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EL REY MICRO
SIMIL EN UN PUEBLO DE LA EDAD MEDIA

por ING. PICERNO




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1.0  DEDICATORIA Y PRÓLOGO

Este libro está dedicado a un amigo que me soporta hace unos 10 años y a su grupo de colaboradores que me soportan con su misma idiosincrasia.
Un día, hace unos 10 años, recibí un correo electrónico de un Uruguayo al que solo conocía por su obra, la pagina de yoreparo.com. Era Mauricio Etcheverry que mediante uno de sus colaboradores que vivía en la Argentina me pedía si lo podía recibir para comer un asado y hablar de un probable trabajo para su página.
Y así concertamos que yo comenzara a escribir en yoreparo 5 páginas de un curso básico de electronica y otras cinco de un curso superior de TV (en esa época de TRC).    
Hablamos durante una hora y al salir de la parrilla pensé que, no sabía si mis cursos tendrían éxito pero que no me importaba; por lo menos, había ganado un amigo. Quedamos en que yo escribiría un capitulo de 5 páginas por mes de cada curso y después hablábamos en función del resultado.
Las dudas que teníamos ambos, era como recibirían los socios y visitantes de "yo reparo" esos cursos que no eran el material acostumbrado de la página. En efecto, en general los que navegan las páginas de electrÓnica dedicadas a los reparadores, buscan información específica sobre una determinada falla de una determinada marca y modelo de TV. El material de los foros es clásico, no suele tener ninguna elaboración; alguien pregunta y otro contesta en forma de telegrama, cuáles son sus experiencias sobre lo preguntado, o le envía un circuito, etc.. Parece todo muy práctico y concreto para el reparador. Pero la electrónica se estaba complicando cada vez más y no existían respuestas para todos los casos de fallas.
Había llegado el momento de reparar pensando, de desarrollar tácticas de trabajo que permitieran reparar aquellas fallas que se presentaban por primera vez y yo pensé que quizás muchos reparadores no estaban suficientemente preparados para entender el curso superior de TV y por eso los dos cursos, uno para los principio básicos de la electrónica y otro para su aplicación a la reparación de TV. 
El resultado fue que un mes después recibí la única sugerencia que me hiciera Mauricio sobre los cursos. En lugar de 5 páginas de cada uno me pidió 10 porque esa sección de la página era muy concurrida. Como hay 50 clases de cada curso y cada clase tiene 10 páginas tenemos rondando por allí unas 1000 páginas gratuitas para nuestro sufrido gremio. Y todo, gracias mí querido amigo Mauricio que confió e invirtió para mejorar el nivel de conocimientos de los navegantes de su página.
En aquel asado memorable luego de resolver el tema de los cursos, Mauri me dijo: Albert, vos tenés un prestigio y unos antecedentes enormes en tu país, yo te voy a hacer conocido en todo el mundo de habla Hispana. Y palabra de Uruguayo, hoy soy conocido en todo América de habla Hispana y en España y en todas sus colonias.
Por eso esta obra está dedicada a mi amigo Mauri, que tal vez es el amigo menos frecuentado personalmente, pero el que más quiero comunicado a través de Internet.

PROLOGO

Y ahora un corto prologo a esta nueva categoría de libros. Esta es la versión II de "El rey micro", la versión I ya quedó enterrada por el polvo del tiempo. Pero el micro es siempre el micro y tiene cosas que no cambian y que supongo no van a cambiar en el futuro. Es decir que el Rey es siempre el mismo personaje, pero vestido de otro modo, para ser moderno diríamos que "agiornado" según los usos y costumbres de la actualidad, es decir considerando los TV TRC pero agregando los LCD, PLASMA, LED, SMART y OLED y todo lo que venga después porque seguramente va a ser una electrónica comandada por un micro. Hay cosas que las vamos a mencionar ahora y las vamos a aplicar en el resto del libro. Por ejemplo la tensión de fuente de los micros ahora puede ser de 5V en los modelos viejos pero de 3,3V en los nuevos para realizar un ahorro de energía. Nosotros vamos a poner solo 5V pero el lector sabrá que puede ser también de 3,3V.
Y el nombre de microprocesador lo pasare a micro para ahorrar yema de dedos.
¿Pero que es esto de comparar el micro con un rey?
Es increíble las similitudes que tienen sus comportamientos y vamos a aprovechar eso para que los conceptos sobre su funcionamiento queden marcados en la mente del lector. Con este libro pretendo enseñarle y divertirlo, ya que le puedo asegurar que aquellos conocimientos adquiridos en un ambiente de cordialidad y fino humor, son los que quedan grabados a fuego en la memoria, sin necesidad de estudiarlos con el método clásico de la relectura. Si tiene alguna duda, piense cómo hace para recordar tantos cuentos subidos de tono, con sólo haberlos escuchado una sola vez.
Amigo lector, si Ud. me conoce desde la primera hora, lo invito a releer la que considero una de mis mejores series completamente actualizada y renovada. Si Ud. recién me conoce, le doy un apretón de manos y le pido perdón anticipadamente por mis veleidades de escritor de novelas.

