El clásico "radio de 5 lámparas"
 
   La construcción del clásico receptor "musiquero" de 5 tubos de Onda Normal y Corta era (y es) la forma más fácil de entender la electrónica a válvulas, ya que en un mismo aparato conviven las técnicas de Corriente Contínua, Corriente Alterna, Radiofrecuencia y Baja Frecuencia. Cualquiera que haya construído uno "enterándose", aunque sea de forma experimental o temporal, estará bastante capacitado para entender cualquier receptor de comunicaciones y hasta incluso mucha parte del funcionamiento de un emisor o de un amplificador de alta fidelidad. Este tipo de receptor superheterodino fué muy corriente desde los años 40 hasta aproximadamente mediados de los 60, cuando se introdujo "el transistor" (receptor a pilas transistorizado) conjuntamente con los receptores a válvulas que incluían la banda de Frecuencia Modulada (FM). Bien ajustado daba unos resultados sorprendentes en onda corta. La intención de esta página es definir los conceptos en que se basa y esquematizar sus partes de forma concisa.

El receptor "musiquero" de 5 válvulas
Circuitería (partes)
 
  1. Paso de Antena a Mezclador (Conversor): Sintoniza la señal de antena y la convierte por heterodinación a una Frecuencia Intermedia sirviendose de un oscilador local (OL) que genera una frecuencia suma (normalmente) de la frecuencia de la señal de antena más el valor de resonancia del transformador de frecuencia intermedia. La sincronización de frecuencia antena/oscilador se lleva a cabo mediante un condensador variable en tándem con la parte osciladora desplazada de frecuencia mediante la acción de un condensador padder en serie con la bobina. Este paso define la sintonía, cobertura (bandas), y sensibilidad del receptor. Una válvula combinada (dos en una) con una parte osciladora y otra mezcladora, usualmente UCH42, ECH81 o similar. La eficiencia de la parte osciladora en una amplia gama de frecuencias es determinante en el rendimiento en el punto de sintonía y en la sensibilidad global del receptor, especialmente en onda corta. Para mejor comprensión de este paso se describe a continuación el propósito de diseño de un mezclador y el funcionamiento de una ECH81, que es una válvula conversora de excelente aplicación para este tipo de receptores.

  2. La ECH81 es una válvula doble (triodo-heptodo) de base noval diseñada en 1954 y está basada en la optimización de los diseños anteriores usados habitualmente en los radios superheterodinos para la función de mezcla de corrientes alternas de radiofrecuencia. Las dos válvulas internas comparten un cátodo común (pata 3), el triodo se usa como Oscilador Local para que pueda inyectar una CA de RF sinusoidal de 13 voltios de amplitud a la reja de modulación (pata 7) de la parte heptodo, la cual se encuentra blindada por la reja pantalla dual del heptodo (pata 1) que está puesta a masa para la CA y simultaneamente conectada a un potencial positivo de CC de aceleración. Esta inyección puede proceder tanto de la reja como de la placa del triodo oscilador, pero normalmente se escoge la reja por una cuestión de adaptación de impedancias. Como en todos los procesos de demodulación, la parte heptodo funciona de forma NO lineal, lo que provoca que la señal a procesar de entrada (pata 2) junto con la señal del OL interactúen produciendose en el ánodo (pata 6) una salida con las siguientes señales: la de entrada, la del oscilador (que normalmente oscila a una frecuencia superior a la de entrada), la suma de la de entrada con la local, y la diferencia de la de entrada con la local. La señal útil normalmente es la última y se la denomina Frecuencia Intermedia. Para seleccionarla de las demás se usa un circuito sintonizado (transformador de FI) a esa frecuencia, que normalmente está dentro del margen de los 470 a 490 kilociclos en los radios de 5 lámparas europeos. Los americanos acostumbran a usar una FI de 455 Kc. La válvula ECH81 tiene otras versiones según sea su tensión de filamento variando con ello la primera letra: U para 19 voltios/0,1 amperios, y H para 12,6 voltios/0,15 amperios. El resto de características permanecen practicamente idénticas. La codificación americana para esta válvula es 6AJ8.
     
