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Teoría
Las leyes de Kirchhoff

¡Hay en la actualidad tanta literatura publicada en Internet sobre este tema que unos momentos antes de comenzar a desarrollar este artículo casi optamos por abandonar la labor y pasar a otro asunto!. Sinceramente, durante cierto tiempo experimentamos bastante indecisión para acometer esta iniciativa.

Sin embargo, al final se impusieron las ganas y la voluntad de divulgar unos conocimientos que, en muchísimas ocasiones, aquellas personas interesadas no tienen suficientemente claros.

Efectivamente, nos referimos a las célebres y famosas "Leyes de Kirchhoff", una especie de bestia negra de algunos estudiantes en sus correspondientes exámenes de tecnología o ingeniería, y muro insalvable para algunos aficionados e incluso profesionales de la electricidad y/o la electrónica.

Pero... ¿en realidad son tan complicadas y enrevesadas estas dos leyes promulgadas por el ínclito prusiano Gustav Robert Kirchhoff mientras todavía era un estudiante?... ¿por qué a determinados individuos les cuesta tanto entenderlas?... ¿tan elevado es su nivel de dificultad?.

Con este artículo vamos a hacer que comprendas los entresijos de las dos leyes de Kirchhoff. Te las mostraremos "con pelos y señales". Pero antes es imprescindible que repasemos algunos conceptos básicos de análisis de circuitos eléctricos. ¡Tranquilo...!. Hemos dicho "conceptos básicos" y no un curso completo sobre el tema.

¿Te atreves?.... Pues pasa adentro...

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Otros Temas Interesantes
Noticias
Curso de ELECTRÓNICA BÁSICA 08

Nociones sobre POTENCIA ELÉCTRICA

Es posible que tengas dudas acerca del concepto de POTENCIA ELÉCTRICA. En este capítulo de nuestro CURSO DE ELECTRÓNICA hablaremos de este tema.

Muchos estudiantes no conocen de donde sale la fórmula para calcularla. Es muy posible que una vez que hayas visto el video se te disipen las dudas.

Clica en LEER COMPLETO... para saber más.

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Radioaficionados
Oscilador de laboratorio hasta 200 MHz

Para un radioaficionado es importantísimo saber usar y manipular los circuitos resonantes. Conocer a que frecuencia oscila uno de estos circuitos es, la mayoría de las veces, uno de los problemas mas habituales con los que tiene que enfrentarse el experimentador.

No obstante, en muchas ocasiones no se dispone del instrumental adecuado para realizar una medida de este tipo. Aunque es posible que dispongamos de un frecuencímetro, en la mayoría de las ocasiones no es suficiente, ya que es probable que no tengamos los medios para hacer oscilar al circuito tanque en cuestión.

Por esta razón, traemos a nuestro blog un pequeño dispositivo con el que podremos realizar esta medida con total seguridad y fiabilidad, además de ser útil para otros menesteres. Básicamente se trata de un oscilador al que únicamente le falta el circuito resonante objeto de nuestra medición. Dicho oscilador se acompaña de la circuitería necesaria para poder usarlo con nuestro frecuencímetro sin que el acoplamiento de este último afecte lo más mínimo a su frecuencia de resonancia. Y lo mejor de todo es que este circuito puede hacer oscilar "casi cualquier cosa que tenga espiras".

El montaje se lleva a cabo con solo seis transistores, uno de ellos el conocido JFET de canal "N" tipo BF-245, de muy fácil localización en el mercado, e incorpora técnicas para estabilizar la amplitud de la señal producida dentro de unos márgenes razonables, pudiendo llegar a oscilar hasta casi los 200 MHz.

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Miscelanea
La circunferencia, el círculo y el número PI (π)

La mayor parte de las personas que vivimos en paises desarrollados, quizás porque estamos acostumbrados a obtenerlo todo con suma facilidad y/o que las cosas vengan a nosotros como caídas del cielo, a menudo las damos por sentadas de manera automática.

Practicamente en ningún momento nos preguntamos porqué algo es o se produce de una determinada manera. Nos basta con saber que tal o cual cosa es como es y punto, lo aceptamos sin reservas.

Algo así nos ha ocurrido a muchos cuando asistíamos a la escuela, en épocas pasadas. ¿Recuerdas cuando aprendiste la fórmula para hallar la longitud de la circunferencia?. ¿O cuando te enseñaron la fórmula para calcular la superficie del círculo?. Todos las aceptamos sin pestañear, y pocos fuimos los que nos preguntamos de donde habia salido el famoso número PI (π). Muchos daban por sentado que aquello era así porque lo decía nuestro profesor de matemáticas y se acabó.