1.1 INTRODUCCION

Hace mucho tiempo que el autor quiere escribir un libro sobre micros en electrónica de entretenimiento. Muchos son los reparadores que, ante una falla en la sección del microprocesador, se desconciertan y pueden terminar cambiando un circuito integrado de 80 patas  en un TV TRC o 640 en un TV LED cuando, en realidad, sólo hacía  falta cambiar un componente periférico del mismo.
En este artículo no le vamos a explicar cómo funciona un microprocesador dirigido por dentro. Vamos a tratar el microprocesador como una caja negra con gran cantidad de patitas, como si fuera una compuerta lógica muy compleja. Determinadas señales de entrada producirán las correspondientes señales de salidas, de acuerdo a una compleja tabla de verdad, memorizada en el microprocesador como un programa de computadora.
Sintetizando ¿Por qué el rey micro? Simplemente porque el comportamiento de un  micro se parece enormemente a ese personaje de la edad media, que decidía todo en función de lo que decían sus soplones, pero que jamás realizaba personalmente la más mínima tarea.
El reino dependía del rey, tanto como un TV depende del micro.
Todo se efectúa a través de él con diligencia y precisión, en tanto el mismo rey y su corte (los componentes periféricos) funcionen correctamente. 
Hagamos entonces un simulacro resumido en este articulo y si el tema le
parece interesante tratado de esta forma, lo invito a escribirme utilizando la entrada "Contáctenos" de la pagina inicial.

1.2 ¿UN REY PARA CADA COMARCA?

En la introducción mencionamos la frase "microprocesador dirigido" sin
explicar su significado. Un micro puede ser dirigido o de uso general. Un micro de uso general debe recibir un programa de trabajo para cumplir con una función específica. Cuando este programa queda grabado permanentemente allí, podemos decir que se transforma en un micro  dirigido. Es un rey pero para un solo tipo de comarca; si lo sacan del llano y lo mandan a la montaña no sabe que hacer. Ver figura 1.2.1.
  Fig.1.2.1. Transformación de un micro general a uno dirigido
Primero observemos que dividimos al micro en dos partes, microprocesador de usos general y programa. En los micros chicos el programa puede estar grabado en una memoria interna al mismo. En micros mas grandes el programa puede estar dividido parte afuera en una memoria y parte adentro. Y en los micros mas grandes siempre existe una mínima parte adentro y un bruto juego de memorias (de todos los tipos conocidos) afuera como por ejemplo en los LED, SMART y OLED que a partir de aquí llamaremos LED++. Estas memorias son del tipo no volátiles, es decir que conservan su contenido aunque se les desconecte la fuente, lo cual es totalmente intuitivo porque en caso contrario nos quedamos sin programa operativo al desconectar el TV de la red.
Ahora veamos el concepto del "uso dirigido". Si el programa está dirigido al control de un horno de microondas, el microprocesador no podrá realizar otra función más que ésa. Tan es así que a los primeros números de su nombre, que son los que dependen de su construcción interna, se le adicionan otros de acuerdo a su programa de trabajo interno, que se llaman "extensión" o "máscara". En una palabra, que el cuerpo del rey puede ser el mismo pero su comportamiento difiere según se lo use para controlar un TV o un DVD. En realidad, podríamos decir que hay varios cuerpos (hardware o circuito interno) que podríamos considerarlos estandarizados y una infinita variedad de programas (disfraces) para cada cuerpo. Eso si el programa está dentro del micro parcial o totalmente; porque hay casos (por ejemplo los LED++ en donde el programa operativo de los mismos se encuentra fuera del micro, en un juego de memorias que se llaman Flash por su velocidad de trabajo y que generalmente son cuatro: 2 EEPROM, una flash serie y una paralelo. 
Una comarca pequeña se puede controlar con un rey chico (por ejemplo, un termómetro digital puede diseñarse con un microprocesador PIC de 8 patitas y un Display inteligente) pero una comarca grande puede necesitar un rey grande (un centro musical puede requerir un microprocesador de 60 patas). No podemos decir cuantas patas requiere un LED++ porque el micro está alojado dentro de un circuito integrado BGA que cumple funciones múltiples del procesamiento de señales (por lo general del orden de 600 patas).

