenamiento ma-sivo, junto con elevada den-sidad, rapidez de escritura ybajo consumo, característicasdemandadas por los equiposportátiles. Las nuevas memorias se en-cuentran disponibles en dosversiones para fuentes de ali-mentación de 3.0 (NAND01GW3A, NAND512W3A) y 1.8 V(NAND01GR3A, NAND512R3A).Las memorias NAND512 yNAND1G están organizadasen un total de 32 páginas por4096 y 8192 bloques nomi-nales, respectivamente, que sepuede leer y programar comoun todo; el tiempo de borradode un bloque es de 2 ms. Eltamaño de la página es de528 Bytes (512 + 16 libres) o264 palabras (256 + 8 libres),dependiendo de si el disposi-tivo tiene un ancho de bus x8o x16. Cada bloque está espe-cificado para 100.000 ciclos

de programa y borrado y re-tención de datos de diez años. Las líneas de dirección y lasseñales de entrada / salidade datos son multiplexadas enun bus de 8 bit, reduciendo lacantidad de pines y permi-tiendo el uso de un patillajede salida modular que haceposible actualizaciones de sis-tema para dispositivos demayor densidad sin cambiarel footprint. Cada dispositivo tiene un Pro-grama Caché que mejora el

rendimiento de ficheros gran-des. Este programa carga losdatos en una memoria caché,mientras que los datos previosse transfieren al buffer depágina y se programan en elarray de memoria.

Para más información:STMicroelectronics Iberia, S.A.Juan Esplandiú, 11, 7ºB28007 Madrid Tel: 914051615Fax: 914031134Web: www.st.com

elektor 27


Tarjeta SD 45X de 1 GB

Nuevas memorias Flash NAND de 1 GB y 512 MB

Más capacidad para cámaras digitales.

elektor 28


WiFi, ofrece servicio técnicogratuito 24 horas multilin-güe, a través de la Web,con una base de datos P+F(Preguntas más Frecuentes)muy fácil de usar, que res-ponde directamente todotipo de preguntas. El adaptador, que posee dosaños de garantía, tiene unacobertura en interiores deentre 35 y 100 metros, mien-tras que en exteriores también

puede llegar a los 100 metros,dependiendo del entorno. Otras características son rangode frecuencias de 2,412 a2,4835 GHz (Banda industrial-científica-médica), indicadoresLED (conexión y potencia) tem-peratura operativa de 0 a +40°C (almacenamiento entre -20y +60 °C), consumo de 5 VDC– USB, MTBF de 100.000horas estimadas y certificaciónCE Class B.

Acerca de Corega (www.corega-international.com – Tel: 915 591 055 Ext: 102)Corega International S.A. es una filial deCorega Holdings KK (Japón). Con su sedecentral en Chiasso (Suiza), la empresa seconstituyó en febrero de 2002 con elobjetivo de ofrecer al mercado deconsumo una gama de productos pararedes de valor añadido a través de loscanales de venta por catálogo, Internet,minorista y distribuidores.

Adaptador USB 2.0 WiFi de 54 Mbps para red inalámbricaCorega International S.A.,anuncia el adaptador USB 2.0WiFi 802.11g WLUSB2GT,que permite conectar ordena-dores e impresoras sin cablesy transmitir datos de manerasegura, usando el estándar deencriptación y seguridadWEP64 y WEP128. Esta tarjeta USB con utilidadde software para red inalám-brica, compatible con otrosequipos IEEE 802.11g y

Informática embebida high-endsin ventilador al mejor precioKONTRON Modular Com-puters ha introducido la tar-jeta CPU CompactPCI CP303-V (Value Line), que se basa enlos procesadores CeleronUltra Low Voltage / Low Vol-tage (ULV / UL). Esta nuevatarjeta suplementa el móduloCP303 más complejo quealberga procesadores IntelPentium III M.Con un rendimiento escalablede 400 MHz a 1GHz, la CP-303-V ofrece una alternativaatractiva a las tarjetas basa-das en Pentium III M de supe-riores prestaciones, amplian-do la familia de productosCP303 para incluir mercadoslower-end. La CP303-V contiene un inter-face Ethernet menos, sin em-bargo, los paneles frontal ytrasero disponen de esteinterface Ethernet para comu-nicaciones de red. La memo-ria se ha reducido a 256kByte, que es más que sufi-ciente para muchas aplica-ciones embebidas. Aunque las características soncasi idénticas a las del CP303,incluyendo el nivel de soportegráfico, el CP303-V es másatractivo para aplicacionessensibles a los costes, ya quesu precio es un tercio menor.A pesar de un ancho mínimo

de 4HP, la tecnología de bajovoltaje permite al CP303-Vtrabajar con un solo heatsinkpasivo. La versión de ultra-bajo voltaje consume unmáximo de 10 W a 400MHz, haciendo posible quetodo el sistema opere sin ven-tilación activa. Los procesadores son solda-dos directamente en la tar-jeta y una memoria de hasta

512 MByte se acomoda víaun socket SODIMM de 144pines. La conectividad versá-til se mantiene con la inclu-sión de una tarjeta Compact-Flash Tipo II opcional ymódulos de transición I/Opara el cableado de la partetrasera.Las áreas de uso del CP303-V incluyen aplicaciones in-dustriales, tales como control

de actividad de producción,fabricación de máquinas yequipos, así como ordena-dores de comunicación ensistemas de información depasajeros. La CP303-V está recomen-

dado para su disposición en elencapsulado CP-Pocket deKontron para sistemas Com-pactPCI, ya que supone unaalternativa a los ordenadores

KONTRON presenta la primera tarjeta CPU de su línea CompactPCI 3U

Informática embebida high-end al mejor precio.

DIN rail compactos en aque-llos segmentos de mercadodonde existe gran competitivi-dad en el precio. Además, las tarjetas intercam-biables desde el panel frontal,algo muy apreciadas por los

integradores y personal de ser-vicio en un sistema Com-pactPCI, ofreciendo mayorsofisticación y flexibilidad aprecios comparables.El nuevo CP303-V es total-mente compatible en software

con el CP303. Si una aplica-ción requiere superiores pres-taciones de proceso en elfuturo, el diseño 4HP permiteuna fácil actualización a lastarjetas CP303 y CP306 basa-das en Pentium M.

Para más información:KONTRON Embedded Computers, AG.Gobelas, 2128023 MadridTel: 917102020Fax: 917102152

Una fuente de alimentaciónsin compromisos es el sueñode todo diseñador. Con lanueva gama NV-Power,LAMBDA ha convertido estesueño en realidad. Elimi-nando las barreras, las fuen-tes de alimentación AC / DCde elevada densidad NV-Power ofrecen a los diseña-dores una solución sin pro-blemas eléctricos. La gama NV-Power se basaen un transformador planoconfigurable y emplea tecno-logía Multiple Efficiency Gain(MEG) para lograr su eficien-cia insuperable en PSU desalida múltiple. LAMBDA uti-liza rectificadores síncronosen una topología multi-reso-nante (MRT), la cual es el

núcleo del nuevo diseño ymejora en un 5% la eficien-cia respecto a métodos tradi-cionales.Los productos AC / DC sue-len usar post-reguladores‘Megamp’ y conversión endos fases. Sin embargo, lanueva topología MRT empleacontrol de bucle cerrado delas salidas principales, con-versión monofase y canalesauxiliares que utilizan post-regulación DC / DC de altaeficacia. Cada una de lassalidas está totalmente ais-lada y no existen requeri-mientos de carga mínima enlos canales de salida. La nueva topología permite eluso de inductores y compo-nentes más pequeños. Las

elektor


El MBI1009 está especialmenteindicado para aplicaciones confuentes de luz RGB-mixedMacroblock, empresa represen-tada en España por Lober, S.A.,anuncia el lanzamiento de unnuevo driver LCD RGB de trescanales con color controlable. El MBI1009 no sólo ofrece a losdiseñadores tres canales de salidade corriente constante para dirigirLEDs RGB, sino que tambiénpuede implementar diferentescorrientes para ajustar la corrientede salida en cualquier momento.Los LEDs RGB, por lo tanto, pue-den variar entre 250 colores.El nuevo driver dota de unamplio control de color e intensi-dad a dispositivos electrónicosportátiles, tales como PDA, MP3,

teléfonos móviles o paneles fron-tales de PC. Con el MBI1009, los diseñado-res de sistemas pueden controlarlas variaciones de color paracumplir los requerimientos decada aplicación. Por ejemplo,los colores de la iluminación decualquier dispositivo electrónicopueden cambiar siguiendo auna melodía musical, los ele-mentos de un panel puedenvariar su color según vibracionesmecánicas, o los jugadores pue-den disfrutar de feedback de ilu-minación en sus juegos.

Para más información:Lober, S.A.Tel: 913589875Fax: 913589710

Driver LED RGB de tres canales con control de color

Nueva gama NV-Power de fuentesde alimentación AC / DC

Diagrama de conexión.

ZIPPY Technology, empre-sa representada en Españapor Master Coelectrónic,S.L., anuncia sus seriesVMN/VMO-P1, VMN/VMO-03, VMN/VMO-06, VMN/VMO-10 y VMN/VMO-15de microswitches miniatura,que destacan por un meca-nismo elástico que prolongala vida operativa de los dis-positivos, activador con bisa-gra y diseño en función delas necesidades del cliente. Las nuevas series, gracias asus múltiples ventajas, estánmuy indicadas para granvariedad de aplicaciones,incluyendo joystick, videojue-gos, registradores de tiempo,aire acondicionado, procesa-dores de comida, exprimido-res, alarmas, mezcladores,máquinas trituradoras depapel y otros muchos disposi-tivos y electrodomésticos.

Las principales característicasde estas series de microswit-ches son: frecuencia mecá-nica y eléctrica de 300 y 10-

30 operaciones por minuto,respectivamente, resistenciade contacto inicial de 30mW como máximo, resisten-

cia de aislamiento (a 500VDC) de 100 MW como mí-nimo, y potencia dieléctricade AC1000 VRMS (50-60

elektor 30


Microswitches desde 0,1 hasta 5 A

mejoras en condensadorescerámicos multicapa y con-denadores funcionales depolímero orgánico hacenposible la implementación decircuitos de filtro sin inductormucho más sencillos, que dis-minuyen las pérdidas, incre-mentan la eficiencia y redu-cen el tamaño. Además, lautilización de diodos Schottkyde carburo de silicio en el cir-cuito PFC ofrece otra mejorade eficiencia del 4%, asícomo una reducción de emi-siones EMI. La gama NV-Power empleaun microcontrolador de 8 bitpara gestionar rutinas inter-nas, reemplazando a com-paradores, amplificadoresoperativos y otros compo-nentes discretos usados endiseños menos integrados.Esto logra una reducción decomponentes del 50%, quepermite un 40% más deespacio para componentesde potencia.

La construcción abierta de lasnuevas fuentes de alimentaciónfacilita su ventilación, juntocon los beneficios combinadosdel diseño MRT y MEG, quereduce un 50% la generaciónde calor y elimina la necesi-dad de heatsinks. Las fuentes de alimentaciónson productos que no dañan elmedio ambiente, ya que supe-ran las directrices ‘Energy Star’para lograr baja dispersión depotencia en modo operativo,mejorando en un 50% losresultados de otros productosdel mercado. Estos nuevosmodelos han sido diseñadoscomo una solución libre decarga y cumplen la directivaRoHS.

Para más información:LAMBDA, S.A.S.E-mail: [email protected]

Fuentes de alimentación sin compromisos.

Hz); todo ello con unas dimi-nutas dimensiones.La temperatura de almacena-miento se sitúa de -25 a +85

°C, con una humedad rela-tiva del 85%, logrando unavida de servicio de diezmillones de operaciones me-

cánicas y entre 6.000 y100.000 operaciones eléctri-cas, dependiendo del tipo demicroswitch.

Para más información:Master Coelectrónic, S.L.email: [email protected]: www.mastercoelectronic.comTel: 902420052


próximo número próximo número próximo númeropróximo mes en elektor

Mini servidor Web para Internet e IntranetUn nuevo desarrollo que añade una interface para nuestro increible-mente popular microcontrolador MSC1210 (también conocido como‘Central de Medida de Precisión’) que proporciona conectividad de red eInternet, permitiendo al procesador publicar sus propias páginas web. Como ejemplo práctico, el artículo describe una mayor temperatura permi-tiendo al usuario entrar, a través de Internet, límites de temperatura y unaalarma de dirección e-mail cuando se envía un mensaje predefinido. Porotro lado, el mini servidor web hace posible que los puertos de red pue-dan conmutarse o interrogarse, todo desde un PC conectado a internet,literalmente en cualquier parte del globo.

Otros artículos de tamaño regularAdemás de la colección de pequeños circuitos ynuestro proyecto puntero ‘mini servidor web’, tene-mos los siguientes artículos completos:– Trabajando con Active X– Medida y control a través de Internet

Circuitos de verano 2004En este número encontrará más de 50 circuitospequeños, diseño de ideas, presentación de IC,notas de aplicación, trucos de hardware y software

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Harry Baggen

El amplificador final es la fuente de potencia de todainstalación de audio. Su trabajo consiste en convertir unapequeña señal alterna en una señal potente, adecuada parapoder trabajar con unos altavoces, con una distorsión lo máspequeña posible. A lo largo de los años, desde la invenciónde los sistemas de audio electrónicos, los diseñadores se hanenfrentado a este problema aportando diferentes soluciones.Todo empezó con los amplificadores de Clase A...

amplificadores de audio, de la A a la T

ESTO ES CLASE...

Generar una gran cantidad de potencia no es una tarea sencillapara un amplificador. Para proporcionar suficiente potencia a losaltavoces conectados al amplificador es necesario realizar unaamplificación de tensión y una amplificación de corriente. Estose debe a que los altavoces tienen una eficiencia de un porcentajebastante reducido, lo que significa que necesitaremos generaruna cantidad de vatios relativamente grande, si queremos obtenerun nivel de presión de sonido adecuado en nuestro salón. En elcaso de la realización de conciertos y eventos al aire libre, serequiere bastante más presión de sonido, lo que equivale a que lapotencia necesaria pueda alcanzar fácilmente la cantidad devarios kilovatios. Para producir una amplificación de potencia enun amplificador final se han desarrollado varios conceptos en losque se utilizan transistores normales bipolares o transistores

FETs para generar señal de salida de alta calidad y/o mejorar laeficiencia de la etapa de salida. (en este caso dejamos a

un lado los amplificadores a válvulas).Cuando diseñamos una etapa de

salida el diseñador debetener en cuenta,

muy cla-

ramente, las propiedades específicas de los componentes semi-conductores que van a usarse. Si tuviésemos que trabajar contransistores bipolares o FETs "ideales" sería mucho más fácil lle-gar a construir buenos amplificadores. Por desgracia, todos loscomponentes semiconductores adolecen de una no linealidad ensus características de amplificación, lo que produce a su vez pro-blemas mayores, especialmente cuando se trata del procesa-miento de señales analógicas. Este problema se puede minimizarutilizando lazos de realimentación dimensionados adecuada-mente. También se producen otros efectos desagradables quedependen de la configuración seleccionada, como puede ser elproblema de la distorsión de cruce.Especialmente con los grandes amplificadores, la generaciónde calor es otro factor que debe tenerse muy en cuenta. Estonos puede llevar a efectos a térmicos de gran alcance, talescomo descontrol de la configuración de la corriente de reposoy la distorsión térmica de modulación.Los amplificadores finales están clasificados normalmente deacuerdo a la configuración de su etapa de salida. Esta confi-guración determina en gran medida su eficiencia y su calidad,y la etapa de salida es donde tiene lugar la verdadera amplifi-cación de potencia.

Las distintas configuraciones de amplificadores que puedendiseñarse utilizan letras del alfabeto, aunque dichas

letras no dicen nada sobre cómo trabajandichos amplificadores. Así, todo

empieza con la primeraletra del alfabeto.

33

Un poco más de ruido, una gran cantidad de potencia adicionalPara mucha gente, la cantidad de potencia que un amplificador puede producir es un factor impor-tante a la hora de juzgar sus características (¡Ah!, ¿su amplificador le proporciona 2 x 40 vatios?, ¡elmío da 2 x 70!). Pero en la práctica, la potencia sólo juega un papel de menor importancia.

Podemos generar una gran cantidad de ruido con tan sólo aumentar un poquito la potencia. Si utili-zamos un conjunto de altavoces que puede proporcionar un nivel de presión de sonido de 86 dB con1 vatio (lo cual es un valor que establecen frecuentemente los fabricantes en las especificaciones delos altavoces), este mismo sistema podría trabajar con 90 dB con tan sólo 2,5 vatios. Con 25 vatiostendremos potencia suficiente para alcanzar los 100 dB. Esto ya es una potencia bastante más sería(y también más perjudicial para nuestros oídos).

Nuestros oídos perciben cada incremento de 6 dB en el nivel de presión de sonido como si se hubie-se doblado el nivel de volumen de dicho sonido, pero esto requiere a su vez un incremento de lapotencia en un factor de 4. Esto significa que si realmente queremos disponer de un amplificadorfinal más grande, con más potencia de la que actualmente tiene, necesitaremos un amplificador quesea capaz de proporcionar, como mínimo, cuatro veces la potencia actual, para que notemos unadiferencia apreciable.

Clase AVamos a comenzar con la configuración más sencilla, el amplifi-cador final de Clase A, el cual es una de las mejores configura-ciones que podemos utilizar para reproducción de audio de altacalidad. En su forma más básica, esta configuración puedeimplementarse utilizando un seguidor de emisor estándar (verFigura 1). La corriente de reposo a través del transistor es igual ala corriente de salida de pico en alterna (AC), lo que significaque el transistor está alimentado a la mitad de su rango de trabajoy sencillamente conduce más o menos corriente en función deuna corriente alterna de control. La eficiencia de este amplifica-dor es bastante baja: de un 25% con una amplitud de salidamáxima, e incluso menos con niveles bajos de señal. Podemosmejorar la eficiencia utilizando un diseño con alimentación simé-trica que utilice dos transistores. Pero incluso en este caso, la efi-ciencia más alta que se puede alcanzar es tan sólo del 50 %.

Clase BLa configuración de un amplificador en Clase B utiliza dostransistores, cada uno de los cuales conduce durante exacta-mente la mitad de un ciclo de la señal de entrada (ver Figura2). En el estado de reposo, no circula ninguna corriente a tra-vés de los transistores. La eficiencia de una etapa de salida enClase B esta próxima al 78%, pero la principal desventaja deesta configuración es la "distorsión de transferencia" que seproduce cada vez que la carga debe transferir señal de untransistor al otro. Esto nos lleva al problema de la distorsiónde cruce, el cual produce una degradación bastante audible dela forma de onda de la señal.Para solucionar este problema, los amplificadores en Clase Ay los de Clase B se pueden combinar para producir amplifica-dores en Clase AB. Esta nueva configuración equivale a unaconfiguración en Clase B en la que se permite que circule unapequeña corriente de reposo a través de los transistores, loque provoca que la etapa de salida se comporte como si traba-jase en Clase A con niveles bajos de potencia. Esta aproxima-ción se utiliza actualmente de varias formas en una gran can-tidad de amplificadores finales. La eficiencia de esta nuevaconfiguración permanece aproximadamente igual a la deClase B.

Clase G y H¡Alto, un momento! ¿No nos estamos saltando algunas clasesde amplificación? Claro que sí, pero lo hemos hecho a propó-sito. Las Clases C, E y F también existen, pero actualmentesólo son adecuadas para amplificaciones con alta frecuencia,lo que significa que, más o menos, quedan fuera del objetivoinicial que nos propusimos en este artículo. Por otra parte, losdiseños de amplificadores en Clase D son tan diferentes delos amplificadores en Clase A y Clase B que hemos decididotratarlos de manera separada. Por todo esto, nos van a permi-tir que echemos en primer lugar una pequeña ojeada a losamplificadores de Clase G y H, los cuales tienen una caracte-rística importante en común. Dicha característica es que enambas clases, la tensión de alimentación se ajusta de acuerdoal tamaño de la señal de salida. En una configuración enClase G (ver Figura 3), la tensión de alimentación se ajusta demanera continua, para adaptarse a la amplitud deseada de laseñal de salida. Este "seguimiento" de la tensión de alimenta-

elektor 34

RL

+UB

+UB

0

040102 - 11

RL

+UB

-UB

+UB

-UB

040102 - 12

+UB

-UB

RL

+UB var

-UB var 040102 - 13

Detección de Señal

Fuente de Alimentación Enganchada

RL

040102 - 14

Electrónicade control

UB2

UB1

UB1

UB2

Figura 1. Unamplificador de

Clase A tiene muybaja eficiencia,

pero está totalmentelibre de distorsión

de cruce.