Pero en realidad, esas conocidas fórmulas han salido de algún sitio o, mejor dicho, han sido promulgadas por una o varias personas después de haber dedicado mucho tiempo y esfuerzo al estudio de estas figuras geométricas.

¿Te gustaría saber más sobre este tema y conocer como se han llegado a obtener las mencionadas fórmulas y como están relacionadas entre ellas?... ¡Pues clica en "Leer completo..." ya!.

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Práctica
La soldadura

"Teoría sin práctica es parálisis y práctica sin teoría es ceguera". Con la primera parte de esta frase, cuya autoría desconocemos, podemos resaltar la importancia de que cualquier cosa que estudiemos siempre vaya acompañada de ejercicios prácticos. De nada en absoluto nos sirve estudiar muy a fondo cualquier rama del saber si luego somos incapaces de poner en práctica lo aprendido. ¿Cuantos inventos han podido no ver la luz si su inventor no hubiera llevado a la práctica la idea, basada en su conocimiento teórico, que tuvo en un momento determinado?.

La segunda parte de la frase es tan cierta como la primera y, por desgracia, se da con bastante más frecuencia que su compañera en la vida real. Cuantas veces hemos contratado a un "profesional" para que nos haga un trabajo y al final, cuando ha terminado, vemos "la chapuza" que nos entrega. ¡Cuanta razón tenía Leonardo Da Vinci cuando expresó lo siguiente!: "Los que se enamoran de la práctica sin la teoría son como pilotos sin timón ni brújula que nunca podrán saber a donde van". Esto nos confirma que "práctica sin teoría es ceguera".

Pues bién, todo ello trasladado a la radio y la electrónica tiene una importancia decisiva. Por lo tanto, vamos a practicar un poco con algo esencial para construir nuestros circuitos de forma apropiada. ¿Que tal si aprendemos a soldar correctamente?. ¿Te gusta la idea?

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Teoría
El puente de Wien (II)

Segundo y definitivo artículo sobre este particular circuito electrónico.

Una vez que hemos analizado a fondo el puente de Wheatstone en el post anterior, el siguiente paso es abordar de lleno el funcionamiento y los detalles del puente que le ha dado nombre a estos artículos, es decir, el puente de Wien.

Si aún no has leido el primero te aconsejamos que lo hagas antes de abordar este, ya que en aquel se dan las pautas y se sientan las bases necesarias para llegar a entender el funcionamiento de este circuito.

Allí vimos como conseguir equilibrar el puente eligiendo apropiadamente el valor de las resistencias que lo forman, usando una fuente de corriente continua. También pudimos comprobar que el puente de Wheatstone puede funcionar y equilibrarse además con una fuente de corriente alterna.

Partiendo de este último detalle, vamos a continuar ahora estudiando como es posible llevar al equilibrio a este nuevo puente, el puente de Wien. Pasa dentro, por favor.

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Noticias
Revista 27 MHz - Fascículo 1

Fascículo Nº 1 de la mítica revista "27 MHz" dedicada a la CB (Banda Ciudadana).

Un extracto de la información que puede encontrarse en ella es el siguiente: Código Q, alfabeto fonético, construcción de una antena dipolo, claves usadas en CB, construcción de bobinas impresas, supresión de ruidos en los vehículos, teoría de antenas (I), supresión de interferencias en TV, compresor de modulación, medidor de campo para emisoras, fuente de alimentación estabilizada, micro-emisor de OM y nociones de electrónica.

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Preamplificador ecualizado para emisoras

Tal y como comentamos en los artículos dedicados al "Puente de Wien", presentamos en este artículo una aplicación poco común de dicho circuito. Aunque no exactamente trabajando en configuración puente, vamos a usar sus redes RC características para construirnos un pequeño preamplificador ecualizado para usarlo con nuestro equipo de radio.

Gracias a este circuito conseguiremos una modulación perfecta, resaltando los tonos de nuestra voz que más nos convengan, de manera que podremos ofrecer a aquellos que nos oigan una nitidez y transparencia excelentes.

Si tienes el tono de voz demasiado grave podrás disminuir el nivel de las frecuencias bajas y subir las más agudas de manera que se te oiga con más claridad.

Y viceversa, si lo que tienes es un tono de voz muy "chillón" podrás resaltar los sonidos más graves y bajar los tonos más agudos. El resultado puede ser espectacular. ¿Te interesa este tema?. Clica en "Leer completo...".

