SEMIDÚPLEX TELÉFONO - TRANSCEPTOR DE RADIO

Nota previa : Este circuito fue publicado originalmente hacia 1980-81 en la revista de electrónica francesa Le Haut-Parleur (marzo 1981 ??), siendo después publicado en la antigua revista española Circuito Impreso (nº31, año 1981). La siguiente descripción corresponde a esta última publicación (con algunas correcciones y añadidos), por lo que se ha de tener en cuenta que algunos comentarios responden al contexto de aquellos años.

Cada día son más los aficionados a la Banda Ciudadana que instalan equipos en sus automóviles, mediante los que modulan casi constantemente. Y también es muy frecuente que éstos dispongan de otro equipo, generalmente el "principal" en su casa (QTH), pues bien, el aparato que describimos está precisamente dedicado a estos forofos, ya que les permitirá convertir su equipo en un radio-teléfono (¡que la C.T.N.E. nos perdone!). Nos explicaremos con un ejemplo: Supongamos que un cebeísta recibe una llamada telefónica en su casa. La persona que la atienda solamente puede limitarse a dar el recado o servir como puente, con el riesgo de pasar mal el mensaje. También el conductor puede detener el móvil y buscar una cabina, pero eso es algo que en nuestro país es bastante difícil. El circuito permite remediar este inconveniente haciendo que contestemos directamente las llamadas telefónicas desde el emisor-receptor, asegurando alterna y automáticamente las conmutaciones necesarias para la transmisión de las dos señales de BF hacia el teléfono o al equipo conectado a él, cualquiera que sea la distancia a que se encuentre el móvil o de la que proceda la llamada telefónica. De la misma forma es posible, desde el vehículo, efectuar una llamada a cualquier abonado.

El equipo ha sido diseñado de forma que cumple todas las normas de la Compañía Telefónica, tanto desde el punto de vista de la impedancia de entrada y de salida como de los niveles de BF, que son ajustables y no deben sobrepasar en ningún caso los niveles máximos autorizados. Recordamos que las líneas telefónicas son propiedad de la Compañía y que está prohibida su manipulación. No nos hacemos responsables de su incumplimiento, pero el montaje es tan bonito que...

## CARACTERÍSTICAS

- Impedancia de entrada y salida de las vías: 600 Ohm.
- Ganancia amplificador BF (A1 y A3): 20 dB lineal de 400 Hz a más de 20 kHz, para un nivel de señal de entrada que no sobrepase los 400 mV eficaces sin circuito compresor.
- Con circuito compresor, la variación del nivel de salida es inferior a 3 dB para una variación del nivel de entrada superior a 12 dB.
- Resistencia de entrada de los amplificadores: 150 Kohm.
- Resistencia de salida 10 Kohm, y de 600 Ohm para transistores montados en colector común.
- Ganancia amplificación de conmutación: 29 dB desde 400 Hz hasta más de 20 kHz.
- Sensibilidad de conmutación ajustable a un mínimo de 40 mV eficaces.
- Resistencia entrada: 50 Kohm.
- Resistencia salida 10: Kohm.
- Circuitos de conmutación (B1 a B4 y puertas 1 a 4).
- Tiempo de retardo de conmutación: 10 ms . Tiempo de retardo en reposo de los circuitos después de la supresión de la señal de BF en la entrada correspondiente: regulable de 0,5 seg. a varios segundos.

## DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO

La figura 1 nos muestra el esquema simplificado del conjunto. A1 a A4 es un cuádruple amplificador operacional LM 3900, encargado de amplificar las señales de BF procedentes tanto de T1 como de T2. A1 y A3 son los amplificadores de vía, mientras que A2 y A4 sirven como amplificadores de gobierno de B1, B2, B3 y B4, cuádruple comparador, que gobierna las puertas C-MOS 1 a 4 de un DM4011 y los circuitos asociados que abren o cierran las entradas y las salidas de las vías.

Figura 1. Diagrama básico del circuito semidúplex. (Clic en la imagen para ampliarla).

Figura 2. Esquema del circuito de semidúplex. (Clic en la imagen para ampliarla).

La figura 2 nos enseña el esquema detallado del conjunto en el que el funcionamiento es como sigue:

Al proporcionar tensión las entradas se quedan abiertas y las salidas cerradas, por lo que los transistores TR2, TR3 y TR5 se bloquean, y D1 y D5 quedan en conducción. Cuando se aplica una señal de BF, por mediación de los transformadores T1 o T2, a los cátodos de D1 o D5, ésta se transmite a la entrada de los amplificadores correspondientes.