Figura 2. En unaconfiguración en

Clase B cadatransistor conduce

durante la mitad deun ciclo de la onda

senoidal. En estemodelo de

amplificador elproblema aparece

en las cercanías delpunto de paso por

cero.

Figura 3. Losamplificadores en

Clase G utilizan unafuente de

alimentaciónenganchada cuya

tensión se ajustacontinuamente para

adaptarse a laamplitud de la señal.

Figura 4. Losamplificadores enClase H se limitan

ellos mismos aconmutar entre

varias fuentes detensión diferentes

(en este caso dos).

ción se puede implementar relativamente fácil utilizando lasfuentes de alimentación modernas conmutada aunque, claroestá, también es importante disponer de un buen circuitoregulador que permita que la tensión de alimentación res-ponda suficientemente rápido a los cambios de la amplitud enla señal generada por la etapa de salida.En una configuración en Clase H (ver Figura 4), lo que sucedees esencialmente lo mismo que en una configuración en ClaseG, excepto en el detalle de que la tensión de alimentación seconmuta entre diferentes niveles de tensión distintos (normal-mente dos) en lugar de realizar una variación continua. Estopermite que la disipación de la etapa de salida se pueda reducirde manera considerable, especialmente cuando estamos traba-jando con grandes cantidades de potencias de salida.

Clase DCon una configuración de amplificador en Clase D, la letra“D”no tienen nada que ver con algo como "digital" (esto es tansólo una coincidencia). Este tipo de amplificador hace referen-cia a un amplificador de conmutación que utiliza modulaciónde ancho de pulsos (ver Figura 5). La señal de entrada se com-para con una forma de onda triangular y la señal provenientedel comparador conmuta la etapa de salida para trabajar conuna tensión de alimentación positiva o negativa.

Esto se hace utilizando frecuencias de conmutación de valo-res muy elevadas, normalmente 10 veces, como mínimo, másaltas que el ancho de banda de audio (lo que significa unvalor de 200 kHz o superior).Con esta forma de modulación, el ancho de pulsos dependedel nivel de la señal de entrada. Si colocamos un filtropaso/bajo después de la etapa de salida, la señal de ancho depulsos es integrada y lo que queda es una señal analógica conla misma forma que la señal de entrada pero, por supuesto,amplificada.Como la etapa de salida sólo tiene que conmutar, su eficienciaes muy elevada. Sin embargo, también existe un ciertonúmero de desventajas en este comportamiento. Es bastantemás difícil conseguir que la forma de onda de la señal estélibre de distorsión, por lo que se requiere un filtro de salidarobusto y se tienen que tomar medidas más drásticas paralimitar la radiación de interferencias. Para una amplificacióncon baja distorsión siempre es necesario utilizar un lazo derealimentación negativa (analógico o digital).

Clases S y TAunque el principio de funcionamiento de un amplificador enClase D tiene ya una antigüedad de varias décadas, nunca llegóa ser considerada una aplicación de alta fidelidad verdadera-

elektor 35

+UB

-UB

040102 - 15

RL

Generador de Onda

Triangular

ComparadorInversor

040102 - 16

Recuperación del Ciclo de Muestreo

Borrado del Ciclo de Datos

Conversión a Alta Velocidad

de Muestreo

Generación de Reloj Maestro

S-TACT

Generación de Pulso de Audio

de Alta Precisión

Control de Altura de Pulso

Control de Altura de Pulso

Pulso de Audio de salida

Entrada de Datos

NuméricaControlador de

Pulso de Alta Potencia

Conversión de Datos

a PLM

Figura 5. Unamplificador deClase D estáformado por unmodulador deancho de pulso conuna etapa de salidade potencia y unfiltro paso/bajo.

Figura 6. Diagramade bloques de unamplificadorMaster-S de la casaSony.

mente establecida. Esto se debió principalmente a la distorsiónexcesiva y a las fugas de los componentes semiconductoresbuenos (transistores FETs de potencia rápidos). Mientras tanto,distintos fabricantes han desarrollado variantes de este tema y,en muchos casos, les han dado su propia designación. Así, porejemplo, la casa Crown llegó a desarrollar su amplificador enClase I; mientras que la casa Sony desarrollo su tecnología S-Master; y la casa Tripath diseñó su amplificador en clase T. Pordesgracia, la graciosa secuencia alfanumérica ha sido abando-nada en favor de las distintas designacioones generadas por losfabricantes específicos. En su tecnología S-Master, la casaSony combinó distintas técnicas para conseguir obtener unaconfiguración de amplificador en Clase D adecuado para apli-caciones de alta fidelidad doméstica. En este caso, el procesode convertir la señal entrante en su correspondiente señal deancho de pulso, se denomina "modulación por longitud depulso complementario” (C-PLM, del inglés “complementarypulse length modulation”). Se puso una atención especial en lasupresión de pequeños picos esporádicos. Esto se consiguió uti-lizando una señal de reloj extremadamente precisa y un circuitodenominado “clean data cycle” (es decir, “borrado del ciclo dedato”), que corrige el posicionamiento de los pulsos de salida sifuese necesario (ver Figura 6).El método utilizado para implementar el control de volumenes verdaderamente una característica poco habitual del com-portamiento de la casa Sony. En un diseño de amplificadornormal en Clase D, la forma de onda de pulso completo estasiempre presente en la salida, con una amplitud comprendidaentre 50 y 100 V pico a pico. Con señales de salida muypequeñas en particular, es muy difícil eliminar completamentetodas las componentes residuales de la forma de onda depulso proveniente de la señal filtrada. En el diseño de la casaSony, el volumen se regula a través del ajuste de la tensión dealimentación para la etapa de salida. Esto evita que cualquierinformación pueda llegar a perderse con niveles de señalbajos. Esta técnica tiene un rango efectivo de 50 dBs.Otra compañía diferente, Tripath, ha desarrollado una técnicaque, de acuerdo con ellos, combina la calidad de una señal de unamplificador en Clase A con la eficiencia de los amplificadoresen Clase AB (en torno al 80 ó 90%). Esto se hace utilizando unacombinación de una circuitería analógica y digital, junto conalgoritmos digitales que modulan la señal de entrada utilizandoformas de onda de conmutación de alta frecuencia. Los algorit-mos desarrollados por la casa Tripath han derivado de algorit-mos adaptativos y predictivos ya utilizados en sistemas de tele-

comunicación. Con el amplificador de la casa Tripath, la mayorparte de los circuitos analógicos y digitales están alojados en unúnico circuito integrado, el cual también puede incluir los tran-sistores de salida (dependiendo de la potencia). El diagrama debloques de este amplificador se muestra en la Figura 7. La señalde salida se almacena en primer lugar por medio de una etapa deentrada. A partir de aquí la señal pasa a un bloque de Procesa-miento Digital de Potencia que contiene el procesador de señal,una función de conversión digital, una conmutación de silencio(“mute”), una protección de sobrecarga y una detección de error.La etapa de salida se controla por medio de una línea lógica decualificación y los altavoces se conectan a un filtro colocado acontinuación de la etapa de salida.Gracias a sus algoritmos especiales, el procesador de unamplificador en Clase T está adaptado de manera continua ala magnitud de la señal de entrada. Con niveles bajos deentrada, la frecuencia de conmutación es bastante elevada(alrededor de 1,2 MHz). Esto tiene un efecto beneficioso en lacalidad de la señal. La frecuencia de conmutación cae demanera gradual a medida que se incrementa el nivel deentrada, de manera que se puede incrementar su eficiencia. Lafrecuencia de conmutación última alcanza su valor más bajo(alrededor de 200 kHz) cuando la salida está controlada poruna amplitud máxima. A pesar de esto, un tipo de forma deruido se aplica al pico de la señal de salida para mejorar laforma de onda de la señal. Como resultado de todas estasmedidas, el amplificador en Clase T puede proporcionar unaimpresión de sonido que recordarán los oyentes aficionados alos amplificadores analógicos de audio.

El futuroEl constante avance del audio digital ha hecho posible quepodamos encontrar últimamente alguna etapa de salida deforma digital en muchos amplificadores de gran consumo.Esto es debido a que disponen de una eficiencia más elevada,un tamaño más reducido y un coste de fabricación mucho másbajo. Es difícil estimar si estos desarrollos también llegarán aprevalecer en el reino de la alta calidad. Por ahora, tan sóloestán presentes en el mercado una pequeña cantidad de ampli-ficadores digitales de alta fidelidad. Pero si queremos inten-tarlo por nosotros mismos, podemos comenzar montando elamplificador Clarity que se describe en uno de los artículosde este número.

(040102-1)

elektor 36

Procesador de Acondicionamiento Adaptativo de la Señal

Procesamiento Predictivo

Control de Silencio

Entrada del

Amplificador

Salida de

Potencia y

Lógica de

Cualificación

Detección de Fallo

Detección de Sobrecarga

Generación de Tensión

Conversión Digital

040102 - 17

Figura 7. Elamplificador ClaseT de tres caminos

es una elaboración“inteligente” del

principio defuncionamiento del

amplificador enClase D. En esteamplificador, un

procesadormonitoriza

constantemente laseñal de entrada yajusta las señalesde conmutación.

elektor 37

circuitos impresos circuitos impresos circuitos impreos

Todos los circuitos están a tamaño real (100%) excepto indicación en contra.

020336-1

(C) ELEKTOR

030403-1

030209-1

(C) ELEKTOR

Multi Programador 020336-1 (solder side) Multi Programador 020336-1 (components side)

Operador Silencioso 030209-1

Router de vías 030403-1

Amplificador Clase-TTon Giesberts

Este amplificadorde gama alta

suministra unaalta potencia, loque no significa

un diseñogrande y

complicado.Este amplificadores muy eficiente

(y compacto), y sus

característicastécnicas superan

fácilmente avarios diseños

convencionales.

Si tenemos la idea de que el amplifi-cador completamente ensambladosea tan ligero como una pluma, qui-zás debamos reconsiderar un poconuestra decisión. Después de todo, 2x 300 W de potencia real requierenuna fuente de alimentación impor-tante. Pero, éste es el único aspectodel amplificador que es comparable aotros tipos de amplificadores. Graciasal uso inteligente de la modulaciónpor anchura de pulso, este amplifica-dor es tan eficiente que podemosusar un disipador con unas dimensio-nes modestas, lo que significa que lacaja puede ser relativamentepequeña. Es más, este amplificadorno es un amplificador de anchura depulso ordinario. Este diseño, que estábajado en el excitador de audio digi-tal Tripath TA3020 Class-T, tieneunas excelentes especificaciones yentidad por sí mismo, frente a otrosamplificadores de gama alta. Si deseamás información sobre modulación deanchura de pulso en amplificadoresfinales de audio, deberá leer el artí-culo ‘Eso es clase...’.El diseño está basado en un ejemplode aplicación estándar y la referen-cia de PCB del fabricante. Esto es asíporque la placa total determina lacalidad de todo el amplificador.Junto a esto, la naturaleza de estediseño (con altas frecuencias de con-mutación y grandes corrientes)impone requisitos severos en variosde los componentes. Eso significaque en muchos sitios se utilizan

tipos especiales de condensadoreselectrolíticos y condensadores dedesacoplo. Incluso para el acopla-miento térmico entre los transistoresde salida y el disipador, los aislantesde mica o Kapton no son suficientes.En su lugar, usaremos aislantescerámicos con una fina capa devarios milímetros. El integrado tam-bién necesita dos tensiones de ali-mentación auxiliares, para lo cual seha desarrollado una placa de circuitoimpreso separada. Esta placa tam-bién incluye un retardo de encen-dido de tensión de red para el trans-formador principal y dos fusiblespara las tensiones de alimentaciónde red. Para suprimir las interferen-cias electromagnéticas (EMC), senecesitan filtros extra que se inclu-yen en las entradas y salidas. Estodebería darnos una idea de lo queesperamos, pero en la primera partede este artículo nos concentraremosen cómo trabaja el integrado Tripath.En la Figura 1 podemos ver clara-mente que el integrado consta esen-cialmente de tres secciones para cadacanal: una etapa de entrada analó-gica (amplificador inversor), una uni-dad de modulación y procesamiento, yunas etapas de excitación para losMOSFETs de potencia. El integradotambién proporciona protección contrasobre-corriente, sobre-tensión y baja-tensión y una conexión para unaseñal de silencio externa. Todo estodetermina si las salidas del amplifica-dor están activas.

Etapa de entradaLa etapa de entrada analógica estáimplementada como un amplifica-dor inversor para un dimensionadoconveniente de la ganancia y anchode banda. De acuerdo a las especi-ficaciones de los integrados, el nivelde señal máximo permitido paraexcitar completamente el modula-dor es de 4 Vpp. Con el dimensio-nado que usamos aquí, asumimosuna sensibilidad de entrada de 1,13Veff para una amplitud de salidamáxima; la salida de la etapa deentrada puede entregar 3,2 Vpp. Larelacion entre R3 y R2 (R24 y R23para el segundo canal) determina laganancia de la etapa de entrada,aquí la relación es 1, tal y comopodemos ver en el esquema de laFigura 2. El condensador C2 (C15)incrementa la estabilidad del ampli-ficador de entrada y suprime elruido de RF para limitar el ancho debanda a aproximadamente 240 KHz.C1 (C14) fija la esquina de la fre-cuencia inferior, la cual está alrede-dor de 2,5 Hz. La ganancia para fre-cuencias de la banda de audio debeser tan plana como sea posible. C1y C14 son condensadores MKT es-tándar, porque, como principio in-tentaremos evitar el uso de conden-sadores electrolíticos en el caminode la señal.R4, R5 y P1, junto con el condensadorde desacoplo C3 (R25, R26, P2 y C16),permite ajustar al mínimo la tensiónde offset (desplazamiento).

elektor 39

ClariTy 2x300W

ModuladorEl amplificador aumenta la señal dela etapa de entrada al nivel de salida.Es la segunda parte de la amplifica-ción total, o mejor dicho, la etapa deganancia real. El procesador propor-ciona una forma de onda conmutadaque depende del nivel y frecuenciade la señal. Sin señal de entrada, elvalor medio de la frecuencia de con-mutación es aproximadamente de700 KHz. Puede variar entre un rangomáximo de 200 KHz a 1,5 MHz. Dosetapas de MOSFET complementariosconvierten la señal al nivel adecuadopara excitar las puertas de los MOS-FETs. La tensión de alimentación delos drivers (10 V) se suministra a tra-vés del pin VN10. Primero se desaco-pla todo lo posible por medio de C38y C39. Esos condensadores deben,por lo tanto, colocarse tan cercacomo sea posible del pin asociado delcircuito integrado. En el lado nega-tivo, LO1COM (conectado a la fuentede T2) y VN10 proporciona las cone-xiones de alimentación para el driver.En el lado positivo, el condensadorelevador C7 (C20) se carga a travésde D5 (D12) a casi 10 V cuando lasalida es negativa, y alcanza elmáximo de tensión de salida cuandoT1 comienza a conducir. Esta tensiónes entregada a VBOOT, la cual juntocon HO1COM (la fuente de T1 estambién el puente de salida) forma laotra conexión de alimentación paraeste driver. Al nivel de recorte, C8(C21) proporciona un buffer extra,porque la frecuencia de conmutaciónes más baja al nivel de recorte. R13(R14) limita la corriente de carga deC8 (C21) cuando el amplificador estáencendido.

MOSFETsDos MOSFETs de canal n (T1 & T2 oT3 & T4) forman un circuito demedio puente para cada canal. La

elektor 40

TA3020

HMUTE

OAOUT1

INV 1

26

25

15

V5

A GND

27

28

V5

34

A GND

A GND

V535

OAOUT2

INV 2

21

20

Procesadoy

Modulación

V N10

1618

-+

V5

A GND

MUTE 24

V5

BIASCAP 19

32REF1

39V NN29 VPPSENSE

30 V NNSENSEV N10 1

2.5V

200KΩ

-+

11 NC

V5

A GND

A GND

V5

VPPSENS

V NNSENS

NC

2

5

3

4

7

6

10

8

9

Procesadoy

Modulación

V N10

1314

48

45

47

46

42

41

40

43

44

38 NC

36 NC

V N

030217 - 12

N

1231

37OCR133

23BBM1

22BBM0

17DCOMP

V N10

FBKOUT1

FBKGND1

LO1

HO1

LO1COM

HO1COM

OCS1LP

OCS1LN

V BOOT1

OCS1HP

OCS1HN

OCR1

FBKOUT2FBKGND2

LO2

HO2

LO2COM

HO2COM

OCS2LP

OCS2LN

V BOOT2

OCS2HP

OCS2HN

OCR2OCR2

Figura 1. La estructura interna del Tripath TA3020.

salida de las etapas complementa-rias excita de forma alternativa cadauno de los MOSFETs en conducción.Se mantiene un ‘tiempo muerto’ paraasegurar que los dos MOSFETsnunca pueden conducir al mismotiempo (sin que haya corrientes resi-duales). Esta vez puede establecerseusando dos jumpers (JP1 y JP2). Nos-otros recomendamos experimentarcon la configuración seleccionada. Esposible reducir el tiempo muerto siescogemos MOSFETs con una capa-cidad de puerta más pequeña(menor potencia de amplificación),pero mejor no hacerlo. Las resisten-cias de puerta R8 y R9 (R28 y R30)limitan el slew rate, y eso limita lasaturación, debido a la conmutación,reduciéndose asimismo la cantidadde potencia que, por otro lado, sedebería disipar en los drivers (resis-tencias de 1 W) para cargar y des-cargar las capacidades de puerta delMOSFET. D1 y D2 (D8 y D9) reducenel tiempo de descarga de la puerta,disminuyendo el tiempo de caída delos pulsos, y la cadena que tanto T1como T2 puedan conducir al mismotiempo. R8 y R10 (R29 y R31) se aña-den por razones de seguridad. Si elintegrado no está colocado, esto nosasegura que las puertas de losMOSFETs permanecen descarga-das. Sin esas resistencias, los picosde corriente y tensiones de ruido po-drían ocasionar consecuencias de-sastrosas. R6 y R11 (R27 y R32) sonresistencias de baja inductanciaque son necesarias para limitar lacorriente, lo cual describiremos mástarde. R12 y C4 (R33 y C7) formanuna red amortiguada que elimina lospicos de alta frecuencia en la señalde salida. Esta red está colocada tancerca como es posible de T2 (T4). Losdiodos D6 y D7 (D13 y D114) estánconectados entre la fuente y el dre-nador de cada uno de los transisto-res, para evitar saturaciones.

Tales saturaciones se originan prin-cipalmente en la bobina del filtro desalida cuando circulan grandescorrientes. Los diodos (en encapsu-lado SMD) también se colocan tancerca como sea posible de los termi-nales asociados, principalmente paraproteger el integrado. D3 y D4 (D10 yD11) son diodos adicionales conecta-dos entre las fuentes y drenadores(respectivamente) de los MOSFETspara suprimir saturaciones. Todosesos diodos (D1 – D14) deben ser deltipo recuperación ultra-rápida. C5 yC6 (C18 y C19) desacoplan el circuitode medio puente y están especial-mente indicados para suprimir picosen las líneas de tensión de alimenta-ción. Esto también tiene un efectobenéfico en la operación de los MOS-FETs. C6 (C19) debe ser un conden-sador electrolítico con un ESR extre-madamente bajo y muy buenascaracterísticas de HF. Aquí no debe-mos de usar una alternativa almodelo descrito, a menos que lasespecificaciones sean igual de bue-nas o mejores. Un condensador elec-trolítico normal probablemente ex-plote o tenga una vida muy corta. Laseñal modulada en anchura de pulsoen la salida del medio puente se apli-ca a los terminales de salida a travésdel filtro LC L1/C9 (L2/C22).