  3. Paso Amplificador de Frecuencia Intermedia: Selecciona y amplifica la frecuencia útil resultante del heterodinaje anterior y es un paso muy importante en la selectividad y sensibilidad del receptor. Una válvula, usualmente UF41, EF89 o similar intercalada entre dos transformadores sintonizados a la FI, uno de entrada de acoplo al mezclador y otro de salida de acoplo al detector.

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  5. Paso Detector (detección de amplitud - AM): Extrae la variación de la envolvente de la señal modulada de frecuencia intermedia (modulación) y la convierte en una señal de baja frecuencia (audio). Para ello rectifica la señal de FI, y luego filtra de la resultante su componente de RF (CA de valor más elevado - portadora) dejando la componente de BF (CA de valor más bajo - envolvente). Una válvula combinada (dos en una), usualmente UAF42 o EBC81 (o similares) utilizando sólo la parte rectificadora. Este paso puede tener un circuito complementario llamado Control Automático de Volumen o de Ganancia (CAV o CAG), el cual se sirve de la parte negativa de la corriente rectificada para inyectarla en las rejillas de los tubos precedentes, controlando así su ganancia y compensando los diferentes niveles de las señales recibidas.

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  7. Paso Previo de Baja Frecuencia (Audio): Amplifica la señal de baja frecuencia preparandola para el paso de potencia. Utiliza la parte restante (amplificadora) de la válvula del paso anterior. En su entrada está el control de volumen. En los receptores "universales" (CA-CC) cuyos filamentos están conectados en serie, se procura que el filamento de esa válvula sea el último quedando un polo conectado a masa para evitar un posible zumbido de alterna.

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  9. Paso de Potencia de Audio: Amplifica la señal procedente del paso anterior para que se pueda reproducir en un altavoz a través de un transformador de salida. Una válvula, usualmente UL41, EL84, 6V6 o similar.

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  11. Paso de Alimentación: Provee de tensión a los filamentos de las válvulas y alimentación de corriente contínua a los pasos anteriores. Una válvula, llamada "la rectificadora", usualmente UY41, EZ80, 5Y3 o similar con un filtro de compensación (aplanamiento). Según era este paso dividía a los musiqueros en dos clases: los llamados "universales" (podian ser conectados tanto a corriente continua como alterna, normalmente 125 voltios), y los "de transformador" para corriente alterna de 125/220 voltios. Los universales llevaban válvulas cuya primera letra empezaba por U (diferente voltaje de filamento, pero mismo amperaje para así poder ser conectadas en serie), y los de transformador llevaban válvulas cuya primera letra empezaba por E o 6 (6,3 voltios de filamento pero de diferente amperaje para asi poder ser conectadas en paralelo).
 
Ejemplo: Radio "universal" genérico enchufable a 115/125 C.C. o C.A. con un adaptador para 220/230

 
Conceptos básicos
Corriente alterna: Energía eléctrica que cambia de polaridad (víbra) una cantidad de veces por segundo y por ello tiene una frecuencia determinada. A medida que la frecuencia aumenta tiene la propiedad de expandirse por el espacio con más facilidad (radía). Ello permite la comunicación a grandes distancias. Conforma lo que se denomina señal y puede combinarse con otras corrientes alternas produciendo una onda (vibración) compleja o modulada.

Corriente contínua: Energía eléctrica que no cambia de polaridad (no vibra) y por ello no tiene ninguna característica de frecuencia ni de radiación. Conforma lo que se denomina alimentación o polarización, generando en combinación con los ciclos de corriente alterna el punto de trabajo de un circuito.

Circuito sintonizado: Elemento sensible a determinada frecuencia de vibración, es decir, que tiene resonancia a esa frecuencia.