1.3 EL ALIMENTO DEL REY

Esa imagen del rey mordisqueando con gula una pata de pollo es la mejor representación del consumo de un microprocesador. El rey consume por bocados. Un microprocesador consume por pulsos ya que en su interior sólo tenemos llaves electrónicas que se cierran y se abren y que consumen sólo durante las conmutaciones ya que: cuando una llave está abierta casi no circula corriente por ella y cuando está cerrada casi no hay tensión sobre la misma; una llave solo puede consumir un valor apreciable cuando pasa de un estado a otro. Ver figura 1.3.1.
Fig.1.3.1 El consumo de fuente de un micro

Luego vamos a ver que esas conmutaciones no ocurren en cualquier instante, sino que ocurren al ritmo de una señal de frecuencia fija. Pero puede ocurrir que cambien de estado todas las llaves o no cambie ninguna (es improbable pero no es imposible)  Todo esto significa que la fuente de un microprocesador debe soportar picos de consumo e instantes de consumo casi nulos con un margen de regulación realmente estricto. En una palabra, que la fuente debe ser regulada y presentar baja impedancia a los pulsos de consumo. La regulación corre por parte de un circuito electrónico, pero la baja impedancia a los pulsos siempre se consigue con un juego de tres o más capacitores, ubicados por lo general, al lado del microprocesador. Ver figura 1.3.2.
Fig.1.3.2   Circuito de filtrado de fuente

C1 es un capacitor electrolítico, responsable de mantener la baja impedancia a las frecuencias comprendidas entre 1KHz y 50KHz. El capacitor C2 es de poliéster metalizado o SMD cerámico multicapa y presenta baja impedancia a las frecuencias centrales desde 30KHz a 300KHz. El capacitor C3 mantiene la baja impedancia a frecuencias superiores a los 100KHz y es un cerámico disco o un SMD cerámico multicapa. L1 es un pequeño choque que evita que picos de alta frecuencia ingresen a la fuente regulada, ya que ésta los puede magnificar a través de sus redes de realimentación. Este choque no es imprescindible y de hecho falta en algunos equipos.
¿Qué puede ocurrir si alguno de los capacitores se abre o el choque tiene espiras en cortocircuito? Puede ocurrir que el +B tenga lo que se llama ripple lógico (picos de frecuencia diferentes a la frecuencia de red o sus armónicos que aparecen en forma aleatoria). En este caso, el microprocesador funcionará también en forma aleatoria y no cumplirá con su programa normal. No se puede predecir cuál será la falla del equipo y, además, puede producir diferentes fallas en diferentes momentos. En una palabra, que el rey se vuelve loco porque su alimento está en mal estado.
Use el osciloscopio conectado directamente entre la fuente y la masa del
microprocesador para detectar el ripple lógico, pero recuerde que pueden producirse pulsos superiores a la frecuencia máxima del osciloscopio. En casos extremos lo indicado es reemplazar los tres capacitores y el choque.
La red de la figura 1.3.2 es la red mínima. En los LED y los Smart el capacitor electrolítico suele estar  reemplazado por 3 o cuatro capacitores cerámicos multicapa de 10 uF en paralelo por un problema del perfil de la plaqueta, ya que el TV debe ser muy poco profundo. En los LCD lo normal es usar 3 capacitores electrolíticos axiales de bajo diámetro.
   