Hemos de dejar claro que nuestra pretensión no ha sido elaborar un ecualizador de características profesionales. De hecho, tampoco nos hace falta para el uso al que va a estar destinado, tal y como vamos a ver durante el transcurso de este artículo.

Además, debemos tener en cuenta que la canalización de los equipos de radioaficionados no suele superar los 10 KHz. Veamos esto con mas detenimiento ya que es importante para elegir con acierto las frecuencias centrales y el número de las redes de Wien que vamos a necesitar.

LA CANALIZACIÓN
¿Que es la canalización?. Digamos que es el "ancho de banda" del espectro de frecuencias que ocupamos cuando modulamos una señal de radiofrecuencia. Quizás esto te suene a chino, pero seguro que lo comprenderás si lo vemos con un ejemplo.

Supongamos que somos cebeistas y tenemos un precioso transceptor de 27 MHz con 40 canales. Si observamos la distribución de frecuencias de estos canales vemos que la mayoría están separados 10 KHz entre el inmediato inferior o el superior. Por ejemplo, la frecuencia del canal 1 es de 26.965 KHz mientras que el canal 2 tiene una frecuencia de 26.975 KHz, es decir 10 KHz más alta.

La del canal 20 es 27.205 KHz mientras que la del 21 es 27.215 KHz, y la del 22 es 27.225 KHz, conservando siempre una separación de 10 KHz entre ellos.

Así, con esta diferencia de 10 KHz, están distribuidos casi todos los canales contiguos, excepción hecha de los adyacentes a 5 de ellos, denominados usualmente "canales oscuros", los cuales no están presentes en la mayoría de emisoras provocando una separación de 20 KHz, y el "intercambio" o "trueque" entre las frecuencias de los canales 23, 24 y 25 (Ver tabla de frecuencias para CB).

Parece, por tanto, que cada canal "se apodera" de un espacio determinado del espectro de radiofrecuencia. A este espacio que ocupa cada uno de los canales existentes es a lo que se le llama "canalización".

Pero... ¿cual es la razón de que tenga que existir este espacio de 10 KHz para uso exclusivo de cada canal?. ¿De donde viene esta necesidad?. La respuesta está en las llamadas "bandas laterales". ¿Sabes lo que son?.

LAS BANDAS LATERALES
Si eres radioaficionado, lo más seguro es que hayas oido mencionarlas. De hecho es muy probable que sepas que existen 2 bandas laterales, llamadas "USB" (Upper Side Band o Banda Lateral Superior) y "LSB" (Lower Side Band o Banda Lateral Inferior). ¿De donde salen?. ¿Que son exactamente?. Para lograr entenderlo debemos de mirar con detenimiento el resultado de modular una señal de RF en amplitud.

Supongamos que estamos en el canal 21 de la Banda Ciudadana. Como hemos dicho anteriormente, la frecuencia asignada a este canal es de 27.215 KHz y su apariencia, vista "de cerca", sería algo así.

Esta señal de radiofrecuencia, si no está modulada, es una onda senoidal pura sin apenas distorsión (aproximadamente como la hemos representado en el dibujo anterior) y teoricamente solo necesita el espacio que ocupa su frecuencia correspondiente.

Pero en cuanto dicha señal de RF de 27.215 KHz se modula en amplitud por otra señal de BF, de por ejemplo 1 KHz, automaticamente pierde su condición de onda senoidal perfecta.

Desde ese momento, no podemos hablar solo de la existencia de una señal, sino de tres. Me explico.

La señal de RF de 27.215 KHz modulada en amplitud por la señal de BF de 1KHz, sería equivalente a transmitir una señal senoidal de frecuencia 27.215 KHz (la original), otra de 27.214 KHz (resta de las dos primeras 27.215 - 1) de amplitud menor que la original, y otra de 27.216 KHz (suma de las dos primeras 27.215 + 1) también de menor amplitud que la original.

En este último caso, el espacio radioeléctrico ocupado por la señal modulada será mayor que cuando dicha señal permanecía sin modular. Lo representamos a continuación.

Generalizando, si llamamos "Fo" a la frecuencia de la señal de RF original sin modular y "fm" a la frecuencia de la señal de BF moduladora, tendremos que las señales resultantes de modular en amplitud la primera por la segunda serían: Una señal de frecuencia "Fo" llamada "portadora", otra de frecuencia "Fo - fm" de menos amplitud que la anterior llamada "banda lateral inferior" (LSB) y otra de frecuencia "Fo + fm" llamada "banda lateral superior" (USB) y también con menos amplitud que la portadora.