Filtro de salidaGracias a la elevada frecuencia deconmutación, aquí sólo es necesariousar un filtro de segundo orden conuna frecuencia de corte relativa-mente alta (frecuencia de resonanciade 101 kHz). Para mejorar el factor Qdel filtro, el cual es primariamenteimportante si no hay cargas conecta-das, se coloca una red Zöbel en lasalida, porque por otro lado lascorrientes de resonancia y señales depitidos de la salida podrían reducir lafiabilidad del amplificador.

Como la frecuencia de corte del filtroes más alta que la convencional delos amplificadores de Clase D, el sis-tema de altavoces conectado tiene unefecto considerablemente más peque-ño. Debido a las grandes corrientesinvolucradas aquí, no se puede utili-zar en la salida del filtro un choqueordinario de supresión de ruido. De-bemos usar un núcleo de materialespecial para mantener baja la dis-torsión y alta la eficiencia. A esterespecto, profundizaremos en la se-gunda parte de este artículo, queaparecerá en el mes de Septiembredel 2004.

Configuración delamplificador

La ganancia del modulador se fijausando una resistencia de realimenta-ción R15 (R36) y un divisor de tensiónR18/R20 (R39/R41). Estos componen-tes deben dimensionarse de acuerdoal valor de la tensión de alimentaciónusada aquí, lo cual es necesario paraque el amplificador sea independientedel comportamiento de la fuente dealimentación (evitando así las fluctua-ciones debidas a la amplitud de salida,variación de la tensión de red, etc.). La realimentación inversa adicionalpara contar ‘salto a masa’ la suminis-tra R16 (R37) y el divisor de tensiónR17/R19 ((R38/R40). Estas dos redesdeben ser idénticas. Los valores deresistencia pueden calcularse deforma bastante fácil. Un valor de 1 Kes el que se usa para R17 y R18, asíque el valor de las otras resistenciassólo depende del valor de la tensiónde alimentación VPP (asumiendo unafuente de alimentación completa-mente simétrica) y el valor seleccio-nado para R17.

R19 = R17 VPP (VPP – 4)

elektor 41

elektor 42

R6

0Ω01

R7

5Ω6

R9

5Ω6

R13

240Ω

R16

15k4

D1

R8

47

0k

T1

D7

D6 D2

R10

47

0k

T2

R11

0Ω01

D3

D4

C4

220p

R12

15Ω

C5

100n

C7

100n

C6

47µ160V250V

VPP

C8

47µ25V

R15

15

k4

R18

1k

00

R17

1k

00

L1

11µ3

R20

1k

07

R19

1k

07 C11

150p

C9

220n400V C10

100n400V

R14

22Ω

D5

R21

13k0

C13 220p

+5V

VN10

VNN

R27

0Ω01

R28

5Ω6

R30

5Ω6

R34

240Ω

R37

15k4

D8

R29

47

0k

T3

D14

D13 D9

R31

47

0k

T4

R32

0Ω01

D10

D11

C17

220p

R33

15Ω

C18

100n

C20

100n

C19

47µ160V250V

VPP

C21

47µ25V

R36

15

k4

R39

1k

00

R38

1k

00

L2

11µ3

R41

1k

07

R40

1k

07 C24

270p

C22

220n400V C23

100n400V

R35

22Ω

D12

R42

13k0

C26 220p

+5V

VN10

VNN

R43

2k2

D15

ERROR

L3

10µ

R3

20

k0

R4

47

0k

C3

100n

C2

33pR2

20k0

R5

470k

10k

P1

C1

3µ3

R1

33

0k

+5V

R24

20

k0

R25

47

0k

C16

100n

C15

33pR23

20k0

R26

470k

10k

P2

C14

3µ3

R22

33

0k

+5V

C27

100n

R44

8k25

CNY17

IC25

4

1

2

6

R46

10

0k

R47

1k

5

R48

1k00

K10

+5V

R50

42

2k

VPP

R49

39

2k

R51

1M2

R52

42

2k

+5V

VNN

VNN VN10

C28

100n

C29

100n

+5V

+5V

JP1

JP2

+5V

VNNSENSE

VPPSENSE

FBKOUT1

FBKGND1

FBKOUT2

FBKGND2

BIASCAP

OCS1HP

TA3020

OCS1HN

VBOOT1

HO1COM

LO1COM

OCS1LP

OCS1LN

OAOUT1

OCS2HP

OCS2HN

VBOOT2

HO2COM

LO2COM

OCS2LP

OCS2LN

OAOUT2

HMUTE

DCOMP

IC1

OCR1

OCR1

OCR2

OCR2

INV1

INV2

MUTE

BBM0

BBM1

AGND

AGND

VN10

HO1

LO1

HO2

LO2

REF

VNN

26

43

44

40

45

46

48

47

42

41

33

37

13

14

15

10

31

12

16

18

25

19

21

20

24

32

22

23

17

V527

28

V5

34

35

30

29

11

NC

36

NC

38

NC

39

8

9

5

4

2

3

7

6

1

1

0

1

0

BBM0

BBM1

mute

K2

K1

K4

K3

LS1+

LS1–

LS2+

LS2–

K6

K7

K8

K9

C30

470µ63V

C31

470µ63V

C34

470µ63V

C35

470µ63V

C38

47µ25V

C32

100n250V

C12

100n

VN10

C25

100n

VN10

C33

100n250V

C36

100n250V

C37

100n250V

C39

100n

VPP

VNN

VN10

K5 +5V

T1 ... T4 = STW38NB20D1 ... D4, D8 ... D11 = MUR120D5 ... D7, D12 ... D14 = MURS120T3

030217 - 11

*

*

ver texto*

R45

1k00

Figura 2. El circuito alrededor del circuito integrado amplificador.

Esto supone un valor de resistenciaE96 de 1,07 K. Este valor es razona-blemente independiente del de latensión de alimentación. Si usamosuna tensión de alimentación máximade 51 V, sólo se debe incrementar a1,10 K. Por último, el valor de R15 determinala ganancia del modulador:

R15 = R17 (VPP 4)

Nosotros asumimos una tensión dealimentación máxima de 62 V (loscondensadores electrolíticos especia-les de desacoplo de la placa amplifi-cador son de una tensión de 63 V).Esto nos da un valor de 15,4 K paraR15. La ganancia del modulador sepuede calcular de la misma maneraque para un amplificador estándar noinversor:

Amodulator = (R15 Rp) + 1

Donde Rp es el equivalente de resis-tencia en paralelo de R18 y R20.Los condensadores C11 y C24 filtran yretrasan la señal de realimentacióndel modulador. Tienen valores dife-rentes y evitan el ruido de RF conmuy altas frecuencias desde la red derealimentación penetrante, usandovalores diferentes debido a que losmoduladores tienen diferentes fre-cuencias de conmutación. Esto evitainterferencias mutuas entre losmoduladores. Los valores se eligenpara producir una diferencia mayorde 40 KHz.

ProtecciónPara proteger el amplificador, el inte-grado driver monitoriza las tensionesy las corrientes de alimentación a tra-vés de los transistores. La entradaVPPSENSE se usa para monitorizar latensión positiva de alimentación parasobre-tensiones y bajo-tensiones; la

entrada VNNSENSE se usa de lamisma forma para la tensión nega-tiva. Si la tensión de alimentaciónestá fuera de los límites permitidos,la etapa de salida se inhabilita (modosilencio). Si la tensión de alimentaciónvuelve a estar dentro de los límitespermitidos, las salidas se habilitan denuevo. Para calcular los valores decomponentes asociados, vea las hojasde características. Teóricamente, elamplificador debería llegar a situa-ción de bloqueo cuando se detecteuna sobre-tensión de forma cons-tante. Sin embargo, eso es muyimprobable, porque la detección deambas entradas necesita más de 68V antes de responder. Esto es asíprincipalmente para proteger el cir-cuito integrado, porque varias de lastensiones de los condensadoresdeben ser al menos 63 V.Los cálculos para la protección desobre-corriente son ciertamente másinteresantes que los de proteccióncontra tensión, debido a que ellodetermina la mínima impedancia decarga que el amplificador puedesoportar a la potencia de salidamáxima. Debido a que la etapa desalida opera en modo conmutado, losMOSFETs usados en el circuito deter-minan la capacidad de carga máximadel amplificador. Aquí nosotroshemos seleccionado un dispositivorelativamente pesado de ST Microe-lectronics, el STW38NB20. Este tran-sistor, que está encapsulado en unTO-247, puede manejar hasta 38 A ytiene una tensión máxima de drena-dor-fuente de 200 V. La resistenciamáxima de canal con una tensión depuerta-fuente (UGS) de 10 V es de0,065 Ω (ID = 19 A). Una desventajade los MOSFETs con esta clase deespecificaciones es que su capacitan-cia de entrada (CISS) es más biengrande, en este caso como mucho3.800 pF. Eso explica que los driversen el integrado deben poder manipu-

lar corrientes importantes para poderconmutar rápidamente los MOSFETs.Nosotros elegiremos principalmenteesos transistores para reducir elriesgo de sorpresas desagrablescuando usemos sistemas de altavo-ces con impedancias desconocidas.Naturalmente, el que se produzcauna perforación se hará en menostiempo si la capacitancia del transis-tor es significativamente menor, locual reducirá el nivel de distorsión.Sin embargo, nuestra elección fue afavor de un diseño que pueda tolerarbajas impedancias.La detección de sobre-corriente seproduce a través de las dos resisten-cias de baja inductancia R6 y R11(R27 y R32), las cuales se conectanen serie con los transistores comouna resistencia de sensado. R6 seutiliza para los medio ciclos positivosen serie con el drenador de T1, mien-tras que R11 se usa para el mediociclo negativo en serie con la fuentede T2. La respuesta de nivel del circuito deprotección se fija en combinacióncon R21. El integrado mide directa-mente las tensiones en las resisten-cias de sensado y utiliza esas ten-siones para generar una corriente através de R21. La salida máxima sedetermina comparando la tensión enR21 con la tensión VTOC producidapor la sobre-corriente. C13 (C16) fil-tra la tensión del rectificador. Larelación entre esos componentesviene dada por medio de las siguien-tes ecuaciones:

Imax = 3580 (VTOC – (Ibias R21)) (R21 R6)

R21 = (3580 VTOC) (Imax R6 +3580 Ibias)

Aquí VTOC es la tensión de disparopara la detección de sobre-corriente(típicamente 0,97 V) e Ibias es 20 µA.

elektor 43

La primera ecuación se puede recolo-car fácilmente para permitir calcularlos valores de los componentes. Lasegunda ecuación se puede usar paradeterminar el valor de R21 (R42). Nos-otros hemos elegido una corriente desalida máxima de casi 20 A, así queuna carga de menos de 3 Ω evita eldisparo del modo silencio.El modo silencio sólo se puede rese-tear conmutando brevemente el nivelde la entrada Mute o apagando bre-vemente el amplificador. Cuando elmodo silencio está activo, la salidaHMUTE está a nivel alto, y esta señalexcita un LED que se puede fijar enel panel frontal si lo deseamos. Debe-mos usar un LED rojo de alta eficien-cia para este propósito, porque unareducción del valor de R43 sobrecar-garía la salida.

Tensión de alimentación

Las tensiones de alimentación para laplaca del amplificador se suministranen la segunda placa de circuitoimpreso. Esta placa incluye, entreotras cosas, las alimentaciones de +5V y VN10, y los fusibles para las ten-siones de alimentación de red. Tam-bién suministra una señal retardadapara evitar el ‘punteo’ que se produceen la conexión de alimentación. Paraevitar crear un bucle de tierra ycorrientes de rizado que circulendesde la etapa de entrada a masa, seaplica la señal de silencio (mute) alintegrado, a través de un optoacopla-dor. Se coloca en la placa del amplifi-cador. La entrada del optoacopladorestá completamente aislada delamplificador, y se requiere una señalactiva para conmutar la entrada Mutedel amplificador.Las tensiones de alimentación de red(VPP y VNN) para el TA3020 estándesacopladas tanto como es posible

usando condensadores electrolíticosespeciales (C30, C31, C34 y C35) ycondensadores MKT (C32, C33, C36 yC37). Para la tensión de alimentaciónde 5 V de los amplificadores deentrada sólo se usa una simple red dedesacoplo.Para suprimir posibles interferenciasdel circuito de salida tanto como seaposible, las masas analógicas ymasas del modulador (la cual tam-bién es la masa del resto del circuito)se deben mantener separadas y uni-das en la cara de soldadura de laplaca en un simple punto, usandouna bobina SMD.

LayoutComo ya mencionamos al comienzode este artículo, el diseño de laplaca del amplificador se debe hacercon sumo cuidado. Las pistas debenformar una parte esencial de todo elamplificador. La casa Tripath reco-mienda encarecidamente copiartodas las pistas, ya que de otromodo las grandes corrientes de altafrecuencia producirán una caída conefectos no deseados. Naturalmente,algunos de los componentes selec-cionados difieren de los usados en laplaca de referencia, principalmenteen cuanto a sus dimensiones. Estoes porque damos una especial aten-ción a la disposición de los compo-nentes. Algunas de las pistas hansido desplazadas sensiblemente enalgunos lugares, y se han añadidounos pocos componentes, pero engeneral mantenemos la placa reco-mendada. Si tenemos algún pro-blema ojearemos las fotografías dela placa de referencia en las hojasde características, para observar elensamblaje del prototipo. Algunosde los componentes mostrados en elesquema que tenemos colocado enla cara de soldaduras de la placa deTripath, los hemos colocado, en su

lugar, en la cara de componentes.Esto es porque la placa del circuitoestá colocada en paralelo al disipa-dor en nuestra versión, con los tran-sistores montados debajo de laplaca. Esto produce un módulo com-pacto, atractivo y robusto, que nosahorrará comentarios para la cons-trucción descrita en la segundaparte del artículo. Podemos afirmar que aunque elmódulo parece muy sencillo a primeravista, un examen más profundo nospermitirá descubrir que comparadocon el esquema, parece que algunascosas se han perdido. Muchos de loscomponentes son de tipo SMD yestán colocados en la cara de solda-dura de la placa. Esto nos ayuda aevitar los problemas de interferencia ynos da como resultado una placaamplificadora con unas dimensionesmuy modestas para una potencia de2 x 300 W. La mayoría de los disposi-tivos SMD vienen en formato 0603, elcual no es el mejor para trabajar. Parahacer las cosas más fáciles, intenta-remos alimentar la placa del circuitoen un futuro próximo con los compo-nentes SMD ya colocados.En la segunda parte de este artículo(Septiembre 2004), veremos con deta-lle la construcción de este inusualamplificador.

(030217-1)

Páginas web

Hojas de características y notas de aplicación del TA3020:

www.tripath.com/downloads/TA3020.pdf

Placa de referencia TA3020 -- www.tripath.com/downloads/RB-

TA3020.pdf

elektor 44

CorelDRAW 12Por Steve Bain ISBN 84-415-1727-4656 páginasEditorial Anaya Multimedia

Para desenvolverse en el mun-do de la ilustración y el diseñográfico, es necesario controlarlos programas que se utilizanen el sector. CorelDRAW esuna de las aplicaciones dediseño gráfico y animacionesvectoriales más conocidas enla actualidad, tanto para la im-presión como para la Web. Esta nueva versión incluye in-teresantes novedades, dondedestacan la herramienta de di-bujo inteligente, con la que sepueden dibujar a mano alzadaformas más o menos regulares,dejando que el propio progra-ma trace con precisión la formafinal; un sistema más avanzadode detección de puntos de an-claje y la introducción de lasguías dinámicas, que aumen-tan la exactitud en la ubicaciónde los objetos. Este libro saca el máximopartido a todas las funcionesde la aplicación. Aprenderá adibujar objetos, añadir color yefectos, trabajar con texto ycrear animaciones. Cientosde trucos y notas lo convier-ten en un recurso práctica-mente obligatorio para losque deseen crear trabajosartísticos con CorelDRAW.

Diseño comercial con Photoshop Por Bert MonroyISBN 84-415-1726-6320 páginasEditorial Anaya Multimedia

Photoshop CS inaugura unanueva etapa en el tratamientodigital de imágenes. A las yahabituales cualidades de estesoftware de edición se sumanahora nuevas característicasdirigidas a facilitar el procesocreativo, y permiten el uso deeste producto como medioartístico para producir traba-jos comerciales. “Diseño Comercial con Pho-

toshop CS” se convierte así enel libro fundamental para todosaquellos lectores que deseendescubrir la infinidad de técni-cas y enfoques de los que dis-ponen para encaminar sus pro-yectos comerciales. Medianteexplicaciones descriptivas ymuy accesibles, conocerá co-mo este software constituyeuna parte integral e importantedel proceso de producción. Esta obra facilita las claves pa-ra la creación de composicio-nes llamativas y profesionales. El CD-ROM adjunto contienelos numerosos ejemplos des-arrollados a lo largo del libro,con el objetivo de mejorar ycomplementar la compren-sión de la obra.

Mac OS X Panther Por Brad MiserISBN 84-415-1715-01.072 páginasEditorial Anaya Multimedia

La última versión que Apple halanzado al mercado de Mac OSX se ha revelado como la cul-minación de un sistema opera-tivo que destaca en cuanto asu estabilidad, rendimiento y asu riqueza de prestaciones. Desde aplicaciones más efi-caces y potentes, a un funcio-namiento novedoso, o su de-sarrollada interfaz: esta nuevaversión se convierte en defi-nitiva en la última etapa deun proceso de perfecciona-miento encaminado a satisfa-cer las necesidades y requeri-mientos de los usuarios. La Biblia de Mac OS X tienecomo finalidad proporcionarcontenidos tanto de referen-cia como de utilidad para elaprendizaje, descubriendoherramientas y funciones ca-da vez más sofisticadas. En este manual el usuariohallará información accesibley práctica, desde un ampliotratamiento de las funcionescentrales del escritorio, aaspectos específicos como lainteracción del sistema conInternet o la posible incorpo-ración de dispositivos para laexpansión y optimización delrendimiento de Mac OS X.

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Crea y presenta tuPortafolio DigitalPor Cynthia L. BaronISBN 84-415-1729-0320 páginasEditorial Anaya Multimedia

Tanto si está estudiando comosi es un profesional del diseño,sabrá que un portafolio digitales la más importante de susposesiones. Un portafolio cubreuna amplia serie de elementos:adjuntos PDF, presentacionesen CD, demos en DVD, trabajoalbergado en portátiles y sitiosWeb. Puede incluir texto, foto-grafía, ilustraciones, diseñográfico, interactividad, anima-ción y material de vídeo. Este libro es una guía paradiseñar, producir y mostrar unportafolio digital, elementomuy importante a la hora deconseguir nuevos proyectos,clientes y trabajos. Contieneexcelentes ejemplos prove-nientes de portafolios de tra-bajo de gran calidad. Siguiendo las pautas de estelibro podrá organizar su tra-bajo para conseguir un mayorefecto en el mercado, evitan-do los riesgos que existen aldigitalizar, organizar y entre-gar el producto final.

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Diseño de NuestroPropio CircuitoIntegrado

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Paul Goossens

CPLDs en la práctica (II)Siguiendo la descripción del circuito que se entregó en el número delpasado mes, es el momento de comenzar a trabajar con la placa deexperimentación. Suponemosque nuestros lectores ya tieneninstalado el programa Altera yque han leído sucorrespondiente manual.

El diseño de circuitos digitales nor-malmente equivale a dividir repetida-mente el problema en partes máspequeñas hasta que, finalmente, lle-gamos a un diseño que consiste enuna variedad de funciones lógicasbásicas. Basándonos en este funda-mento, podemos desarrollar el circuitoelectrónico y, si fuese necesario, llegara fabricar la placa de circuito impreso.

Lenguajes descriptivosEl diseño de circuitos lógicos digita-les es más fácil si utilizamos un len-guaje descriptivo. El propósito deeste tipo de lenguajes es el de permi-tirnos realizar funciones específicas ydescribirlas (de ahí su nombre). Unlenguaje descriptivo permite que sepueda utilizar un programa inteli-gente para diseñar un circuito elec-trónico que cumple con la descripciónespecificada por el diseñador.En la actualidad existen varios len-guajes descriptivos diferentes, dos deellos han sido desarrollados por fabri-cantes independientes y son sopor-tados por un gran número de fabri-cantes: Verilog y VHDL. En este artí-culo vamos a utilizar el lenguajeVerilog como nuestro lenguaje des-criptivo.