Resistencia: Componente o material parcialmente aislante a la corriente continua y alterna, por lo que genera diferencias de potencial en sus extremos. Su nivel de aislación se mide en Ohmios.

Reactancia: Nivel de oposición a una corriente alterna.

Bobina: Cable de diversa longitud y sección, que puede estar agrupado en espiras o no, llevar núcleo o no, pero con la característica de que es resonante a la corriente alterna y crea flujos de energía que pueden ser captados por un elemento secundario (si existe ese elemento, al componente se le llama transformador). Si esta conectada a un condensador tiene la propiedad de interactuar con él creando un circuito sintonizado y/o oscilante. Esa resonancia hace que se comporte como una resistencia de alto valor el caso de resonancia en paralelo o como una de bajo valor en el caso de resonancia en serie.

Inductancia: Corriente alterna reactiva en oposición y directamente proporcional a la frecuencia de la corriente de entrada que se genera automaticamente dentro de una bobina cuando circula por ella una corriente alterna. El nivel de oposición se mide en Henrios, y su efectividad depende de las características constructivas de una bobina a una frecuencia concreta, por lo que se genera en ella una resistencia concreta para cada frecuencia determinada. Esa resistencia se llama reactancia inductiva. La reactancia inductiva crece con el incremento de la frecuencia, el número de espiras, y el flujo magnético (existencia o no de núcleo, y si existe su nivel de pérdidas por corrientes de Foucault). La bobina que bloquea una corriente alterna determinada debido a su alta reactancia inductiva se le llama bobina de choque. En una bobina en la que se acumule un alto nivel de flujo, se evidencia la existencia de la inductancia mediante la extracorriente de ruptura, que es la chispa de desconexión de una bobina a la corriente alterna. Esa chispa es un intento de la corriente inducida en la bobina de prolongar la corriente interrumpida.

Condensador: Componente totalmente aislante a la corriente continua y parcialmente aislante a la corriente alterna dependiendo de su frecuencia. Tiene la propiedad de almacenar energía, por lo que puede cargarse y descargarse. Esa propiedad hace que sea un elemento altamente activo con respecto a la corriente alterna (o continua pulsante). Su capacidad de almacenamiento se mide en Faradios. 

Capacitancia: Reactancia de un condensador a la corriente alterna que conforma una resistencia llamada reactancia capacitiva. A más frecuencia menor reactancia capacitiva en un condensador dado, y dependiendo de la capacidad, a más capacidad también menor reactancia capacitiva a una frecuencia dada.

Válvula: Dispositivo electrónico de regulación y conmutación todo en uno compuesto basicamente por filamento, cátodo (puede no estar), reja (pueden haber varias) y placa. Cuando se asocia su placa a un componente de carga, las propiedades asociadas a la regulación permiten la amplificación de la señal entrante por su reja, y las propiedades asociadas a la conmutación permiten la transformación de la misma. En un mismo contenedor puede haber más de una válvula (doble, triple, o combinada de diferentes funciones).

Rectificador: Dispositivo electrónico que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante. 

Detector o Demodulador: Rectificador aplicado a una corriente alterna de frecuencia elevada modulada con la intención de extraer su parte informativa y transformarla en baja frecuencia. 

Filtro: Circuito o dispositivo que selecciona, compensa, reduce o elimina una corriente alterna o continua pulsante. Por ejemplo: puede compensar la tensión pulsante de salida de un rectificador y convertirla en no pulsante.

Heterodinaje: Procedimiento en el que se mezclan dos corrientes alternas para producir una tercera y cuarta resultantes de la suma y diferencia de las dos anteriores.

Oscilador: Circuito de realimentación de corriente alterna que genera una frecuencia determinada por el efecto de resonancia de una bobina conectada a un condensador y todo ello asociado a la amplificación de la válvula. Este efecto de realimentación hace que el consumo (intensidad de corriente) del circuito sea bajo, necesitandose solamente de una alimentación de corriente continua para compensar el impulso y mantener las oscilaciones.