Para ilustrarlo con otro ejemplo, esto significa que si la portadora de 27.215 KHz la modulamos con una señal senoidal de 3 KHz obtendremos, además de la propia portadora, dos bandas laterales; la superior (USB) con una frecuencia de 27.218 KHz (27.215 + 3), y la inferior (LSB) de 27.212 KHz (27215 - 3), ambas con amplitudes menores que la propia portadora.

En esta ocasión el espacio radioeléctrico ocupado por la señal de RF modulada sería todavía mayor, concretamente de 6 KHz, o sea, 3 KHz por parte de la banda lateral inferior y otros 3 por la banda lateral superior.

Sin entrar en muchos más detalles, solo añadir que en la práctica las ondas sonoras de BF que modulan a la portadora no tienen un perfil senoidal sino que presentan una forma irregular. Esto significa que están formadas por una onda senoidal principal llamada "fundamental" y por multitud de señales senoidales de frecuencia múltiplos de la fundamental, llamados "armónicos", cuya amplitud va decreciendo conforme se alejan del valor de la frecuencia fundamental.

Esto da lugar a la formación de dos bandas laterales por cada uno de los armónicos de la señal moduladora de BF, las cuales se suman a las dos bandas laterales que produce la onda fundamental.

Los equipos de radioaficionados están diseñados basicamente para trabajar con voces humanas. El tono fundamental de la voz humana se encuentra, dependiendo de la persona (hombre, mujer, niño, niña), entre 100 y 300 Hz pero sus armónicos se extienden mucho más allá, pudiendo llegar en algunos casos hasta los 8.000 Hz.

No obstante, para la transmisión de señales de voz en los equipos de radio se sacrifica la fidelidad y se evita que las frecuencias moduladoras sobrepasen los 4.500 Hz. Con ello tendremos, además de la portadora, dos bandas laterales que se extenderán 4.500 Hz para arriba y otros 4.500 Hz para abajo de la frecuencia central original.

Siguiendo con el ejemplo anterior, supongamos que seguimos en el canal 21 de la Banda Ciudadana. Este se extenderá desde 27.210,5 KHz (27.215 - 4,5) hasta 27.219,5 KHz (27.215 + 4,5). Sin embargo, para tener la seguridad de que dos canales adyacentes o contiguos no van a solaparse, sus portadoras se separan 10 KHz y no 9 como sería de esperar, dejando un espacio "vacío" de 1 KHz entre cada canal. La distribución del "ancho de banda" queda tal y como lo representamos en la siguiente ilustración.

Exactamente el mismo criterio técnico se sigue en la banda comercial de Onda Media utilizada en América y Australia. Sin embargo, en Europa la separación entre portadoras se reduce a 9 KHz.

Hasta ahora hemos aprendido cosas muy interesantes, pero desde luego, lo que más nos interesa en lo que respecta a lo que estamos estudiando en este artículo, es saber que en las transmisiones de radioaficionados no se superan las frecuencias de audio superiores a 4.500 Hz.

EL CIRCUITO DEL ECUALIZADOR
Teniendo en mente la gama de posibles frecuencias de la señal moduladora a transmitir tenemos ya sentadas las bases para la elección de las frecuencias centrales de las redes Wien de nuestro ecualizador. En un principio, a nosotros nos ha parecido bien de acuerdo con lo visto hasta ahora, las siguientes: 200 Hz para la parte baja de la gama, unos 900 Hz para la gama media, y por último 3400 Hz para la gama de los sonidos más agudos.

Hemos de tener en cuenta que estas son las frecuencias centrales de cada célula Wien. Esto significa que la suma del ancho de banda de cada una de ellas cubrirá perfectamente toda la gama de frecuencias que necesitamos, hasta llegar a los 4.500 Hz necesarios. El esquema eléctrico del circuito es el siguiente.

Nos han parecido suficientes tres células Wien para una gama de frecuencias tan corta. No obstante, es sumamente fácil añadir las que cada cual considere necesarias. ¿Recordáis la fórmula para calcularlas?.

Las tres redes Wien las hemos colocado entre sendos transistores en configuración de emisor común, lo cual compensa de sobra la atenuación que introducen las primeras. Incluso obtenemos cierta amplificación adicional ya que la ganancia de los transistores supera a las pérdidas inherentes de las células Wien.

Por otra parte, el circuito no requiere ningún tipo de ajuste por lo que ha de funcionar desde el primer momento sin ningún problema.

 
C O M E N T A R I O S   
RE: Preamplificador ecualizado para emisoras

#1 JuanApocalipsis » 14-04-2017 07:43

Como adicionar canales altos y subterraneos a mi CB Royce R 638.

Atte.

Juan

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