VerilogHemos utilizado el lenguaje Verilogdebido a que es algo más fácil deentender que el lenguaje VHDL. Sinembargo, los dos lenguajes son bas-tante similares en la mayoría de losaspectos. La mayor diferencia entreellos estriba en cómo se formulan lasdistintas descripciones. Esto significaque muchas de las consideraciones,pequeñas dificultades y el modo derealizar las descripciones, que se vana ver en este artículo, son tambiénaplicables directamente sobre el len-guaje VHDL.

Es posible generar diseños jerárqui-cos utilizando el lenguaje Verilog.Esto significa que el diseño se puededividir en diseños más pequeños.Estos diseños más pequeños pueden,a su vez, dividirse en varios "sub-dise-ños” más pequeños si fuese necesa-rio. En el idioma Verilog, estos subdi-seños son denominados "módulos".La división de un diseño en muchosmodelos tiene el beneficio de permi-tir volver a utilizar los módulos enotros diseños diferentes. Un contadores un ejemplo de un tipo de móduloque se puede utilizar relativamente amenudo, por eso sería una buenaidea colocar un contador en unmódulo independiente.

Ejemplo 1La mejor manera de aprender algo eshacerlo. En consecuencia, vamos acomenzar directamente con un ejem-plo, pero antes debemos descargar losejemplos de la página web de Inter-net de Elektor (www.elektor-electro-nics.co.uk). Los distintos ejemplosestán localizados bajo el número030385-11, dentro de los artículos delmes de Junio. Todo lo que tendremosque hacer, una vez descargado, esdescomprimir el fichero .zip. El Ejem-plo 1 lo podemos encontrar en eldirectorio Ex1. Tan sólo tendremosque hacer doble clic sobre el ficheroex1.quartus y el programa de diseñose iniciará de manera automática. Enel diagrama eléctrico que se muestrapodemos ver los distintos terminalesde E/S del circuito integrado que estáconectado al bloque en el que se indi-can un conjunto de distintas señales.Estas señales son las entradas y sali-das de este bloque.Tal y como nuestros lectores hanpodido ver en el manual (suponemosque ya han leído el manual, ¿no?),podemos ver el correspondientecódigo fuente asociado haciendo doble

clic en el bloque correspondiente. Eneste caso, el código fuente está escritoen el lenguaje Verilog. El texto que semuestra en verde son todos loscomentarios que están relacionadoscon el programa Verilog, por lo que notendrá ningún efecto sobre el resul-tado final. Sin embargo, el lenguajeQuartus utiliza estas líneas para alma-cenar información, de manera que esbuena idea dejarlas tal y como están.

EstructuraEl código fuente del lenguaje Verilogsiempre está organizado utilizando lamisma estructura. Siempre se iniciacon la declaración del módulo. Estaparte del código empieza con la pala-bra "module”, seguido por el nombredel mismo. A continuación, se acom-paña con una colección de entradas ysalidas colocadas entre paréntesis, yseparadas por comas. El conjuntocompleto se termina por un punto ycoma (;). Todo esto se puede ver en

elektor 47

1

030385 - 2 - 11

CLK

EPM7128CPLD

Figura 1. Esquema eléctrico de unoscilador de cristal estándar.

las líneas 30-35 de nuestro ejemplo.La siguiente cosa que tendremos quehacer es definir las direcciones de lasseñales (puertos) identificados en ladeclaración del módulo. Podemos vercómo se hace esta tarea analizando laslíneas 39-45 de nuestro ejemplo. Dis-ponemos de tres opciones para cadaseñal: entrada (input), salida (output)y bidireccional (inout). En nuestro casosólo hemos utilizado entradas y sali-das. Cada línea está finalizada por un“;”. En la primera línea podemos verque se han definido varias señales enuna única línea, siempre y cuando seutilicen comas para separar las distin-tas definiciones.Las salidas requieren una especifica-ción adicional. Si la función de unasalida está descrita en una sentenciade un procedimiento (no se preocu-pen, más adelante explicaremos quésignifica esto), dicha salida debe serdel tipo reg (register = salida de unbiestable). En la línea 47, las señalesD2, D3 y D4 se han definido comoregistros.Ahora que ya somos conscientes delas distintas dudas administrativas,podemos empezar a trabajar con nues-tro diseño actual. Este ejemplo es muysencillo. En él vamos a demostrar losmodos en que pueden describirse lasseñales utilizando álgebra Booleana.El lenguaje de programación Veriloghace esta tarea de dos maneras dife-rentes: utilizando la sentencia “assign”(asignar), o mediante lo que se deno-mina una "sentencia de procedimien-to". El Listado 1 muestra un ejemplode cada uno de estos métodos.El primer método se demuestra en lalínea 50. En dicha línea, la descripcióndice que la señal D1 es el resultado deuna operación AND con las señalesS1–S4. Ésta es otra manera de decirque la señal D1 está activa solamente silas señales S1–S4 también están acti-vas (1 lógico). En el resto de los casosla señal D1 está inactiva (0 lógico).

El símbolo “&”representa la funciónAND. En la Tabla 1 se da un resumende las distintas funciones Booleanasdel lenguaje Verilog.

Sentencias de procedimientos

Las salidas que quedan (D1–D4) se des-criben en una sentencia de procedi-miento. Las sentencias de procedi-mientos están siempre precedidas porla palabra “always” (siempre). Estapalabra clave se describe con más deta-lle en uno de nuestros últimos ejemplos.Al igual que sucede con el lenguajede programación Pascal, podemoscombinar un grupo de sentencias enuna unidad utilizando las palabrasclave “begin” y “end” (principio yfin). Todas las sentencias comprendi-das entre estas dos palabras son tra-tadas de manera colectiva como sifuese una única sentencia.Si nos fijamos en la línea 54, veremosque la señal D4 ha sido descrita comouna señal que pasa a estar activa siS1, S2, S3 o S4 están activas a su vez.Hemos utilizado las palabras “pasa aestar activa”en lugar de "está activa",de manera intencionada. El símbolo“<=” equivale a decir que "pasa avaler" o "asume el valor". Como reglageneral, podemos decir que este sím-bolo se utiliza en una sentencia deprocedimiento en lugar del signo “=”.Teniendo esto presente, no nos deberesultar difícil imaginar las funcionesde las señales D3 y D4 si utilizamosla Tabla 1 como una herramienta deayuda.La ventaja de trabajar con señales enuna sentencia de procedimiento enlugar de trabajar con la sentencia“assign” la veremos más clara en unode los ejemplos finales.Por último, la palabra clave endmoduleindica que la descripción del módulocorrespondiente ha finalizado.

La compilaciónEn este momento ya estamos máscerca del punto en el que tenemosque "arremangarnos" y ponernos delleno con el trabajo. En primer lugar,el diseño tiene que ser compilado. Elcompilador ya conoce exactamentequé señal debe estar conectada acada terminal de la CPLD. Esto sedebe a que nosotros ya hemos reali-zado este trabajo por nuestros lecto-res. Esto hace que el proceso de com-pilación sea un juego de niños. Así,tan sólo tendremos que pulsar sobrela opción Star Compilation (IniciarCompilación) en el menú “Proces-sing” (Procesamiento) y el programacomenzará a trabajar.En la pantalla se presentará un deter-minado número de mensajes y algu-nas barras de desplazamiento semoverán a lo largo de la pantalla. Des-pués de un cierto tiempo, el programainformará que la compilación se harealizado con éxito. Esto significa quese ha creado un fichero de programa-ción que podemos utilizar para pro-gramar nuestro circuito integrado.

La programaciónComo ya mencionamos en la primeraparte de este artículo, para programarla CPLD necesitaremos el programa-dor JTAG que se describió a finalesdel año 2002 en Elektor. Por supuesto,también necesitaremos un móduloAltera ByteBlaster original. Para hacertodo este trabajo, estamos suponiendoque nuestro programador está conec-tado al puerto de impresora de nuestroordenador y que el conector JTAG dedicho programador está conectado alconector K2 de la placa de experi-mentación. En este momento dare-mos alimentación a la placa de expe-rimentación.En el programa Quartus lo primeroque tendremos que hacer será selec-cionar el menú Tools (Herramientas)

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Tabla 1. Funciones Booleanas

& = AND

~& = NAND

| = OR

~| = NOR

~ = NOT

^ = XOR

~^ = XNOR

Tabla 2.Operadores aritméticos.

+ = suma

- = resta

* = multiplicación

/ = división

% = módulo

Tabla 3. Operadores relacionales

> mayor que

> = mayor que o igual a

< menor que

< = menor que o igual a

= = igual a

! = no igual a

y dentro del la opción Programmer(Programador) se abrirá una nuevaventana. Verificaremos que el pro-gramador está configurado en“JTAG” y que tenemos seleccionadoel interfaz correcto (ByteBlaster).En esta ventana, hay una línea quetiene el mensaje “EPM7128SLCM” enla columna Device (Componente). Enla misma línea, el fichero de progra-mación ex1.pof se muestra en lacolumna File (Fichero). En estemomento todo está listo para progra-mar la CPLD. Lo único que tenemosque hacer es decirle al programa quequeremos programar este circuitointegrado, colocando una pequeñamarca bajó la columna Program/Con-figure (Programar/Configurar).Por último, pulsaremos sobre laopción Star Programming (Iniciar Pro-gramación), que está localizado en laparte más superior y que hace la fun-ción del botón Play (Ejecutar).

La verificaciónDespués de haber sido programada, laCPLD pasa a estar activa casi inme-diatamente, lo cual significa que eldiseño programado puede usarse apartir de este momento. Deberemosasegurarnos que los puentes JP1 yJP2 están montados.La verificación del diseño es bastantesencilla. El diodo LED D1 sólo debeencenderse si todos los conmutado-res están en la posición”1”. En elresto de los casos, el diodo LED debeestar apagado. Por el contrario, eldiodo LED D4 debe comportarseexactamente al contrario. Esto signi-fica que si el diodo D1 está encen-dido, el diodo D4 debe estar apagadoy viceversa.Anteriormente hemos descrito laseñal D2 como una función OR, lo quesignifica que este diodo LED debeestar encendido si uno o más conmu-tadores están en la posición “1”.

El diodo LED D3 debe permanecerencendido siempre y cuando S1 yS2 estén ambos en el estado “1”, oS3 y S4 estén ambos en el estado“1”. Estas funciones se puedenverificar fácilmente utilizando losconmutadores.Ahora, el intento de modificar eldiseño en el programa Quartus haráque el diodo LED D1 se encienda,siempre que S1 esté en la posición“1” y S2 esté en el estado “0”. Elestado de los otros conmutadores nonos afecta. ¡Buena suerte con sudiseño!

Ejemplo 2Como ya hemos mencionado ante-riormente, el Ejemplo 1 es bastantesencillo. La potencia especial del len-guaje Verilog es que permite a losdiseñadores desarrollar diseños deuna manera más descriptiva. En oca-siones, el álgebra Booleana puede serbastante práctica, aunque, en verdad,la intención real no es que los diseñosrelativamente más complejos tenganque estar creados enteramente condicha álgebra Booleana.Esto se puede demostrar fácilmenteutilizando el Ejemplo 2, en el quevamos a tratar de diseñar dos biesta-bles y un circuito “latch”.Los ficheros para trabajar con el Ejem-plo 2 podemos encontrarlos en eldirectorio ex2. En este directorio, abri-remos el fichero ex2.quartus y el pro-grama abrirá, de manera automática,el resto de los ficheros necesarios.En el esquema eléctrico del ejemplo(ex2.dbf) podemos ver que los con-mutadores S1–S4 están conectadospara trabajar como un bloque funcio-nal denominado “flipflop” (biestable).El conmutador S1 está conectado a laentrada CLK, etc. Seguidamente,haremos doble clic sobre el bloquecorrespondiente para abrir el códigofuente Verilog asociado.

Siempre @Hasta llegar a la línea 46 no hay nadadistinto que ver. Pero en la línea 46podemos ver algo nuevo que se haañadido con la palabra clave always: elsímbolo de carácter @ seguido por unacomparación. Este segmento de códigotambién se puede ver en el Listado 2.El carácter @ indica que en la senten-cia de procedimiento que pertenece aesta sentencia always, sólo se permiteque sea evaluada (aunque no ejecu-tada, es decir, sólo el procesador eje-cuta la sentencia), si la siguiente con-dición de comparación ha sido satisfe-cha. En este caso, esto quiere decirque la siguiente sentencia solamenteserá aplicable en el momento en que laseñal de reloj (CLK), o la señal de reset,o la señal SET, tengan un flanco desubida (posedge). Para evitar cualquiertipo de compilación, vamos a aclararque un flanco de subida es la transi-ción de un nivel bajo a un nivel alto.El lenguaje Verilog también disponedel modificador “negedge”, que tra-ducido quiere decir "flanco negativo"o "flanco de bajada".Si cualquiera de estas condiciones sesatisface, esta sección de código seráevaluada. Primero se realiza una com-probación para ver si la señal deRESET está a nivel lógico “1”. Si esees el caso, la salida OUT pasa a estarinactiva (nivel lógico “0”) y este seg-mento de código estará ejecutado. Porotro lado, se realiza una comprobaciónpara ver si la señal SET está a nivellógico “1”. Si eso es así, la salida OUTpasa a nivel lógico "1" y el código seejecuta. Además de los valores lógi-cos "1” y “0”, cada señal tambiénpuede asumir el valor 'x" (descono-cido) o “z” (alta impedancia).Si ninguna de las señales RESET oSET está a nivel lógico "1", la señalCLK debe tener un flanco de subida,ya que si no fuese así el código nohabría sido evaluado. La intención esque, en el flanco de subida de la señal

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Listado 1. Álgebra Booleana 50 assign D1 = S1 & S2 & S3 & S4;

51

52 always

53 begin

54 D2 <= S1 | S2 | S3 | S4;

55 D3 <= ( S1 & S2) | (S3 & S4);

56 D4 <= ~(S1 & S2 & S3 & S4);

57 end

de reloj, la salida del biestable tomeel valor presente en la entrada.Pero, ¿qué sucede con la salida cuandono hay un flanco de subida en las seña-les CLK, RESET o SET? La respuestaes muy sencilla, nada, la señal OUT hasido definida para ser un registro, locual significa que el valor más recienteque se ha asignado a dicha señal debemantenerse. En el caso de que elcódigo no esté activo, el valor de esteregistro no sufrirá ningún cambio.Al añadir el carácter “@” a la senten-cia always estamos indicando al pro-grama que evalúe el trozo de códigoque sigue a esta sentencia. Duranteel resto del tiempo, la salida que estácontrolada por este bloque debe per-manecer inalterada.Observando detenidamente el códigopodemos ver claramente que la entradaRESET tiene una prioridad más elevadaque la entrada SET. Sin embargo, estono significa que el circuito integradoCPLD evalúe estas dos señales una des-pués de la otra cuando entra en funcio-namiento. La CPLD responderá conigual rapidez tanto a la señal RESETcomo a la señal SET. La secuencia sóloes importante para el compilador. Elcompilador evalúa una sección decódigo y determina qué debe sucederen la salida para cada combinación ima-ginable de las señales de entrada.Basándose en esta evaluación, el com-pilador "diseña" una especie de lógicadigital que responde exactamente a lamanera que se ha descrito en el código.

Variaciones sobre un mismo tema

En el esquema eléctrico ex2.dbf tam-bién se muestra un segundo biestable(nombrado muy apropiadamente“flipflop2”). El fichero Verilog aso-ciado es muy similar al fichero para el

primer biestable. La única diferenciacon respecto al primer biestable esque el estado de la señal SET se veri-fica antes que el estado de la señalRESET. Esto significa que para estebiestable la entrada SET tiene unaprioridad más elevada que la entradaRESET. Por lo tanto, la salida pasará anivel lógico "1" si las entradas RESETy SET tienen las dos un valor lógico"1". En el primer biestable que hemosestudiado, la salida estaría a nivellógico "0" en esta misma situación.

LatchEl bloque final del esquema eléctrico esun “latch” (básicamente un latch es uncircuito que mantiene el estado de lasseñales de su entrada en su salida,aunque las entradas hayan variado suestado). Un latch es un componenteelectrónico que también se utiliza fre-cuentemente en diseños digitales. Elfuncionamiento de un latch es bastantesencillo. Mientras que su entrada dereloj permanezca a nivel lógico "1", lassalidas del latch deben tomar el mismovalor lógico que sus entradas. Si elestado de las entradas cambia, las sali-das deben seguir inmediatamente estecambio. Por el contrario, si la señal dereloj está inactiva (nivel lógico "0"), seretiene el último valor lógico conocidode las salidas, sin tener en cuenta cual-quier cambio posterior que se haya pro-ducido en el estado de las entradas.El fichero Verilog latchexample.vmuestra cómo se puede escribir estefuncionamiento en el lenguaje Verilog.La señal de salida puede cambiar si elestado de la señal de reloj cambia o elestado de la entrada de datos cambia.Esto puede suceder tanto en el flancode subida como en el flanco debajada. Después del carácter @ pode-mos ver “(posedge CLK o D)”. Lo quetiene de especial esta sentencia es

que la señal D ha sido declarada sintener el indicativo”posedge” delante.Esto significa que el código debe serevaluado para cada cambio que seproduzca en el estado de la señal D. En el trozo de código que pertenece a lasentencia always , podemos ver que elcompilador verifica primero el estadode la señal de reloj. Si la señal de relojestá activa (nivel lógico "1"), la salidatoma el mismo valor que la entrada. Encualquier otra situación no se produceningún cambio y el estado actual de lasalida permanece sin variación.Podemos compilar este ejemplo y pro-gramarlo sobre la CPLD de la mismamanera que hemos hecho para losejemplos anteriores. Después dehacer esto, utilizaremos la tarjeta deexperimentación para verificar que eldiseño actualmente cargado hace loque en teoría estamos esperando quehaga. Después de todo esto, comoejercicio adicional, podemos ver quésucede cuando proporcionamos allatch la opción de disponer de lasentradas SET y RESET. Como sueledecirse, la práctica es lo más perfecto.

La aritméticaLos ejemplos previos han demostradocómo se describen las funciones sintener que preocuparnos del estado delas puertas lógicas, del álgebra Boole-ana, y temas similares. Después de tra-bajar con el lenguaje Verilog duranteun cierto tiempo, cualquier diseñadorhabrá podido darse cuenta de ello per-fectamente. Nuestro tercer ejemplonos muestra que la aritmética tampocoes una tarea difícil con el lenguaje Veri-log. En este ejemplo vamos a utilizarcontadores. Un contador necesitaseñales de reloj, por lo que será conesto con lo que comenzaremos.La Figura 1 muestra el esquema eléc-trico de un oscilador de cristal estándar.

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Listado 2. Un biestable sincronizado

46 always @ (posedge CLK or posedge RESET or posedge SET)

47 begin

48 if (RESET)

49 OUT <= 1’b0;

50 else if (SET)

51 OUT <= 1’b1;

52 else

53 OUT <= D;

54 end

Si exceptuamos el circuito inversor, elresto de los componentes de eseesquema están presentes en la placa deexperimentación. Si colocamos ahora uninversor entre los terminales 71 y 81 delcircuito integrado CPLD, habremos cre-ado un oscilador de cristal.Abra el Ejemplo 3 para ver el dibujo delinversor entre estos dos terminales delcircuito integrado, en la parte superiordel esquema eléctrico. Una vez que laCPLD ha sido programada, el resultadode esto es la creación de un osciladorcuya salida (terminal 81 en la placa delcircuito) está conectada al terminal 83de la CPLD. Esta entrada está dise-ñada especialmente para trabajarcomo una entrada de reloj.