Frecuencia Intermedia: Frecuencia diferencia (la de valor más bajo) resultante del efecto de heterodinaje. Se selecciona con un amplificador sintonizado.

Frecuencia imagen: Es una señal cuya frecuencia es la de sintonización de entrada más dos veces la frecuencia intermedia (o menos dos veces la frecuencia del oscilador) y que por falta de suficiente selectividad del circuito de entrada al mezclador heterodino se introduce en el mezclador con el resultado de que produce a su salida la misma frecuencia intermedia. Ejemplo: imaginemos una entrada sintonizada de poca selectividad a un mezclador heterodino, la señal sintonizada y deseada es de 1000 Kc y la frecuencia intermedia es de 500 Kc, el oscilador estará entonces a 1500 Kc para producir una señal diferencia de 500 Kc aceptable para el amplificador de FI. Sin embargo una señal de 2000 Kc producirá también con el oscilador a 1500 Kc una señal diferencia de 500 Kc la cual el amplificador de FI también aceptará. Esa señal de 2000 Kc será la frecuencia imagen en ese punto de sintonía, la forma de evitar frecuencias imágenes es evitar que en los circuitos mezcladores entren señales no directamente sintonizadas, para ello el paso de entrada debe ser muy selectivo.

Impedancia: Suma de la reactancia + la resistencia. Las impedancias tienen efecto para la transferencia de energía y la respuesta de frecuencia. Para la mejor combinación transferencia/respuesta la impedancia de entrada de un circuito debe de ser lo más igualada posible a la impedancia de salida del circuito al que se conecta. La energía transferida de cada una de las frecuencias (respuesta) queda afectada por la disimilitud de impedancias, por ejemplo, si un pick-up piezoeléctrico tiene una impedancia capacitiva de 800 pF, es decir, unos 200 Kilohmios a 1000 ciclos, esto implica una impedancia alta de entrada para el amplificador. Si es inferior a 200 Kohms las frecuencias bajas se debilitarán y si es mayor se reforzarán. El valor de la impedancia de entrada tiene un efecto preponderante en la calidad de reproducción por lo que puede ser necesario modificarla.

Alta impedancia: Dícese de cuando entre el activo y masa hay una elevada resistencia a la corriente alterna, por lo que en el circuito se desarrollará una intensidad baja y un voltaje relativamente alto. Un circuito de alta impedancia no desarrolla potencia por lo que no tiene tiene capacidad de carga, sólo amplificará en tensión. Un preamplificador de audio lleva circuitería de este tipo. 

Baja impedancia: Dícese de cuando entre el activo y masa hay una baja resistencia a la corriente alterna, por lo que en el circuito se desarrollará una intensidad alta y un voltaje relativamente bajo pero con mucha capacidad de carga, es decir desarrollará potencia. La circuitería de un amplificador de audio pertenece a este tipo, y un amplificador lineal también, sólo que con tensiones e intensidades más elevadas.

Amplificador de potencia: Circuito que debe transformar una señal (corriente alterna con información) amplificada en un circuito de impedancia alta o media (amplificador de tensión) a una señal amplificada en un circuito de baja impedancia para así poder cargar un altavoz o una antena, convirtiendo la energía eléctrica en sonora o de radio.

Receptor de radio: Aparato electrónico que convierte a nivel de comunicación humana (sonido, imagen, etc.) la información contenida en una vibración simple o compuesta de frecuencia mucho más elevada, y que por ello ha sido posible radiarla (emitirla), es decir, convierte una corriente alterna de frecuencia aumentada (radiada e inaudible) a una corriente alterna de baja frecuencia transformable en audible o identificable. El proceso inverso conforma el Emisor de radio.

 

Publicada en Ene/2010 por Revisada en Dic/2013