1.4 LA ORGANIZACION DE LA CORTE

Ya dijimos que el rey solamente decide. No va por la comarca observando las ovejas, ni se hace cargo de cerrar la puerta del castillo por la tarde. El rey tiene un conjunto de informadores que le indican cómo se desarrollan todas las actividades del reino y opera según esos informes a través de correos y vasallos.
El equipo a controlar tiene sensores distribuidos adecuadamente por todo su entorno. Se trata de sensores de posición mecánica, medidores de humedad, sensores de sobreconsumo, salidas de control de los circuitos integrados, etc. Según estas señales ingresan al microprocesador, opera en consecuencia a través de actuadores mecánicos o de patas de control de los circuitos integrados que, a su vez, operan motores o modifican el procesamiento de señales. El microprocesador puede dar órdenes directamente o a través de su bus de comunicaciones, eso depende de la velocidad con que debe efectuarse esa acción.

1.5    BORRON Y CUENTA NUEVA

El rey micro es sumamente ordenado. No deja nada librado al azar y siempre da los mismos pasos para cumplir con el programa establecido. Para que el rey no se confunda, las secciones de la corte deben comenzar siempre con el mismo protocolo.
Siempre comienza preguntándole al mismo informante y operando sobre el mismo vasallo para que realice un trabajo. Esto significa que su programa debe iniciarse muy ordenadamente con sus soplones sentados esperando la orden de dar su informe. En el equipo electrónico la orden de comienzo del programa la realiza un circuito llamado de RESET (reinicio) que por lo general es un circuito externo. La función del reset es ubicar todos los contadores internos en cero apenas le llega la tensión de fuente. Esto hace que el programa de trabajo se cumpla a partir del primer paso de programa (contador de pasos de programa en cero) y que las memorias internas tengan acumulados valores iniciales nulos o predeterminados por el programa.
El circuito funciona automáticamente cuando se le da tensión al  micro y es un simple retardo de tiempo. Para entender el funcionamiento tenemos que realizar algunas aclaraciones con respecto a los nombres de las señales en circuitos digitales.
Los nombres de las señales indican su función. Por ejemplo, si en una pata del integrado dice ON (SI) seguro se trata de una pata de salida que enciende la fuente o la parte de la fuente que alimenta al micro. Pero también puede estar nombrada como "ON negada" que se representa con una raya sobre el nombre o como ON#. En este caso, la fuente se debe encender cuando esta tensión está baja. Ver figura 1.5.1.
  Fig.1.5.1 Lógica de fuente directa o negada

La tensión de reset recibe varios nombres según el fabricante del micro a saber: RST, RES o RESET pero se trata siempre de una señal negada, a pesar de que prácticamente jamás se le agrega el símbolo de negación. Es una mala costumbre que solo confunde al reparador. En los LCD, LED y SMART esa costumbre se abandona y la simbología es la correcta. Es decir, que cuando vea esos nombres en un equipo viejo imagínese que tienen una raya de negación aunque no la tengan. Ver la figura 1.5.2.
 
Fig.1.5.2  Lógica real (moderno) y convencional (antiguo) 

Siendo una señal negada, el circuito de reset es muy simple; basta con un resistor y un capacitor aunque, por lo general, se agregan componentes activos para que el flanco de crecimiento del reset tenga más retardo y sea más abrupto con capacitores de menor tamaño. En los equipos más modernos se utiliza un integrado de tres patas con un diseño especifico que se parece a un transistor por su encapsulado. Ver figura 1.5.3.
 