Los arraysSuponemos que nuestros lectoresestán familiarizados con ejercicios dearitmética en el sistema numérico bina-rio. Si es así, también será fácil imagi-nar que los números normalmente tam-bién son representados como un grupode señales. En el lenguaje Verilog dis-tintas señales pueden ser agrupadasde manera conveniente en una estruc-tura denominada “array”.En el fichero Verilog utilizado para elbloque Count (Contador), podemosver lo siguiente en la línea 40: “out-put [7:0] D;”. Esta sentencia especí-fica la creación de un array de ochoseñales (D[7] ... D[0]). Este grupo deseñales se puede escribir de maneracolectiva como “D”.Para evitar posibles confusiones, vamosa explicar lo que se hace en la línea 47.En dicha línea se declara una nuevaseñal. Esta señal no está presente en elmódulo de declaración, lo que significaque no es visible de manera externa (esdecir, fuera del módulo). Por lo tanto,esta señal tan sólo se podrá utilizar demanera interna.

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La siguiente línea interesante es la 51:“temp = temp +1;”. Esto nos indica quepodemos contar en una unidad simple-mente utilizando el signo “+”. La Tabla2 muestra los operadores aritméticosadicionales que pueden ser utilizadoscon arrays en el lenguaje Verilog.En la línea 52 podemos ver la compara-ción (“= =”), que señala que hay queverificar que el término del ladoizquierdo de este símbolo es igual altérmino colocado en el lado derecho delmismo. Todos los operadores de rela-ción (tales como “= =”) están listadosen la Tabla 3. El número 24’d4000000puede parecer un poco extraño a pri-mera vista. Ésta es la notación paradescribir números en el lenguaje Veri-log. El primer número de dicha anota-ción indica cuántas señales están invo-lucradas en dicho número (en estecaso, 24). La letra “d” significa que laconstante se ha introducido con anota-ción decimal. Por último, “4000000” esel valor actual de la constante.En este caso debemos utilizar 24 seña-les, ya que el registro temp está consti-tuido por 24 señales. Debemos señalarque en el lenguaje Verilog, 24 ceros noes lo mismo que 23 ceros. Esto significaque debemos estar seguros de que encada lado del símbolo “= =” está pre-sente el mismo número de señales.

El contadorSi analizamos el código en el lenguajeVerilog podemos ver que el valor delregistro temp se incrementa en una uni-dad con cada pulso de reloj. Tan prontocomo el registro alcanza el valor de4.000.000, el registro D se incrementatomando el valor lógico "1", con lo quetemp pasa a valer "0" lógico y la salidaSLOW pasa a tomar un valor lógico "1".Si el registro temp no ha alcanzadotodavía el valor 4.000.000, la salidaSLOW recibe el valor lógico "0". Con

Listado 3. La sentencia “case” y el agrupamiento de señales en un array

59 always @ (COUNT)60 begin61 case (COUNT)62 4’d0 : SEG=7’b1111110;63 4’d1 : SEG=7’b0110000;………………………………………………..71 4’d9 : SEG=7’b1111011;72 default : SEG=7’b0000001;73 endcase74 end75 76 always @(SEG)77 SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,SEGF,SEGG = SEG;

una señal de reloj de 4,000 MHz, el valordel registro D se incrementa en una uni-dad por cada segundo, teniendo encuenta que la salida SLOW toma breve-mente el valor lógico "1". Así pues, laseñal SLOW se comporta como unaseñal de reloj de 1 Hz.

Contador BCDLa señal de reloj de 1 Hz se lleva al blo-que de entrada de un contador BCD.Esta entrada está etiquetada con elnombre “BCD counter” (contador BCD),en el esquema eléctrico del circuito.El código en el lenguaje Verilog para elcontador BCD tiene tres secciones sepa-radas, cada una de las cuales comienzacon la sentencia always. Además, debe-mos señalar que se han declarado dosregistros para su uso interno. Estosregistros son SEG y COUNT.La primera función (que se inicia enla línea 52) es un contador que pro-voca que el registro COUNT cuentedesde 0 a 9. Cuando dicho registroalcanza el valor 10, COUNT se vuelvea cargar con el valor 0.La segunda función se ejecuta cadavez que el registro COUNT cambia suestado. En la línea 60 encontraremosuna nueva sentencia con nombre case.Un ejemplo de esta función lo pode-mos encontrar en el Listado 3. Los pro-gramadores en el lenguaje C encon-trarán familiar este concepto. En estainstancia, la sentencia case dispone deun argumento (COUNT). Esto significaque las líneas siguientes:"4'd0 : SEG=7'b1111110;4'd1 : SEG=7'b0110000;"

pueden ser traducidas como:

if (COUNT==4'd0) SEG=7'b...else if (COUNT ==4'd0 SEG=..."

y así sucesivamente.

La línea que comienza con la palabra“default”se procesa si el valor actual delregistro COUNT no aparece en la lista.La última sección del código escritoen el lenguaje Verilog se inicia en lalínea 75. Como podemos ver, estalínea se evalúa si el valor del registroSEG cambia.Una prestación interesante del len-guaje Verilog la podemos ver en lalínea 76: distintas señales puedenagruparse en un array utilizando loscaracteres ““ y “”. Puesto que elregistro SEG se ha convertido en unarray y las salidas de una pantalla desiete segmentos han sido declaradascomo señales individuales, estasseñales también deben combinarseen un array.Otra posible solución sería la de aso-ciar cada señal con un elemento delarray, utilizando por ejemplo:

"SEGA = SEG[6];"

Este método también trabaja bas-tante correctamente, pero hace queel código sea un poco más largo yparece algo más difícil de leer.

VerificaciónTeniendo en mente la verificación deeste ejemplo, tenemos que hacermención de una deficiencia en laplaca de experimentación.Cuando la CPLD está siendo progra-mada, todas sus salidas asumen queestán en un estado no activo. Inme-diatamente después de haber sido pro-gramada, la CPLD pasa a estar activa.Como resultado de todo esto, el oscila-dor no se inicia de manera adecuada.Esto significa que, una vez que haya-

mos programado la CPLD, tendremosque hacer brevemente un reset sobrela misma. Podemos realizar esto colo-cando un pulsador de un solo contactoentre los terminales 2 y 20 del conec-tor K6. Otra alternativa sería la de reti-rar brevemente la tensión de alimen-tación y volverla a colocar de nuevo.

ConclusiónPodemos realizar una gran cantidad deexperimentos adicionales con el len-guaje Verilog, aparte de los que ya sehan descrito en este artículo. En esteejemplo nos hemos limitado a utilizarlas características más habituales dellenguaje Verilog. Aún así, estas carac-terísticas permiten a los usuarios hacerdiseños de funciones digitales bas-tante complejas. En Internet podemosencontrar varios sitios donde se hablade una gran variedad de diseños queutilizan el lenguaje Verilog. Estudiandoy simulando los diseños que aquípodemos encontrar, podremos adqui-rir rápidamente una experiencia inte-resante en este lenguaje.Un aspecto importante que no hemossido capaces de tratar en este artículo(debido a la falta de espacio) es lasimulación de diseños en el programaQuartus. El manual del programaQuartus nos debe ayudar bastantesobre este tema, aunque también ten-dremos siempre la ayuda de la función“Help”. Como comentario, es buenaidea desarrollar un diseño en peque-ñas partes y simular estos pequeños“subdiseños” uno por uno, de maneraque sea más fácil determinar si estántrabajando como deberían hacerlo.Nos gustaría recibir de nuestros lec-tores cartas que nos comenten las

aplicaciones interesantes hechas porellos mismos sobre la placa de expe-rimentación. ¡Buena suerte!

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Direcciones en Internet

http://www.altera.com/support/examples/verilog/verilog.html

http://www.asic-world.com/verilog/index.html

Advertencias- Un módulo puede estar formado pordiferentes segmentos de código, cadauno de los cuales está precedido por lasentencia “always”. En nuestro caso, lalimitación es que una salida solamentepuede ser definida en un único seg-mento de código. Para poder superaresta limitación, el diseñador puededefinir dos señales (como si fuesenhilos T1 y T2), y controlar estas dosseñales utilizando segmentos de códigoseparado. De esta manera, la salidaactual puede ser definida como unafunción Booleana de estas dos señales.

- Debemos asegurarnos que los bies-tables presentes en el diseño res-ponden al mismo flanco de señal(tanto si es de subida como si es debajada). Esto nos permite obtenerun diseño más eficiente y rápido.

- Siempre tendremos que tener encuenta que el compilador evalúa elcódigo. Lo principal de esto es quedicha evaluación es diferente de loque sucede cuando un procesadorejecuta un segmento de código. Siun diseño contiene diferentes seg-mentos que utilizan la palabra clave“always”, estos segmentos se ejecu-tarán, en el momento adecuado, demanera simultánea.

elektor 52

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En muchos trazados de raíles de modelismo losdispositivos electromagnéticos activan, de formainstantánea, los cambiadores de vía y semáforosde una posición a otra con un cierto ruido seco.Equipados con un microcontrolador PIC y unpequeño servo, el circuito descrito en este artículoproporciona a estos dispositivos mecánicos unfuncionamiento mucho más lento, suave, tranquiloy, por lo tanto, mucho más realista.

Ray King

para cambios de vías en modelismo y semáforosOperador Si

Existe un gran número de construc-tores de trenes de modelismo queutilizan vías y puntos de cruce enpropiedad, de manera que les per-miten hacer sus propios diseños devías. Cuando se añaden controlesremotos para controlar los puntos decruce y cambios de vías, a menudonos encontramos con grandes dife-rencias con la realidad, así comomovimientos no deseados en elmecanismo. En el mercado están dis-ponibles unidades motorizadas quesuelen ser caras y difíciles de insta-lar. Otra desventaja adicional deestas unidades comerciales es que lafuerza que utilizan es, a menudo,exagerada para la delicada escala delos cambios de vía, de manera que

se pueden producir fácilmente da-ños, y no precisamente daños deajuste y de mantenimiento.

En una vía diferenteEl diseño que proporcionamos utilizaservomecanismos estándar de radiocontrol (R/C) para controlar los cam-bios de vía. Se utiliza un microcon-trolador PIC para generar los pulsosPWM (modulación de ancho depulso) necesarios, realizando el con-trol de un sencillo conmutador“on/off”. El circuito incluye una pres-tación adicional que permite conmu-tar la polaridad del cambiador de vía,dependiendo de la posición del cam-bio de vía.

En la terminología de modelismo detrenes, un cambiador es una pieza dehierro estriada que se coloca en los raí-les donde las vías se cruzan. Tambiénexiste una señal de retorno para indicaral operador el funcionamiento correctode la unidad, de manera que se puedamostrar, por ejemplo, en un diagramade vías. El cambiador de vías se moverá lenta-mente y suavemente desde una posi-ción a la otra, de manera que no sesupere el recorrido de las vías ni seaplique demasiada fuerza que puedadañar el cambiador. Si estamos intere-sados en realizar nuestro propio parde cambiadores, podemos visitar lapágina web que se lista en la partefinal de este artículo.

elektor 55

lencioso+5V

K5

K6

D3

1N4148

D1

1N4001

D2

1N4148

RE1

V2305712V

T1

BC547

R6

10k

V+

K4

R5

10k C3

100n

PIC16F84

OSC2

IC1

OSC1

MCLR

RA4

RA1

RA0

RA2

RA3

RB0

RB1

RB2

RB3

RB4

RB5

RB6

RB7

18

17

13

12

11

10

1615

14

1

3

9

8

7

6

2

4

5X1

8MHz

C4

22p

C5

22p

S1S2

R4

10k

R3

10k

R2

10k

R110

k

JP1

K1

K2

030209 - 11

CNTRL

K3

C1

100µ25V

C2

10µ16V

7805

IC2

+5V

pos

NC

NO

com

Figura 1. En el corazón del circuito podemos encontrar el seguro microcontrolador PIC 16F84.

Como el control se realiza por mediode un sencillo conmutador “on/off”que utiliza niveles TTL estándar, esfácil crear una interfaz con la unidad,que permita controlarla por un sis-tema automático o un sistema con-trolado por ordenador (como el quese describe en otro artículo de estenúmero).Entonces, ¿por qué utilizar un mi-crocontrolador PIC cuando el di-seño se podría realizar utilizandocomponentes más sencillos? El di-seño que aquí presentamos utilizamuy pocos componentes, es fácil deconfigurar y podemos ajustar lavelocidad de movimiento cambian-do los parámetros en el código deprograma.

Descripción del circuito

La Figura 1 muestra el esquemaeléctrico del circuito de controlsuave para cambiadores de trenesde modelismo. Básicamente, el circuito está for-mado por un microcontrolador PICsituado entre los conectores deentrada y de salida. Las entradasincluyen la señal de control del cam-bio de vía, suministrada por la uni-dad de control maestra o por unsencillo conmutador situado ennuestro panel de control. Esta señalllegará a la entrada RA2 del PIC através del conector K4. Las otrasdos entradas se corresponden conlos pulsadores, S1 y S2, cuyos valo-res se leen por medio de las líneasde entrada RA1 y RA0, respectiva-mente, del microcontrolador. Estas

señales se utilizan para configurar laacción del servomecanismo que serequiere, de manera que el cambia-dor de vías consiga alcanzar sin pro-blemas sus dos posiciones másextremas. Si nos fijamos en la conectividad desalida, nos encontraremos con lospulsos de control para el servome-canismo que suministra el micro-controlador a través de su líneaRA3, y que llega al servo por mediodel conector K1 y/o K2. La línea del puerto RA4 se lee paradetectar la presencia o ausenciadel puente JP1, el cual realiza laselección entre dos configuracio-nes de memoria (veremos esto másdetenidamente en otro apartado deeste artículo). La línea del puertoRB4 proporciona información decontrol sobre el estado de los cam-biadores, de manera que se puedeutilizar como señal de realimenta-ción para el sistema de controlmaestro. Así, la línea RB5 controlaefectivamente un relé que se uti-liza con el cambiador. Dependiendode la estructura de su mecanismo,el cambiador utiliza un contacto"normalmente abierto” (n.o.) o uno“normalmente cerrado” (n.c.), oambos.El circuito dispone de su propio regu-lador de tensión, IC2, de + 5 V. Elrango de tensión de entrada no debe-ría exceder los 12 VDC.El microcontrolador dispone de uncomplemento de cuarzo estándarpara su circuito oscilador, que con-siste en un cristal de cuarzo, X1, de 8MHz barato y de dos tradicionales ypequeños condensadores de carga,referenciados como C4 y C5.

elektor 56

030209-1

(C) ELEKTOR

C1C2

C3

C4

C5

D1

D2

D3

H1 H2

H3H4

IC1

IC2

JP1

K1K2

K3

K4

K5

K6

R1

R2 R3

R4

R5

R6

RE1

S1 S2

T1

X1

03

02

09

-10

+

NONC

pos

T

T

T ++

Figura 2. Esquema de la serigrafía de implantación de componentes de la placa decircuito impreso diseñada para el control de los cambios de vías. La placa estádisponible ya fabricada, a través de Servicio de Lectores.

Descargas GratuitasPrograma del microcontroladorPIC.Número de fichero: 030209-11.zip

Serigrafias de la placa de circui-to impreso en formato PDF.Número de fichero: 030209-1.zip

www.elektor-electronics.co.uk/dl/dl.htm.

Direcciones deInterés en InternetCómo construir un par de pun-tos de cambio y dibujos de unmodelo:www.worldrailfans.org/GardenRailway/SLRPointBuilding.shtml

LISTA DEMATERIALESResistencias:R1-R6 = 10k

Condensadores :C1 = 100µF condensador electrolíticode 25 V radialC2 = condensador electrolítico de 16 VradialC3 = 100nFC4,C5 = 22pF

Semiconductores:D1 = 1N4001D2,D3 = 1N4148T1 = BC547IC1 = PIC16F84-10P, programado,con código de pedido 030209-41IC2 = 7805

Varios:JP1 = Conector tipo “pinheader” de2 terminales con puenteK1 = Conector tipo “pinheader” de3 terminalesK2 = Bloque terminal para placa de cir-cuito impreso, de tres terminales, conseparación entre terminales de 5 mmK3-K6 = Bloque terminal para placa decircuito impreso, de dos terminales, conseparación entre terminales de 5 mmS1,S2 = Conmutador de un solo con-tacto, como por ejemplo, tipo D6-RX1 = Cristal de cuarzo de 8 MHzRE1 = Relé para montaje en placa decircuito impreso, 12 V SPDT, por ejem-plo, el V23057 de la casa SiemensPCB, Placa de Circuito Impreso, dispo-nible a través de Servicio de LectoresDisco con los ficheros con códigofuente de Proton PIC Basic Plus, concódigo de pedido 030209-11. Tambiénse pueden obtener a través de la des-carga gratuita de nuestra página web

La placa de circuitoimpresoLa placa de circuito impreso dise-ñada para el control de cambio devías ha sido creada con bastanteespacio. Además, la placa contienesólo componentes de tamaño están-dar. En la Figura 2 podemos ver elplano de serigrafía de situación decomponentes. Como conectores sehan utilizado los bloques terminalesde montaje en placa de circuitoimpreso, que disponen de un espa-ciamiento entre terminales de 5 mm,excepto para K1, que se trata de unconector tipo “pinheader”, de tresterminales, que se utiliza con loscables para servomecanismos yahechos. Sin embargo, en todos aque-llos casos donde no estemos segurosde cuáles son las conexiones quepresenta el servomecanismo, reco-mendamos utilizar el bloque termi-nal K2 en su lugar. Una vez que hemos completado yverificado toda la placa, deberemosmontarla en un lugar donde no sevea, lo cual significa que, en prácti-camente la mayoría de los casos, el

lugar más adecuado será la carainferior de la mesa donde monte-mos nuestro sistema de vías. Si nonecesitamos ningún control de cam-bio de vías, podemos omitir el mon-taje de los componentes R6, T1, D2,K6 y Re1.

Configuración La placa dispone de los pulsadoresde calibración, S1 y S2. Si presiona-mos estos dos pulsadores de manerasimultánea el servo se colocará en suposición central. En esta situación, elcambiador de vía se mantendrá en suposición central y unido al brazo demovimiento del servo. Una vez quehemos hecho esto, colocaremos laentrada de control (RA2) a un nivellógico alto y pulsaremos S1 y S2 demanera individual para ajustar elextremo opuesto a las agujas delreloj del servo (CCW, es decir, delinglés counter clockwise). Seguida-mente colocaremos la señal RA2 anivel lógico bajo y de nuevo pulsare-mos S1 y S2 de manera individualhasta alcanzar la posición CW (clock-wise) más extrema deseada.

Si fuese necesario, habría que repe-tir este ajuste para cada nivel de laseñal de control, hasta que el servocontrole, de manera precisa ysuave, el cambio de posición de unlado a otro. La configuración obte-nida se almacena de manera auto-mática en la memoria EEPROMinterna del PIC. El puente JP1 permite que el mi-crocontrolador pueda utilizar unalocalización de memoria alterna-tiva, de manera que tengamos dis-ponible el uso de dos configuracio-nes diferentes. Pero como hemosdicho, esto es una funcionalidadopcional.

El programaEl fichero con el código fuente delprograma (.BAS) ha sido escrito enel lenguaje Proton PIC Basic Plus yno debe ser demasiado difícil poderconvertirlo a otros compiladores demicrocontroladores. El entorno detrabajo del lenguaje Proton tambiéngenera un fichero ensamblador que,junto con el listado en Basic, debeproporcionar suficientes indiciospara adaptar el programa y el fi-chero ensamblador a nuestro en-samblador favorito para el micro-controlador PIC 16F84. El circuitotambién podría emplearse para fun-cionar con señales de semáforo.Ajustando los parámetros para lavelocidad de trabajo y/o modifi-cando el código de programa, seríaincluso posible reproducir los movi-mientos de rebote del brazo delsemáforo en sus movimientos desubida y bajada.

(030209-1)

Fotografía de localización, por corte-sía de South Limburg Sream RailwayFundation (www.zlsm.nl).

elektor 57

elektor 58

Pocket Pongun juego antiguo con hardware moderno

Los más jóvenes, suponiendo que lo reconozcan, loclasificarán como un videojuego clásico, como Pacman yPong. Aunque históricamente estos juegos son de vídeo, laidea de los mismos se remonta a 1950. En este artículoencontraremos una versión moderna (de ordenador) de unjuego "prehistórico" que no ha perdido nada de su caráctercompulsivo.

que diseñar completamente un nue-vo circuito e integrarlo en un chip. Uti-lizamos simplemente un softwarecorriente de microcontrolador que lediga exactamente qué tiene que hacer.Elegimos el PIC18F452, un MCU de40-pines que contiene, entre otros, 32kBytes de la memoria del programa yun convertidor A/D de 10-bits. Comopuede ver en la Figura 1, el PIC no es elúnico IC (circuito integrado) en el cir-cuito. IC2, un decodificador de 4 a 16líneas , junto con IC3 e IC4 manejan eldisplay de control. El display constarealmente de dos partes: los display de7 segmentos LD1 y LD2, que muestranla cuenta y una matriz de LED (D1-D88) que imita el campo de juego. Lasraquetas o los palos virtuales se mue-ven en el lado izquierdo y derecho decorte, permitiendo que la bola sea des-pedida hacia adelante y hacia atrás.

elektor 59

74HC4514

IC2

DMUX

C20

20D

21

22

23

10

11

1515

1614

1313

1412

1911

2010

17

18

15

24

12

1

4

5

6

7

8

9

2

3

0

1

2

3

4

5

6

7

9

8

0

3

G0

RA5/AN4/SS/LVDIN

RC0/T1OSO/T1CKI

RC1/T1OSI/CCP2

RA3/AN3/VREF+

RA2/AN2/VREF-

RC3/SCK/SCL

RC4/SDI/SDA

RE0/RD/AN5

RE1/WR/AN6

RE2/CS/AN7

PIC16F452

RA4/T0CKI

RC7/RX/DT

RC6/TX/CK

MCLR/VPP

RC2/CCP1

RD0/PSP0

RD1/PSP1

RD2/PSP2

RD3/PSP3

RD7/PSP7

RD4/PSP4

RD5/PSP5

RD6/PSP6

RB0/INT0

RB3/CCP2

RB1/INT1

RB2/INT2

RA0/AN0

RB7/PGD

RB6/PGC

RA1/AN1

RC5/SDO

RB5/PGM

IC1

OSC1 OSC2

RB4

11

15

40

39

38

37

35

36

34

33

3112

10

32

16

17

18

19

20

21

22

13 14

26

25

24

23

30

27

28

29

1

3

2

4

6

5

7

8

9

X1

4MHz

C3

22p

C4

22p

C6

100n

C7

100n

+5V

R3

10

k

R5

10

k

R4

10

k

K1

P3

K2

P4

R1

1k

C1

100n

100k

P2

100k

P1

R2

1k

C2

100n

S1 S2

ULN2803

IC3

VEE

+VS

11

12

13

14

15

16

17

18I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

O1

O2

O3

O4

O5

O6

O7

O8

10

1

2

3

6

7

8

4

5

9

ULN2803

IC4

VEE

+VS

11

12

13

14

15

16

17

18I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

O1

O2

O3

O4

O5

O6

O7

O8

10

1

2

3

6

7

8

4

5

9

+5V

C8

100n

K4

10

11 12

13 14

15 16

1 2

3 4

5 6

7 8

9

C0

C2

C1

C3

C4

C5

C6

C7

C10

C11

C8

C9

C14

C15

C12

C13

C0 C1

C2 C3

C4 C5

C6 C7

C8 C9

C10 C11

C12 C13

C14 C15

T1

BC547B

R7

10

Ω

BZ1C5

100µ10V

+5V

R6

10

Ω

+5V

S3

K3

1011

1213

1415

16

12

34

56

78

9

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

BC547B

R7

R6

R5

R4

R3

R2

R1

R0

8x

R8

56

Ω

R9

56

Ω

R10

56

Ω

R11

56

Ω

R12

56

Ω

R13

56

Ω

R14

56

Ω

R15

56

Ω

+5V

4805

IC5

C10

470µ25V

C9

10µ63V

D891N4001 +5V

Se olvida fácilmente que los primerosjuegos electrónicos se jugaban en unaTV. De hecho, por aquel entonces latecnología no estaba totalmente pre-parada para televisión. En 1951, el téc-nico de TV Ralph Baer pensó que seríaagradable utilizar la televisión comopantalla para un juego electrónico. Sujefe, sin embargo, no vio la revolucio-naria idea y la abandonó rápidamente.Años después, sin embargo, comenzóa emerger otra vez y en 1966 Baercomenzó a construir uno de sus pri-meros prototipos. Nació el vídeo juego.El juego cubierto por este artículo es el“ Pong” de Atari que es realmente underivado de uno de los conceptos origi-nales de Baer. Las primeras versionespara el uso doméstico fueron diseñadasalrededor de 1974. En comparación conotros fabricantes, Atari encontró lagallina de los huevos de oro: se diseñó

un ASIC (Application Specific Integra-ted Circuit -circuito integrado de apli-cación específica-) para Pong. El chippermitió que los costes de producciónfueran bajos mientras que la funciona-lidad del juego (incluyendo un marca-dor digital en pantalla y los efectossonoros) era excelente comparada conlos productos de la competencia. Laversión casera de Pong fue lanzada en1976. Hoy, 28 años más tarde, haremosque otros vayan en el bastidor de Pongen electrónica. Esta vez, no utilizare-mos un aparato de TV como “panta-lla”, sino una matriz de LEDs.

El circuitoAl igual que hizo Atari hace muchosaños, diseñaremos un chip adaptadoúnicamente al juego. Afortunadamen-te, esto no quiere decir que tengamos

El zumbador Bz1 proporciona los efec-tos sonoros. Se trata de un zumbadorpiezo-eléctrico (o activo) que es acti-vado por el transistor T1. C5 y R7 pro-ducen el suficiente desacoplamientode la tensión de alimentación de lafuente. La fuente de alimentación alre-dedor de IC5 es absolutamente están-dar. El diodo D89 produce un grado deprotección contra un adaptador pola-rizado accidentalmente a la inversa(con 9-12 VDC de salida). Con el PICconsumiendo apenas algunos miliam-perios, es justo decir que el consumode nuestro juego electrónico va enfunción de los LED. Sin embargo, gra-cias al esquema multiplexado usadoaquí, el consumo medio de corrientepermanece limitado a unos modestos35 mA más o menos.

DisplayLos LEDs del display de 7 segmen-tos y los de la matriz tienen sus cáto-

dos conectados vía ULN2803 al dri-ver ICs (IC3 e IC4). Los ánodos estánconectados a las líneas del puertoMCU, vía los transistores T2-T9.Podría parecer que los transistoresson innecesarios, porque las líneasdel puerto de PIC se especifican en25 mA por cada uno, no obstante,esto puede que sea suficiente paralos LED de alta eficiencia, pero nopara los LEDs usuales, los cuales seiluminan débilmente con unacorriente tan baja, reduciendo “lacapacidad de juego”.Usando los valores de los componen-tes indicados (es decir, con los transis-tores y R8-R15 = 56 Ω) se obtiene unacorriente del LED de cerca de 27 mA.A propósito, el valor de R8-R15 sepuede cambiar sin problemas usandola Ley de Ohm. Asumiendo una ten-sión de fuente de 5 V y restando des-pués lo siguiente: caída de colector-emisor (0,7 V); tensión en “on” del LED(aproximadamente 1,8 V para los LED

rojos); caída de tensión a través de losdrivers de Darlington en el ULN2803(aproximadamente 1 V), caen cerca de1,5 V a través de la resistencia. Si lacorriente deseada es 10 mA:

V = I x R 1,5 = 0,01 x R, 1,5/0,01 = 150 Ω.

OperaciónPara jugar se usan dos potenciómetrosy dos interruptores. S1 sirve la bola, S3es el selector de la velocidad. Cuandoéste está cerrado, los movimientos dela bola son más rápidos y el juego másdifícil. Hay una conexión para un tercerswitch (S2) pero éste no se utiliza en eljuego de Pong. P3 y P4 pueden ser unpotenciómetro rotacional ordinario,pero los otros potenciómetros deljuego, por supuesto, darán un controlmás realista de los palos en el campo.Estamos haciendo un joystick real.Los joysticks de PC “analógicos”generalmente contienen dos poten-ciómetros, uno para cada dirección(horizontal y vertical). En la mayoríade los casos se usan potenciómetrosde 470 k de los cuales realmente seemplea la gama de la resistencia del0 a 120 k. Para nuestro circuito, serequiere una gama de resistencia de0 - 4,7 k, así que si está conectado unjoystick, debe conectarse una resis-tencia en paralelo con la entrada(entre + 5 V y las patillas 2/3 del PIC)para cerciorarse de que se obtieneuna resistencia mucho más baja. Laresistencia equivalente de la redparalela se calcula así:

1/Req = 1/R1 + 1/R2

Así pues, si deseamos 4,7 k y eljoystick R1 = 120 k entonces

1/R2 = 1/120k – 1/4.7kR2 = 4.89 k

elektor 60

K5

10

1112

1314

1516

12

34

56

78

9

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D10

D11

D12

D13

D14

D15

D16

D18

D19

D20

D21

D22

D23

D24

D1

D9

D17

D26

D27

D28

D29

D30

D31

D32

D25

D34

D35

D36

D37

D38

D39

D40

D42

D43

D44

D45

D46

D47

D48

D50

D51

D52

D53

D54

D55

D56

D33

D41

D49

D58

D59

D60

D61

D62

D63

D64

D57

D66

D67

D68

D69

D70

D71

D72

D74

D75

D76

D77

D78

D79

D80

D82

D83

D84

D85

D86

D87

D88

D65

D73

D81

K6

10

11 12

13 14

15 16

1 2

3 4

5 6

7 8

9

RD0

RD1

RD2

RD3

RD4

RD5

RD6

RD7

RD0

RD1

RD2

RD3

RD4

RD5

RD6

RD7

RD0

RD1

RD2

RD3

RD4

RD5

RD6

RD7

CD0 CD1 CD2 CD3

CD4 CD5 CD6 CD7

CD8 CD9 CD10

LTS4301ELD1

CC CCdp

10

1

a9

b7

c5

d4

e2

f

g

3 8

6

RD0

RD1

RD2

RD3

RD4

RD5

RD6

RD7

CD12

LTS4301ELD2

CC CCdp

10

1

a9

b7

c5

d4

e2

f

g

3 8

6

RD0

RD1

RD2

RD3

RD4

RD5

RD6

RD7

CD13

RD7

RD6

RD5

RD4

RD3

RD2

RD1

RD0

CD0 CD1

CD2 CD3

CD4 CD5

CD6 CD7

CD8 CD9

CD10 CD11

CD12 CD13

CD14 CD15

Figura 1. En este juego, la pantalla está formada por un gran número de LEDs.

Resistencias:R1,R2 = 1 kR3-R6 = 10 kR7 = 10 ΩR8-R15 = 56 ΩP1,P2 = Potenciómetro 100 k

Condensadores:C1,C2 = 100 nFC3,C4 = 22 pF

Lista de componentes

No tendremos problemas en la prác-tica si utilizamos una resistencia de4,7 k. Los pines 1 y 3 en el joystickde 15 vías (un tipo sub-D) son parala dirección horizontal y los pines 1y 6 para la dirección vertical. Final-mente, R1/C1 y R2/C2 suprimen elruido generado por los potencióme-tros mientras funcionan.

ConstrucciónLa placa de circuito impreso (Figura2) consta de dos partes interconecta-das con un trozo de cable plano. Laconstrucción de la matriz de LEDsocupará algún tiempo, aunque el tra-bajo en sí mismo es directo, debemosacentuar la importancia de compro-bar la polaridad del LED, porque nose puede pensar en otra cosa másmolesta que 88 LEDs incorrecta-mente colocados.Generalmente, el cátodo es la super-ficie más grande del LED, así como lapatilla más corta. Generalmente... nosiempre, así que debe cercionarse dela polaridad y en caso de duda usarun tester de conductancia.La orientación del display de 7 seg-mentos puede parecer incorrectapero si sigue las indicaciones delrecubrimiento del componente mos-trado en la Figura 2 el circuito funcio-nará según lo esperado. La polaridadde los condensadores electrolíticos ylos transistores en el circuito tambiénmerece una atención especial. Reali-zaremos asimismo una doble com-probación sobre la orientación delmicro PIC antes de insertarlo en suzócalo, después de todo, el PIC es elcomponente más caro.La placa del circuito se montará lomejor posible para que también sepuedan colocar los interruptores, elenchufe del adaptador, los potenció-metros y los LEDs. Un bisel rojoencima de la separación de la matrizy los marcadores proporcionará el

toque final al juego. En caso de nece-sidad el juego puede funcionar concuatro baterías del tipo AA. Sinembargo, en ese caso la corriente através de los LED tiene que ser redu-cida, aumentando el valor de R8-R15.Esto es necesario para ahorrar ener-gía de batería.

SoftwareEsto nos deja con el software que-mado en el micro PIC, aquí, unPIC18F452. Puesto que estamos

mirando un juego que no debe costardemasiado, buscamos un programa-dor ultra-simple que permita quecualquier persona programe el chipusando su PC. El artículo “PICProggratuito” en otro artículo de estenúmero, nos servirá de muestra.Como de costumbre, el software delPIC para nuestro proyecto se puedeobtener gratuitamente en nuestrapágina Web con el fichero 030320-11.El archivo del código ensamblador delPIC está bien comentado.

(030320-1)

elektor 61

C5 = 100 µ/10 V radialC6,C7,C8 = 100 nFC9 = 10 µ/63 V radialC10 = 470 µ/25 V radial

Semiconductores:D1-D88 = LED, rojo, alta eficiencia, 5

mm, e.g., HP HLMP-D101 (Farnell-Nr.323-044)

D89 = 1N4001LD1, LD2 = LTS4301E (LiteOn)T1-T9 = BC547B

IC1 = PIC18F452-I/PIC2 = 74HC4514 (74HCT4514 o

4514)IC3, IC4 = ULN2803IC5 = 4805

Varios:K1 = P3 = potenciómetro lineal 4k7 mono

(5k), y un conector SIL de 3 vías K2 = P4 = potenciómetro lineal 4k7 mono

(5k), y un conector SIL de 3 vías K3, K4 = conector de caja de 16 pines

K5, K6 = conector para cable plano de16 vías para montaje en PCB

S1 = pulsador, 1 contactoS2 = no colocadoS3 = interruptor, on/offX1 = cristal de cuarzo 4 MHz BZ1 = zumbador piezoeléctrico de 5V (CC)

C1C2

C3 C4

C5

C6

C7

C8

C9C10

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

D10

D11

D12

D13

D14

D15

D16

D17

D18

D19

D20

D21

D22

D23

D24

D25

D26

D27

D28

D29

D30

D31

D32

D33

D34

D35

D36

D37

D38

D39

D40

D41

D42

D43

D44

D45

D46

D47

D48

D49

D50

D51

D52

D53

D54

D55

D56

D57

D58

D59

D60

D61

D62

D63

D64

D65

D66

D67

D68

D69

D70

D71

D72

D73

D74

D75

D76

D77

D78

D79

D80

D81

D82

D83

D84

D85

D86

D87

D88

D89

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

K1 K2

K3 K4

K5 K6

LD1 LD2

P1 P2

R1R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8R9

R10R11R12R13R14R15

S1

S2

S3

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

X1

-++

0T030320-1

T

BZ1

Figura 2. El PCB consiste en dos partes que se conectarán a través de un cable plano.

elektor 62

Hans Weber

Los preparativos para lanzar al mercado la radio digital DABcomenzaron en Europa hace más de diez años. Aunque lapreparación de la red de transmisores se realizó rápidamenteen la mayoría de los países de Europa central y occidental, elinicio del mercado de los receptores fue muy modesto.En el Reino Unido, las ventas comenzaron a subir rápidamentea finales del 2002, recientemente ha habido un importanteincremento que podría también pasar al continente.

DAB en EuropaDIEZ AÑOS DESPUÉS

Operational ServicesPre-Operational Services

Realmente los estrategas y técnicos especialistas de la indus-tria de la radiodifusión europea están de acuerdo en que lossistemas analógicos usados en las emisoras de FM (por nomencionar las emisoras de onda media) están técnicamenteanticuados. La calidad de la recepción no es la ideal y las fre-cuencias disponibles son insuficientes para enfrentarse a lademanda. Sostienen que dentro de 15 años, las emisoras deradio se deberían convertir completamente de analógicas adigital. No obstante, la Radiodifusión Digital de Audio(DAB) inicialmente permanece atrancada en los bloques ini-ciales. Hasta hace poco, Alemania (de todos los países) era unclaro ejemplo de una estrategia infructuosa.

Por favor, espere...El descubrimiento del DAB fue anunciado cada dos años conmaravillosa regularidad en la Exhibición de Emisoras de Ber-lín. Allí se presentaron planes para la construcción de la redde transmisores, y los suministradores de programas públicosy comerciales hicieron una declaración de intenciones paraentrar en la era de la radiodifusión de la radio digital; además,varios fabricantes presentaron los prototipos y (después) losequipos se prepararon para la producción en serie, aunque aprecios que todavía están alejados de la realidad comercial.Las asignaciones en frecuencia y la coordinación de ancho debanda fueron discutidas en los comités de administraciónorganizados de forma federal. Se consultó a expertos deradiodifusión si se debían proporcionar a los oyentes progra-mas en formato digital y analógico (‘simulcast’), o si erannecesarios nuevos programas para atraer a nuevos clientes. ¿La radiodifusión tradicional era suficiente como una aplica-ción, o el nuevo descubrimiento sólo vendría a complementar

el servicio de datos? En la cima de esta discusión imperaba unaguerra de tipo ‘religioso’: ¿será DAB, DVB-T o incluso DRM?La decisión se anunció el año pasado: el sucesor digital de laradio VHF (FM) sólo podría ser el DAB. En un futuro próximono es previsible esperar una red de transmisores DVB-T capazde proporcionar cobertura nacional, porque no está claro quiénpodría pagarlo. Más aún, un multiplex DVB-T independientepara emisoras de radio no sería económicamente viable, exceptoquizás en grandes áreas urbanas, lo cual significa que los pro-gramas de radio sólo servirían como ‘acompañamiento’ a losprogramas de TV y deberían tener un segundo puesto para ellos.En su formato actual, la tercera clase de radio digital terrestre,DRM, no es adecuada para un servicio de clientes regionales,sino sólo para clientes locales. La conclusión de una larga dis-puta era si se concebían DAB, DVB-T y DRM para tres áreasdiferentes de aplicación, y aunque ellas pueden coexistir y com-plementarse unas a otras, no son intercambiables entre sí.Todas las personas involucradas están de acuerdo, al menos, enuna cosa: la implantación del DAB sólo se puede llevar a cabocon una generosa ayuda estatal. En el área técnica, ya había unaimportante aportación de fondo estatal. La infraestructura pararealizar la conversión a DAB está ahora en plena implantaciónen Alemania. En la actualidad al menos el 80% de los ciudada-nos alemanes disfrutan de cobertura y a finales del año 2005 sepretende tener una completa cobertura del territorio.Ahora también hay un número suficiente de programas dispo-nibles, aunque la cuestión de cuál es la estrategia correcta aúnno ha recibido una respuesta unánime. Baviera, en particular,ha abrazado la estrategia de proporcionar nuevos programasque no se pueden recibir a través de VHF. La filosofía delsimulcast todavía prevalece en otros muchos estados alema-nes, principalmente por razones de coste.

elektor 63

Figura 1.Radiodifusión DABInternacional. (source: World DAB Forum).

Los consumidores no han ganado al parecer mucho de todo esto:el número de receptores vendidos hasta ahora se estima en alrede-dor de 100.000. Eso es probablemente porque no hay un conoci-miento suficiente del producto. La mayoría de los alemanes con-sidera que el DAB es una marca de cerveza y la marca de fábricaque se usa actualmente es ‘Radio Digital’, lo cual no proporcionauna clara diferencia con otros tipos de emisoras de radio digital.Como las organizaciones de mercado que se encuentran en casitodos los estados alemanes explican: ‘Primero invertimos muchodinero en la tecnología y ahora tenemos que invertir mucho másen promoción’. El éxito todavía tardará un tiempo en alcanzarse.