Fig.1.5.3  Los circuitos de reset

En "A" se muestra el circuito básico que, prácticamente, nunca se usa. En "B" mostramos un circuito clásico; la tensión sobre C1 crece lentamente y hasta que no supera la tensión de barrera, TR1 no conduce y la entrada de reset permanecerá en el estado bajo por intermedio de R2. Cuando la tensión sobre C1 supera la barrera, el transistor TR1 conduce y reset pasa al estado alto.
En todos los casos el reset se mantiene bajo durante un corto instante de tiempo, suficiente para que el microprocesador se resetee y luego pasa al estado alto para que no se resetee continuamente.
¿Cómo se repara un circuito de reset? Ud. ya está pensando en el osciloscopio de doble haz con un canal en +B y el otro canal en RST; en encender el equipo y disparar el osciloscopio, todo al mismo tiempo, para leer el retardo. Todo esto es más difícil que dibujar una oreja. Deje el osciloscopio tranquilo, que el circuito de reset se prueba con un simple resistor de 100 Ohms conectado momentáneamente entre reset y masa. Luego encienda el equipo y unos segundos después corte una patita del resistor con un alicate aislado.
Si el equipo comienza a funcionar, el problema se encuentra en el circuito de reset. Pero si no funciona, tiene que hacer otra medición. Tome el tester y mida la tensión de reset, debe estar en 5V. Si no es así, el problema puede estar en el circuito de reset, que no levanta la tensión, o en el microprocesador que tiene la entrada de reset en corto a masa. 
Apague el equipo y, con el téster digital en medición de R, verifique la resistencia entre RST y masa. Si está en un valor muy bajo (menos de 1K), deberá desoldar la pata de RST para asegurarse que la falla está en el microprocesador.
Con el paso del tiempo, algo tan simple como hacer un cortocircuito a masa desde la pata de reset, se transformó en algo prácticamente imposible de realizar. En efecto, en el momento actual los micros suelen ser huéspedes de un circuito integrado mayor del tipo BGA, que no tiene las patas expuestas. En este caso es imposible soldar un resistor de 100 Ohms a masa. El problema se resuelve fabricando algo llamados "la estola". Es decir, un adminículo muy práctico que consiste en dos puntas de téster conectadas entre sí con un resistor de 100 Ohms. Ver figura 1.5.4.
  Fig.1.5.4 La estola con puntas bebé

El nombre de estola viene porque queda cómoda para colgarla en el cuello (además, si la R es de buena potencia sirve para descargar electrolíticos sin realizar ruidos explosivos). El uso de jeringas hipodérmicas como puntas de prueba es a los efectos de poder conectarla a las diminutas pistas que se utilizan en la actualidad ya que no podemos llegar hasta las patas de los CIs. La construcción precisa de las puntas de prueba, las puede observar en el artículo " Puntas para tester" gratis en mi página www.picerno.com.ar. 
En nuestro caso entonces, encendemos el equipo, conectamos la estola entre RST y masa por varios segundos y luego, la conectamos entre +5V y RST. Si el equipo funciona, el problema está en el circuito de reset.
Nota: Algunas fallas en el reset del microprocesador ocurren como si la pata de reset perdiera impedancia, pero el reset interno se sigue produciendo. En estos casos, si el equipo funciona con la estola, pero no lo hace con el circuito real, puede significar que estamos en presencia de una falla no fatal. Si el microprocesador se consigue, no haga cosas raras y cámbielo. Pero si no se consigue o está dentro de un monstruoso BGA, avísele al cliente que tiene que emplear un recurso extremo para salvarle el equipo, pero que el paciente tiene algún riesgo de morir en la operación. El recurso extremo consiste en amplificar la corriente de reset con el agregado de un transistor. Ver figura 1.5.5. (este tema también esta tratado en la sección "muletas" de esta pagina web).
  Fig.1.5.5  Reforzadores de reset

Por ahora vamos a abandonar nuestro estudio del rey micro; en el próximo artículo nos ocuparemos del clock del sistema y del sueño de nuestro
rey.

1.6 CONCLUSIONES 

Esperamos que nuestros lectores hayan captado y estén de acuerdo con el sistema de enseñanza que propusimos aquí.
Creemos que es el más adecuado para un reparador porque no tiene sentido explicar que ocurre adentro de un micro si no podemos realizar reparaciones allí. En cambio darle una idea general de funcionamiento y explicarle como probar el funcionamiento de cada etapa del micro e inclusive explicarle que podemos hacer desde afuera para esquivar sus fallas es un tema que suponemos le debe interesar y si lo hacemos en tono jocoso mejor aun.
Por supuesto que esto no termina aquí. La idea es realizar unos 10 artículos de un tamaño similar a razón de uno por mes hasta completar la serie que bien podríamos llamar libro.
¿Seguramente Ud. se debe estar preguntando para que tipo de equipos sirven estos artículos? No tienen un equipo especifico; todos los equipos actuales tienen un micro y los artículos son por lo tanto generales, le van a servir tanto para un DVD como para un TV LED o un Smart de última generación. La única diferencia es como aplicar los métodos propuestos y como realizar las herramientas especiales y que herramienta utilizar en cada caso. 




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