La radio de 99 libras esterlinas La situación en Gran Bretaña es bastante diferente. Aquí el mer-cado comenzó a moverse a finales del 2002. Se reconoció que laúnica forma de alcanzar una amplia penetración en el mercado delos receptores DAB era a través del precio. Lo mágico era consi-derar que el receptor estaba por debajo de las 100 libras. La ini-ciativa de producir una ‘radio de cocina de 99 libras’ no proveníade los fabricantes de emisoras, sino de los suministradores de pro-gramas. La BBC y las emisoras comerciales, en particular DigitalOne, mantenidos con los fondos de desarrollo, presentaron unintegrado llamado ‘Chorus’. El coste de fabricación de este inte-grado era tan bajo que el precio del receptor podría bajar de estamágica cantidad, aunque esto sólo era posible con subsidios adi-cionales. Poco antes de Navidad del 2002, se puso a la venta entiendas especializadas el Pure Digital Evoke-1 con una ampliacampaña publicitaria, y sus ventas comenzaron a las pocas horas.Esto fue la chispa que animó a otros fabricantes a entrar en elmercado con precios atractivos. Esto no sólo logró bajar los pre-cios (en la actualidad, el receptor más barato cuesta alrededor de70 libras esterlinas, lo que equivale a unos 105 euros), sino tam-bién aumentar el conocimiento y atrajo a otros clientes queincluso estaban dispuestos a pagar precios mayores.El número de receptores DAB vendidos en el Reino Unidoalcanzó aproximadamente los 50.000 a mediados del año2002 y en la actualidad llegan a más de medio millón de uni-dades, con un grado de cobertura originalmente comparable alde Alemania, aunque actualmente es un poco inferior.Por supuesto, la situación inicial en Gran Bretaña también era dife-rente. Las emisoras de onda media son mucho más comunes aquíque en cualquier otro sitio, así que las diferencias en la calidad dela recepción son más evidentes que con emisoras de FM. Además,los nuevos programas (que no se podían recibir usando receptoresanalógicos) se enfatizaron y fueron promovidos en los medios.Otra ventaja relativa con respecto a Alemania es que en el ReinoUnido el DAB está disponible sólo en una banda de frecuencia(Band III, 174–240 MHz). En Alemania, DAB también se trans-mite en la banda L (1.452–1.492 MHz), con un desafortunadoincremento de coste y reducción del rango del transmisor.

Europa occidental: una situación diferenteEn Bélgica casi se ha completado la cobertura, la cual ha lle-gado hasta el 95% en toda Europa.En Francia, los focos estaban en las grandes áreas metropoli-tanas desde el principio. La programación DAB estaba dispo-nible en Paris, Lyon, Marseille, Toulouse y Nantes, alcan-zando casi del 25 al 30% de la población.

elektor 64

Figura 2. CoberturaDAB en el Reino

Unido.

Figura 3. Elsintonizador de alta

calidad EDAB de Restek

(www.restek.de).

Figura 4.Actualmente están

disponiblesreceptores DAB

compactos para labanda L en

Alemania pormenos de 200 euros

(www.thiecom.de).El receptor de laderecha también

puede recibiremisoras VHF.

Covertura de alta calidadexistente.

Covertura variableexistente.

Covertura de alta calidad afinal de 2004.

Covertura variable a finalde 2004.

Covertura de alta calidaden Noviembre de 2003.

Covertura variable enNoviembre 2003.

La BBC anticipa que cubriráel 85% del territorio durante2004.

En los Países Bajos el funcionamiento del DAB comenzó el27 de Febrero del 2004, después de cinco años de fase deprueba, lo que hizo que los Países Bajos fueran el último paíscomunitario en introducir un servicio DAB regular. Allí tam-bién hay disponibilidad en regiones con una alta densidad depoblación y, de acuerdo a las declaraciones oficiales, se cubreel 40% de la población actual.Todos estos países tienen en común que el número de recep-tores vendidos retrasó las inversiones técnicas en la red trans-misora. Esto puede ser debido en parte al hecho de que alprincipio, los mercados relativamente pequeños no son espe-cialmente atractivos para los grandes fabricantes.

El mercado del receptorEl mercado del usuario final está dividido en cuatro segmen-tos mayores. El primero de estos es el de la radio de automó-viles, que en Alemania es considerado el segmento de mer-cado más importante. Los precios en este segmento son relati-vamente estables. El lider, Blaupunk, ofrece su modelo

Woodstock 53 (!) por 579 euros. El modelo Allixx de Grundiges algo menos caro, unos 399 euros. Los precios no varíanmucho de un país a otro. Sólo en el Reino Unido está un pocopor encima de la curva, con un modelo (Goodmans) disponi-ble por menos de 200 libras.La situación con receptores móviles y portátiles es diferente.En el Reino Unido, el mercado está dominado por pequeños yno muy caros receptores que sólo pueden recibir la Banda III.Los receptores están disponibles a partir de unas 70 libras.Por el contrario, los precios en Alemania se mantienen amenos de unos 200 euros en la actualidad. Esta situación hacambiado en la exposición CeBIT, donde TechniSat presentóun par de receptores de bajo precio: el DAB-Man por 169,99euros y, para uso doméstico, el Digit-Radio DAB por 159,99euros. Los visitantes del CeBIT también pudieron admirar elprimer receptor DAM/DRM combinado, el Starwaves Pre-lude. Este receptor, que es fabricado por un pequeño fabri-cante en Hanover, no estará comercialmente disponible en elmercado hasta este año. El precio parece que en principioestará en la gama alta.

elektor 65

DAB por dentroSi buscamos componentes para receptoresDAB, encontraremos rápidamente dos fabri-cantes ingleses: FrontierSilicon (www.frontier-silicon.com) y RadioScape(www.radioscape.com). La línea de productosFrontierSilicon está basada en el ChorusFS1010. Este circuito integrado lleva en suinterior un procesador multimedia integradocon entrada ADC, procesador DSP, coprocesa-dor DAB, memoria RAM y Caché en chip yvarios periféricos en placa. El DAC no estáintegrado, por lo que los usuarios son libresde gastar tanto como quieran en este compo-nente (o tan poco como deseen, si el coste esun objetivo). Para los fabricantes de equipos,FrontierSilicon también proporciona productosen forma de módulos completos que incluyenel frontal del sintonizador RF y varios compo-nentes periféricos. Para producir un receptorcompleto, el fabricante sólo tiene que añadiresto a su propia interface de usuario (controlde procesador, display y botones), la parte deaudio (DAC, buffer, zócalos o Toslink, etc.) yuna caja.

RadioScape va un paso por delante con unapequeña placa del Módulo RS200, la cual uti-liza el integrado DAB DRE200 de TexasInstruments e incorpora todas las funcionesde una radio DAB/FM digital. Tal y comopodemos ver en las ilustraciones, se puedehacer un completo sintonizador DAB/FM aña-diendo simplemente unos pocos botones, unencoder rotatorio, un módulo LCD estándar (2x 20 caracteres) y una fuente de alimenta-ción. Con sus dimensiones compactas, elmódulo RadioScape también puede usarsepara construir radios de bolsillo.

No es un secreto que la mayoría de los recepto-res DAB están montados usando estos módulos.Como ejemplo, las fotografías que muestran elinterior del sintonizador DAB son las de un Mini-módulo de la serie Audio Restek(www.restek.de).

DRE200DSP

Radio Scape RS200

AudioDAC

FlashROM

RFDownconvert

5V PSU Input

FM/ DABInput

Keypad / Display

General PurposeInput / Output

Digital Audio

Stereo LineOut

También plug-and-play: el módulo sintonizador RadioScapeRS200 DAB/FM (www.radioscape.com).

El módulo usado en el sintonizador DAB del Mini-módulo de laserie Audio Restek.

En Alemania, los sintonizadores DAB para equipos hifi estántodavía dominados por fabricantes de alta gama, tales comoRestek (www.restek.de). Particularmente para los oyentes exi-gentes que puedan gastar más de 2.700 euros en un sintoniza-dor DAB, mientras que en el Reino Unido un sintonizadorDAB/FM de Acoustic Solutions para sistemas estéreo sepuede obtener por menos de 115 libras. Las radios DAB basa-das en ordenador, por el contrario, son escasas. El únicomodelo disponible en todos los países es el TerraTec DR Box1 (con un coste de unos 300 euros).En Internet se pueden encontrar fácilmente sumarios de equi-pos y precios disponibles; algunas de las páginas son:www.digitalradio.de de Alemania ywww.digitalradionow.com del Reino Unido.

¿Cuál es el futuro?En Alemania, DAB ha sido declarado en más de una ocasióncomo un sistema muerto. En la actualidad, la situación sepuede considerar como más positiva. Parece que los preciospueden volver a caer de nuevo en un futuro cercano: la com-pañía Anglo-Israelí Sonarics está ofreciendo su módulo CSMDAB por unos 25 dólares americanos y el DSP Blackfin deAnalog Devices, permite que el DAB funcione implementadopor software y que esté disponible por 5 dólares en grandescantidades. Al final, los grandes fabricantes (en particularSony) están indicando su buena intención de entrar en el mer-cado. En paralelo con esto, se están incrementando los esfuer-zos promocionales y la coordinación bajo la dirección de Ini-ciativa del Mercado de la Radio Digital (IMDR).

En cualquier caso, las esperanzas de Alemania están puestasen una ‘transición suave’ en lugar de un descubrimiento. Lademanda de las emisoras de radio VHF simplemente se deten-drá alrededor del 2015 (o incluso antes).

(040101-1)

Referencias:‘Digital Audio Broadcasting (DAB)’ (I y II), ElektorElectronics, Marzo/Abril 1998.

Páginas web:www.worlddab.orgwww.digitalradio.dewww.radionumerique.bewww.pure-digital.comwww.drdb.orgwww.digitalradionow.comwww.restek.dewww.sonarics.comwww.thiecom.dewww.technisat.dewww.radioscape.comwww.frontier-silicon.com

elektor 66

Las cosas son diferentes en USA:

radio HD en lugar de DABEl artículo DAB de la revista del mes de abril de1998 en Elektor reflejaba la oposición de laAsociación Nacional de emisoras (NAB) a laintroducción del DAB y a favor de una bandade Radio Digital para operar en la banda deVHF en onda media. En ese momento, no habíaun método práctico para implementar tal solu-ción. La situación ha cambiado desde entonces:bajo el nombre de ‘HD Radio’, iBiquity DigitalCorporation (www.ibiquity.com) desarrolló unatécnica que permite transmitir los programasdigitales en AM y FM utilizando los transmisores existentes. Esto se puede hacer junto con los progra-mas convencionales de AM y FM, los cuales se pueden seguir radiando a las mismas frecuencias.Todo lo necesario para disfrutar de esta mejora de calidad de sonido y servicio de datos de radio HDes comprar un nuevo receptor con capacidad para Radio HD. La calidad CD se puede alcanzar conrecepción FM, mientras que los programas AM tienen la misma calidad que las emisoras de FM. Enambos casos, la recepción está libre de ruido y se complementa con funciones de datos adicionales.La mayoría de los receptores de Radio HD también pueden recibir emisoras AM y FM normales.

Incluso antes de que un simple receptor esté comercialmente disponible, iBiquity ha concedido licen-cias para más de 280 emisoras de radio en 37 estados americanos. Los fabricantes del componente,tales como Alps (sintonizadores frontales, conversores A/D y D/A, y procesadores de señal) y Philips(Procesador de Radio SAF3350 HD) planean comenzar la producción en masa este año.

Analog FM Signal

198,402 Hz129,361 Hz

0 Hz

PrimaryPrimary

Upper DigitalSideband

Lower DigitalSideband

MainMain

# 356 # 546

# 0

-129,361 Hz# -356

-198,402 Hz# -546

10 frequency

partitions

10 frequency

partitions

Additional

Reference

Subcarrier

Additional

Reference

Subcarrier

La señal de radio HD híbrida consta de una frecuencia moduladaen la portadora principal (para programas de FM) y bandaslaterales moduladas digitalmente para Radio HD.

elektor 67

servicio lectores servicio lectores servicio lectoreses

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(€)

E291 AGOSTO 2004Multi Programador:

- PCB 020336-1 16,45- Disco, firmware y código fuente 020336-11 9,12

Pocket Pong:- Disco, software PIC 030320-11 9,12

Router de vías:- PCB 030403-1 20,19- Disco, software PC Y PIC 030403-11 9,12- PIC16F877-20/P, programado 030403-41 40,02

Operador Silencioso:- Disco, PIC software 030209-11 9,12- PIC16F84-10P, programado 030209-41 27,41

E290 JULIO 2004Diseño de Nuestro Propio Circuito Impreso:

- PCB 030385-1 29,00

Preamplificador de Gama Alta Controlado Digitalmente (2):- PCB placa principal 020046-1 16,00- PCB placa de relés 020046-2 14,00- PCB placa de alimentación 020046-3 12,50- Disco 020046-11 9,00- PIC18LF452-I/L, programado 020046-41 52,00

Medidor de Velocidad y Dirección del Viento:- Disco, software del proyecto 030371-11 9,00- PIC16F871, programado 030371-41 33,00

E289 JUNIO 2004Construya su Propio Receptor DRM:

- PCB 020148-1 16,00- Disco, proyecto ejemplo 020148-11 9,12

Caja De Música y el Sonido de Pandora:- PCB 030402-1 20,00- Disco, código fuente y hex 030402-11 9,12- PIC16F871/P, programado 030402-41 38,50

Explorador de VHF de Banda Baja:- PCB 020416-1 16,50

E288 MAYO 2004Construya su Propio Receptor DRM:

- PCB 030365-1 17,00- Disco, programa DRM.exe 030365-11 9,00

Cerradura Codificada:- PCB 020434-1 14,40- Disco, código fuente y hex 020434-11 9,00- PIC16F84A-4P, programado 020434-41 27,41

Multicanal Seguro para Modelos Controlados por Radio:- Disco, código fuente 020382-11 9,00- AT89C52-24JI, programado 020382-41 16,24

Medidor de Frecuencia Multifunción:- PCB 030136-1 17,50- Disco, software del proyecto 030136-11 9,00- AT90S2313-10PC, programado 030136-41 15,00

E287 ABRIL 2004Reloj Digital con Alarma:

- Disco, PIC código fuente y hex 030096-11 9,11- PIC16F84-04/P, programado 030096-41 28,36

iAccess:- Disco set, código fuente y control 020163-11 14,02- AT89S8252-12PC, programado 020163-41 25,94

Sencillo Inversor de Tensión de 12V a 230V:- PCB 020435-1 16,00

Conmutador Controlado por Tacto:- Disco, PIC código fuente 030214-11 9,12- PIC12C508A04/S08, programado 030214-41 11,49

E286 MARZO 2004Placa flash 64-K 80C552:

- PCB 030042-1 17,45- Disco, misc. software del proyecto 030042-11 9,12- 29F010, programado 030042-21 18,66- GAL 16V8D15QP, programado 030042-31 11,38

Registrador Climático:- PCB 030076-1 14,44- Disco, software Windows 030076-11 9,12

Codificador FMS para Simulador de Vuelo:- PCB 030066-1 19,03- 87LPC767BN, programado 030066-11 31,74

Ruleta a Diodos Led:- PCB 030168-1 33,00- Disco, código fuente y hex 030168-11 9,12- 89C2051-12PC, programado 030168-41 15,02

AGOSTO 2004

elektor 68

res servicio lectores servicio lectores servicio lector

E285 FEBRERO 2004Receptor de Control Remoto en FM:

- PCB 034044-1 19,00

Cronómetro de Proyectos:- Disco, códigos fuente y objeto 020350-11 9,12- PIC16F84-10P, programado 020350-41 24,52

Descubriendo el motor paso a paso (II):- Disco, código fuente 020127-11 9,12

Generador de Reloj Universal:- Disco, código fuente 020395-11 9,12

Enlace RS232 sin hilos:- PCB 030204-1 16,24

E284 ENERO 2004Contador de revoluciones para modelos de radio-control:

- PCB 024111-1 33,00- Disco, código fuente y hex 024111-11 9,00- 89C2051-12PC, programado 024111-41 16,00

Visualizador de Texto con Desplazamiento:- Disco, código fuente y hex 020407-11 9,00

Conversor USB analógico:- PCB 020374-1 14,00- Disco, códigos hex y software Windows 020374-11 9,00- PIC16C765, programado 020374-41 25,00

E283 DICIEMBRE 2003Generador de Señal de RF con DDS:

- PCB, generador 020299-1 22,00- PCB, control/alimentación 020299-2 23,00- AT90S8515 8PC, programado 020299-41 57,00

Detector de metal por inducción balanceada:- PCB 020290-1 17,00

E282 NOVIEMBRE 2003Generador de imágenes ATV:

- Disco, código fuente y hex 020295-11 9,12- AT90S8515-8PC, programado 020295-41 28,37- AT90S1200-12PC, programado 020295-42 25,70

Interruptor remoto mediante teléfono DTMF:- PCB 020294-1 22,00- Disco, software del proyecto 020294-11 9,12- PIC16F84A-20/P, programado 020294-41 27,50

Display de Cristal Líquido con Bus I2C:- PCB 030060-2 14,00

PICProg 2003:- PCB 010202-1 17,00- Disco, software Windows 010202-11 9,12- PIC16F874-20/P, programado 010202-41 44,00

Central de Medida de Precisión (2):- Placa ensamblada y comprobada 030060-91 68,00

Preamplificador a válvulas (I):- PCB, placa amplificador 020383-1 22,00- PCB, placa alimentación 020383-2 21,00- PCB, placa I/O 020383-3 19,00

E281 OCTUBRE 2003Mini Generador de Carta de Ajuste:

- Disco, código fuente 020403-11 9,46

Selector de Disco Duro:- PCB 034050-1 18,33

Herramienta de Programación para el ATtiny 15:- PCB 030030-1 14,60- Disco, software del proyecto 030030-11 9,46

Amplificador de coche en puente cuádruple:- PCB 034039-1 16,79

Nombre

Domicilio

C.P.

Tel. Fax Fecha

Por favor envíen este pedido a:ADELTRONIKApartado de Correos 3512828080 MadridESPAÑATel. 91 327 37 97

Forma de pago (vea la página contigua para más detalles)Nota: Los cheques serán en euros y conformados por una entidad bancaria.

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Por favor envíenme los siguientes materiales. Para circuitos impresos, carátulas, EPROMs, PALs, GALs,microcontroladores y disquetes indique el número de código y la descripción.

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Los precios y las descripciones están sujetas acambio. La editorial se reserva el derecho de cam-biar los precios sin notificación previa. Los pre-cios y las descripciones aquí indicadas anulan lasde los anteriores números de la revista.

3

CUPON DE PEDIDO

Código Precio

(€)

Código Precio

(€)

elektor 69

es servicio lectores servicio lectores servicio lectore

Medidor de Capacidad con Escala Automática:- PCB 020144-1 15,00- Disco, código fuente y hex 020144-11 10,00- PIC16F84A-20/P, programado 020144-41 32,00

Reloj de arena electrónico:- PCB 020036-1 38,00- Disco, software del proyecto 020036-11 10,00- PIC16F84A-04/P, programado 020036-41 32,00

E274 MARZO 2003Sistema de altavoces activo (I):

- PCB 020054-1 16,00

Lanzador de Dado RPG Electrónico:- PCB 020005-1 23,00- Disco, código fuente 020005-11 11,14- AT90S4433-8PC, programado 020005-41 70,24

Ahuyentador de roedores:- PCB 020110-1 27,00

Conectores de red controlados SMS:- PCB 020157-1 25,00

E273 FEBRERO 2003Interface CompactFlash para sistemas de microcontrolador:

- PCB 020133-1 12,00- Disco, código fuente de la demo 020133-11 10,00

Bus DCI:- PCB, conversor 010113-1 17,00- PCB, terminal 010113-2 25,00- Disco, software del proyecto and código fuente 010113-11 10,00- AT90S8515-8PC, programado 010113-41 43,00

Ampliación de líneas y ADC:- Disco, programas BASCOM-51 020307-11 10,00

Dispositivo de bloqueo programable para números de teléfono:- PCB 020106-1 25,00- Disco, software del proyecto 020106-11 10,00- AT89C2051-1, programado 020106-41 13,00

Codec de audio USB con S/PDIF:- PCB 020178-1 22,00

E272 ENERO 2003Emulador de EPROM:

- PCB 024066-1 18,50- Disco, listado JEDEC GAL 024066-11 10,00- GAL 16V89, programado 024066-31 10,00

Linterna a LED:- Disco, software del proyecto 012019-11 10,00- PIC12C672-04/SM, programado 012019-41 40,00

Comprobador de Nivel de Audio:- PCB 020189-1 18,50

Monitorizador telefónico de bebé:- PCB 012016-1 20,00- Disco, código fuente y hex 012016-11 10,00- AT90S1313-10PC, programado 012016-41 21,00

Adaptador para Diagnóstico de Vehículo:- PCB 020138-1 18,50

E271 DICIEMBRE 2002Programador AT90S8535:

- PCB 024051-1 16,24

Vatímetro Digital de RF:- PCB 020026-1 26,00- Disco, código fuente 020026-11 10,00- PIC16F876-04/SP 020026-41 40,00

Medidor de Nivel de Presión Sonora:- PCB 020122-11 39,25

Alarma de Robo para Moto:- PCB 000191-1 20,00- Disco, código fuente 000191-11 10,00- PIC16F84-04/P 000191-41 40,00- PIC16F84-04/P 000191-42 29,35

E270 NOVIEMBRE 2002Receptor de la banda de 20 m:

- PCB 010097-1 28,47

Comprobador de condensadores ESR:- PCB 012022-1 32,00

Microprogramación para emulador EPROM:- Disco, código hex 024107-11 9,78- AT89C2051-12P programado 024107-41 16,00

Comprobador de continuidad:- PCB 020002-1 9,13

Placa controladora de alta velocidad (II):- PCB 020102-1 24,00

Interface paralela JTAG:- PCB 020008-1 18,00

E280 SEPTIEMBRE 2003Adición de un destello:

- Disco, código fuente y hex 020293-11 9,29- PIC12C509A-04/SM, programado 020293-41 14,33

Programador AT90S2313:- PCB 034036-1 17,50

Mini display para texto en movimiento:- Disco, código fuente 020365-11 10,00

Control Remoto de Luz con Regulador de Intensidad:- Disco, código fuente y hex 020337-11 9,46- AT89C2051-12, programado 020337-41 12,09

E279 AGOSTO 2003Tenis TV con AVR:

- PCB principal 030026-1 15,40- PCB pulsadores 030026-2 16,70- Disco, código fuente AVR 030026-11 9,46- AT908515, programado 030026-41 29,43

Agenda electrónica de bolsillo:- Disco, software PC y controlador 020308-11 9,46- AT90S2313-10PCprogramado 020308-41 24,40

Controlador LCD de bajo coste (ii):- PCB 020114-1 16,79- Disco, software del proyecto 020114-11 9,46

Control de luz nocturna:- Disco, código fuente y hex 020115-11 9,46- AT90S2313-10PC, programado 020115-41 24,89

Tarjeta de desarrollo XA Universal (II):- PCB 010103-1 25,55- Disco, código GAL, EPROM, XADEV 010103-11 9,46- EPROM IC8, 27C256-90, programado 010103-21 19,36- EPROM IC9, 27C256-90, programado 010103-22 19,36- GAL 16V8, programado 010103-31 9,30

E278 JULIO 2003Temporizador descendente:

- Disco, código fuente y hex 020296-11 9,40- AT90S1200, programado 020296-41 26,00

Grabador de audio USB:- Disco, código EPROM 012013-11 9,40- EPROM 27C512, programado 012013-21 28,00

Amplificador Final a Válvulas (2):- Placa amplificador (1 canal) 020071-1 28,40- Placa fuente alimentación 020071-2 18,80

E277 JUNIO 2003Controlador de luces de discoteca de 8 canales:

- PCB 010131-1 25,34- 87C750 or 87C71, programado 010131-4 44,70

Pico PLC:- PCB 010059-1 36,00- Disco, programa de test 010059-11 9,00

Simple chip para Control de Tono:- PCB 020054-4 21,00

E276 MAYO 2003Fuente de Alimentación Conmutada de 17 V/10 A:

- PCB 020054-3 19,40

Unidad de conmutación complementaria para modelismo R/C:- PCB 020126-1 19,00- Disco, código fuente y hex 020126-11 10,00- PIC16C712-041/SO, programado 020126-41 32,00

Sistema de Desarrollo AVRee:- PCB 020351-1 27,36- Disco, programas ejemplo 020351-11 10,00

Caja de conmutación con efectos de guitarra:- PCB 020181-1 27,00

Temporizador Inteligente para Ventilador:- Disco, software del proyecto 020170-11 10,00- MSP430F1121, programado 020170-41 23,50

Sustitución del SAA3049:- PCB 020085-1 27,00- Disco, código fuente y hex 020085-11 10,00- 87LPC764BN, programado 020085-41 20,60

Desplazamiento de luces bicolor:- PCB, controlador 010134-1 17,00- PCB, placa LED 010134-2 22,00- Disco, software del proyecto 010134-11 10,00- AT89C2051-12PC, programado 010134-41 15,00

E275 ABRIL 2003Analizador Lógico 20/40 MHz:

- PCB 020032-1 32,00- Disco, programa demostración 020032-11 10,00- AT90S8515-8PC, programado 020032-41 31,28

Sistema de Altavoces Activo (II):- PCB 020054-2 16,46

Código Precio

(€)

Código Precio

(€)

Ray King

Route

Un ‘operador suave’ utilizaservos para el control demodelos y excitar las víasmuertas de un tren demodelismo ferroviario. Unade sus ventajas es que sepuede activar a través de unsencillo cable, lo que lo haceideal para controlarlomediante un ordenador, taly como describimos aquí. ElRouter de vías es una com-binación hardware/softwarecapaz de controlar hasta127 vías.

El hardware del router de vías con-tiene una placa router master capaz decontrolar directamente hasta 15 dispo-sitivos y una placa esclava conectadaa través de un cable plano y que añadeel control de otras 16 vías. En la Figura1 podemos ver el diagrama de bloquescompleto del sistema. Los circuitosmaster y esclavo utilizan la mismaplaca de circuito impreso para reflejarla función deseada. Los routers escla-vos son opcionales (si estamos satisfe-chos con sólo 15 vías y/o semáforosnos bastará con la placa master).

Un circuito de doblepropósito...El esquema del circuito se puede ver enla Figura 2 y nos muestra además delcircuito master el circuito esclavo. Laslíneas a trazos y las conexiones se usanpara indicar la diferencia entre los doscircuitos, los cuales se pueden construiren la misma placa. Eléctricamente ladiferencia entre los dos circuitos está enla presencia o ausencia de jumpers yotras partes de circuito. El MAX232, undoble conversor de nivel RS232/TTL,por ejemplo, sólo es necesario para lafunción master, la cual (como ya supon-drá) necesita la conexión a un PC en elque se esté ejecutando el software conel programa de Control del Router devías (lo veremos un poco más adelante).El puerto RS232 del PC está conectado ala placa master del Router de vías a tra-vés de un conector sub-D marcadocomo K17. Sólo se utiliza Tx/Rx para eltráfico, sin protocolo de intercambio.En el corazón de la placa master y dela placa esclava tenemos un micro-controlador PIC16F877. Aunque elmicro está cargado con el único y el

mismo software para la función mas-ter o esclavo, realmente seleccionaentre dos códigos diferentes según elnivel lógico que esté definido en lalínea del puerto RC5 por medio deljumper JP1. El PIC 16F877 tiene unafrecuencia de reloj de 8 MHz pormedio de un cristal de cuarzo X1 ysus condensadores de carga C1 y C2.Las placas master y esclavo del rou-ter requieren una fuente de alimen-tación de 8 V a 15 Vdc, que se puedesuministrar por medio de un pequeñoadaptador o desde la salida DC de uncontrolador de velocidad de trenes demodelismo.

Operación masterEl micro PIC monitoriza de forma cons-tante la información de la entrada serie,determinando si el dispositivo especifi-cado en el comando está comprendidoen las primeras 15 vías. Si es así, cam-bia el estado del control de vía (a travésde K2 - K16). Si no es así, pasa la infor-mación hacia el buffer IC3 y desde aquíal conector K18 para comprobar las uni-dades esclavas. Cada salida del conec-tor (K1 – K16) en la placa del router dis-pone de una tensión de alimentaciónno regulada (V+) y los terminales decontrol que requieren los circuitos delservo de control para el ‘Operadorsuave’. Observe que la salida #1 (K1) nose usa para la configuración master.Está pensada para dar otras facilidadesen una etapa posterior.

Operación esclavaLa operación de la placa esclava esidéntica a la de la master pero mássencilla, porque no dispone de lainterface serie Rx/Tx con el PC. Laúnica dirección de cada placa esclava

está determinada por las configura-ciones del interruptor DIP S1. La con-figuración de la dirección 001, porejemplo, permite a la placa esclavaoperar desde las vías 16 a 31, dondeel código 001 es RE2 = 0; RE1 = 0 7RE0 = 1 en el PIC.

… y una placa decircuito de doblepropósitoComo ya indicamos en el esquema delcircuito, la placa del circuito diseñadopara el sistema de Router de víaspuede actuar como un master o unesclavo, dependiendo de la populari-dad. Las dos diferentes placas con loscomponentes se pueden ver en laFigura 3a (Master) y 3b (Esclava).Estudie con cuidado las listas de com-ponentes de cada placa para evitarencontrar problemas. Si es necesario,echaremos un vistazo al esquema delcircuito. Todos los componentes de lasdos placas tienen un tamaño regular,por lo que su montaje no debe desuponer ningún tipo de problema siponemos atención a la colocación delos componentes con polaridad (cir-cuitos integrados, transistores, con-densadores electrolíticos). Nosotrosrecomendamos el uso de un zócalo debuena calidad para el PIC y la mayoríade los componentes caros del circuito.

El software del PIC Podemos ver brevemente la ejecucióndel software en el PIC usado en esteproyecto. Para todos aquellos progra-madores que quieran saber un pococómo está hecho pueden descargar elcódigo fuente de nuestra página web

elektor 71

er de víasRutador para trenes de modelismocon un PC

con la referencia 030403-11. Después dedescargado, puede compilarlo y progra-mar su PIC 16F877. Alternativamenteusaremos el código hex directamente.Para todos aquellos que quierantener el propio PIC programado pode-mos recurrir a nuestro Servicio deLectores bajo el código 030403-41.

Router de vías parael PCEn la Figura 4 se muestra una pantalladel software del router de vía ejecutadoen un PC. Cualquier número de vía dise-ñado se puede almacenar en el PC ycargar cuando el programa está en mar-

cha, o en cualquier momento duranteuna sesión. El software escrito ofrece lafacilidad para diseñar y alterar el dibujode las vías antes de salvarlas a disco. Lavelocidad de transmisión al router mas-ter es de 9.600 bits/s. El software del PCestá escrito en Visual Basic 6 (VB6). Elcódigo fuente (.VBP y componentes)además de la versión ejecutable estánincluidos en el paquete de software delproyecto, ref. 030403-11.Ejecute el fichero railrout.exe y el pro-grama será instalado en nuestroordenador. Las últimas versiones y hardwareañadido pueden encontrarse en lapágina web de Ray King (el diseñadordel mismo).

Diseño de un tramode vía...Oprimiendo el botón ‘Change LayoutDesign’ aparecerá la pantalla de diseño.Pulsaremos en cualquier zona cuadrada

elektor 72

RotadorMASTER

PC

AlimentaciónC.C.

15x max.

ribbonconnector

seriallead

Desvío Desvío Desvío

RotadorESCLAVO

AlimentaciónC.C.

16x max.

16x max.


RotadorSLAVE

AlimentaciónC.C.

hasta7 ESCLAVOS

030403 - 11


Figura 1. Un sistema completo se debería configurar como éste. Las cajasmarcadas como ‘turnout’ representan una unidad de ‘Operador Suave’.

Router MasterResistencias:R1 = 4k7R2,R3,R4 = 10kR5 = 47k

Condensadores:C1,C2 = 22pFC3-C7,C9 = 10µF 25V radialC8,C11,C12 = 100nFC10 = 1µF 16V radial

Semiconductores:IC1 = PIC16F877-20/P, programado,

código de pedido 030403-41IC2 = MAX232IC3* = 74HCT241IC4 = 7805

Varios:JP1,JP2 = jumperK2-K16 = conector SIL de 3 vías

K17 = conector sub-D 9 (hembra) pinesacodados, montaje PCB

K18* = conector de caja de 10 pinesK19 = regleta de 2 vías para PCB,

separación de pines 5 mmX1 = cristal de cuarzo de 8 MHz PCB, código de pedido 030403-1 (ver

página del Servicio de Lectores)Disco, todo el software del proyecto (PIC

& PC), código de pedido 030403-11o descarga gratuita

* sólo se requiere cuando se conecta unRouter Esclavo

Router EsclavoResistencias:R2,R3 = 10kR5-R8 = 47k

Condensadores:C1,C2 = 22pFC9 = 10µF 25V radialC12 = 100nFC10 = 1µF 16V radial

Semiconductores:T1 = BC550IC1 = PIC16F877-20/P, programado,

código de pedido 030403-41IC4 = 7805

Varios:K1-K16 = conector SIL de 3 víasK18 = conector de caja de 10 pinesK19 = regleta de 2 vías para PCB,

separación de pines 5 mmS1 = Interruptores DIP de 3 ó 4 vías X1 = cristal de cuarzo de 8 MHz PCB, código de pedido 030403-1 (ver

página del Servicio de Lectores)

LISTADO DE COMPONENTES

elektor 73

X1

8MHz

C1

22p

C2

22p

C12

100n

R2

10

k

R1

4k

7

+5V

PIC16F877

RA4/T0CK

RA3/AN3

RA5/AN4

RA1/AN1

RA0/AN0

RA2/AN2

INT/RB0

RE0/AN5

RE1/AN6

RE2/AN7

RX/RC7

TX/RC6

MCLRIC1

OSC2OSC1

RC0

RB1

RB7

RB4

RB3

RB6

RB5

RB2

RC1

RC2

RC3

RD0

RD1

RD2

RD3

RC5

RC4 RD7

RD4

RD5

RD6

11

15

40

39

38

37

35

36

34

33

3112

10

32

16

17

18

19

20

21

22

26

25

24

23 30

27

28

29

1413

1

3

2

4

6

5

7

8

9

K18

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

S1

1 2 3 4

8 567R

64

7k

R7

47

k

R8

47

k

+5V

K9

K10

K11

K12

K13

K14

K15

K16

V+

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

K8

V+

O1

O2

O3

O4

O5

O6

O7

O8

MAX232

R1OUT

R2OUT

T1OUT

T2OUT

IC2

T1IN

T2IN

R1IN

R2IN

C1–

C1+

C2+

C2–

11

12

10

13

14

15

16V+

V-

7

8 9

3

1

4

5

2

6

C4

10µ25V

C5

10µ25V

C3

10µ25V

C8

100n

C7

10µ25V

C610µ

25V+5V

K17

SUB D9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

O9

O10

O11

O12

O13

O14

O15

O16

O1

O2

O3

O4

O5

O6

O7

O8

O9

O10

O11

O12

O13

O14

O15

O16

K19

C9

10µ25V

C10

1µ16V

7805

IC4

+5V

T1

BC550

R5

47k

R4

10

k

R3

10

k

JP1

JP2

+5V

+5V

S0

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

+5V

S0

S7

S1

S6

S2

S5

S3

S4

74HCT241

IC3

5

16

3

18

EN

19 EN

13

8

11

6

17

4

15

1

2

9

12

7

14

OPEN = SLAVESHORT = MASTER

OPEN = SLAVESHORT = MASTER

MASTER ONLY

IC3: MASTER: USE IC3SLAVE: CONNECT DASHED LINES

030403 - 12

MASTER ONLY

SLAVEONLY

SLAVEONLY

SLAVEONLY

V+

IC3

20

10

C11

100n

+5V

Figura 2. Esquema del circuito combinado para las configuraciones de router Master y Esclavo.

(C) ELEKTOR

030403-1

C1

C2

C3

C4 C5C

6

C7

C8

C9

C10

C11 C12

H1

H2 H3

H4

IC1

IC2

IC3

IC4

JP1

JP2

K2

K3

K4

K5

K6

K7

K8

K9

K10

K11

K12

K13

K14

K15

K16

K17

K18

K19

R2

R3

R4

X1

R1

0+

03

04

03

-1

(C) ELEKTOR

030403-1

C1

C2

C9

C10

C11 C12

H1

H2 H3

H4

IC1

IC4

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

K8

K9

K10

K11

K12

K13

K14

K15

K16

K18

K19

R2

R3

R5

S1

T1

X1

41

0+

03

04

03

-1

R6..R8

Figura 3. Componentes de la placa Master (izquierda) y de laplaca Esclava (derecha) sobre los respectivos circuitos impresos.

de la misma y después el símbolorequerido poniéndolo en este cuadrado.Continuaremos añadiendo símboloshasta que completemos el dibujo de lavía. Nos aseguraremos que todas lasvías muertas y vías de entrada y salidaacaben con el símbolo ‘end’. Cuando lohagamos, pulsaremos en ‘Save Designand Exit’ y escribiremos el nombre dela vía cuando salga el cursor parpade-ando. Cuando la hayamos salvado, elprograma recordará los detalles detodas las vías y asignará un hardware‘puerto’ a cada una. Para comprobar laasignación, pulsaremos en ‘Check PortAssignment’ para producir una lista delnúmero de vía en el diagrama y supuerto de hardware asociado. Estepuerto hardware (por ejemplo, K2- K16en la placa master, o K1 – K16 en unaplaca esclava) deberían ser cableadosal control del ‘Operador suave’ para esavía particular.

En la instalación es posible que elmecanismo de cambio de vía trabajeen sentido opuesto al software, esoes, si se selecciona ‘adelante’ el cam-bio se mueve al revés. Esto se puedesolucionar usando el botón ‘ChangeTurnout Sense’. Esta opción para unnúmero de puerto dado invertirá elsentido (polaridad digital) del mismo.Esta información se visualiza en elpuerto asignado en la pantalla.

…cambiando la vía...Pulsaremos en ‘Change Layout Design’y la vía actual se visualizará. Podemosañadir o borrar símbolos para cambiartantas veces como sea necesario. Des-pués, salvaremos el diseño modificadopulsando en el botón ‘Save and ExitDesign’. Alternativamente, podemosabandonar los cambios pulsando en‘Exit Design without Saving’. También

existe una opción para cargar otra vía,habilitando el mismo software parausar un número de vías diferentes.

…y poner un controlador de tren

Pulsaremos la sección de vía queintentemos rutar primero en el prin-cipio y después pulsamos en la sec-ción de pista donde queramos acabar.Pulse en ‘Plot’ y el programa nos ayu-dará a encontrar el camino desde elprincipio al fin. Si lo consigue, la rutase resaltará en amarillo. Si no, se harávisible un mensaje con ‘ruta noencontrada’. Si la ruta existe, perocreemos que existe un mejor caminosimplemente pulse en el botón ‘Plot’de nuevo hasta que seleccionemos laruta preferida.La ruta en amarillo se puede manejardirectamente utilizando el botónapropiado, alternativamente puedealmacenarse de nuevo una de las tresrutas coloreadas y operar a cualquiertiempo. Hasta tres rutas diferentes sepueden almacenar de esta manera.Para evitar comenzar o acabar nues-tra ruta desde un cruce, vía muerta oseñal de final puede hacer que el soft-ware produzca resultados inusuales,mensajes de normalmente falso ‘NoRoute’, lo cual, a pesar de lo quepodamos pensar, no es tan malocomo el de ‘No Train Services Today’(Hoy no hay servicio de trenes).

(030309-1)

Pagina webwww.king.ray.btinternet.co.uk/index.htm

La fotografía es cortesía de la Funda-ción South Limburg Steam Railway(www.zlsm.nl)

elektor 74

Figura 4. Software del Router de vías para PC en marcha.

Figura 5. Router Master acoplado a un Router Esclavo por un cable plano.

DescargasgratuitasSoftware para PC y microcontrolador. Fichero número: 030403-11.zip

PCB layout en formato PDF. Fichero número: 030403-1.zip

www.elektor-electronics.co.uk/dl/dl.htm

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