Supongamos un teléfono conectado a la entrada de T1 en el que el operador es el que habla. Las señales de BF son amplificadas respectivamente por A1 y A2. A2 tiene una ganancia del orden de 29 dB, determinada por el valor de R12/R10. Las señales amplificadas por A2 se aplican a través de C9 al cátodo de D3, y únicamente las alternancias positivas se conservan y son aplicadas, después de ser filtradas por R14-C10, a la entrada no inversora del comparador B1, el cual bascula su salida, pasando bruscamente del estado 0 al 1. A su vez, B2 también bascula su salida, y a través de las puertas 1 y 2, TR2 se hace conductor, mientras que D5 bloquea su cátodo haciéndose positivo. TR3 se satura provocando la actuación del relé RL1 y con ello el paso del emisor a emisión por cierre de los contactos del relé. La resistencia RV3 permite ajustar el nivel de sensibilidad en el cual el conjunto funciona correctamente, este nivel es de un mínimo de 40 mV eficaces, presentes en la entrada de A2.

Al mismo tiempo, las señales de BF transmitidas a través de D1 se aplican a la entrada inversora de A1, cuya amplificación tiene una ganancia lineal de 20 dB. Las señales que aparecen en su salida se aplican, por medio de la línea de gobierno (RV2, TR2 y el transformador T2) a la emisora. Únicamente las alternancias positivas a la salida de A1 después de ser filtradas por R8-C5 se inyectan, con un pequeño retardo, a TR1, haciéndole más o menos positivo.

TR1 es un transistor de efecto de campo (FET) montado como resistencia variable. Su funcionamiento es el siguiente: en ausencia de tensión en su “gate” (puerta), la resistencia “drain-source” es infinita. Cuando una señal, rectificada por D2, se aplica al “gate”, la tensión “source-gate” disminuye y la resistencia “drain-source” también, de forma prácticamente lineal. Las resistencias R2-R3-RV1 y el espacio “drain-source” constituyen un divisor de tensión de variación automática que puede ser considerado como un control automático de sensibilidad. La señal aplicada a la entrada disminuye a medida que la disponible en la salida aumenta. La eficacia de este sistema es tal que para una variación de más de 12 dB del nivel de la señal de entrada, el de salida no varía más de 3 dB. El nivel mínimo en el que el montaje funciona correctamente, se ajusta por medio de RV1 para una señal de entrada comprendida entre 50 y 180 mV eficaces; el máximo sería de 200 a más de 700 mV; es decir, en el caso en el que se ajuste el nivel del circuito compresor a 150 mV, la tensión de salida variará menos de 3 dB para cualquier señal de entrada comprendida entre 150 y 600 mV.

Cuando no se aplique señal a las entradas amplificadoras A1 y A2, el comparador B1 vuelve a su posición inicial y C11 comienza a descargarse. Al final del tiempo fijado por RV4, B2 bascula provocando el cambio de las puertas 1 y 2. TR2 se bloqua cerrando la salida de A1, TR3 se bloque igualmente provocando el paso al estado de reposo del relé RL1, y como consecuencia la parada de la emisión. A la vez, D5 se vuelve conductor abriendo la entrada correspondiente a la “vía descendente”, lo que permite a nuestro interlocutor responder. A su vez, cuando el interlocutor deje de hablar el proceso se repetirá de forma inversa, poniendo en marcha al transmisor.

El tiempo de retardo introducido por B2 y B4 es muy necesario para evitar la caída del relé en los espacios en blanco de la modulación. Se puede suprimir este tiempo de retardo para la vía descendente, ya que en ella no hay ningún relé que gobernar. En ese caso la apertura y el cierre de los circuitos correspondientes se haría al ritmo de la modulación. Hemos preferido, por razones de simetría, efectuar un montaje idéntico de dos vías, con ello es posible regular la vía descendente con un retardo mejor que el de la vía ascendente.

De aquí se observa que el equipo trabaja de forma alterna, es decir que es necesario que un interlocutor deje de hablar para que el otro pueda responder, sistema llamado semi-duplex (sistema duplex es aquél que permite hablar y contestar al mismo tiempo, como por ejemplo el teléfono), si bien este es un sistema semi-duplex automático, puesto que la conmutación de un estado a otro se realiza de forma automática.

Un último punto a observar, si los dos interlocutores hablan al mismo tiempo ¿qué pasaría? ¿habría problemas? La respuesta es no. Y es no puesto que la asimetría de los diversos componentes de una de las vías hará que ésta tenga prioridad sobre la otra. Esto al menos es lo que podemos afirmar por las diferentes pruebas realizadas con nuestro prototipo, en las que a pesar de las múltiples tentativas de modular simultaneamente las dos entradas con dos señales de BF, tanto del mismo nivel como diferentes, ha sido siempre la vía descendente la que ha basculado en primer lugar bloqueando, consecuentemente, la vía ascendente. De todas formas, hay pocas probabilidades de que los dos corresponsales hablen exactamente al mismo tiempo: una diferencia de pocos milisegundos es suficiente para que uno de los dos circuitos bascule antes que el otro.

## ALIMENTACIÓN

Debido a su escaso consumo —30 mA en posición de reposo y 150 mA a pleno rendimiento— el circuito puede alimentarse por medio de una pila de 12 V. No obstante hemos previsto una alimentación a partir de la red (útil sobre todo para equipos fijos) que, en caso de avería en el sector (falta de suministro), conecta automáticamente una batería. Este alimentador es muy clásico: después del rectificado y de un primer filtraje, un circuito integrado proporciona una tensión de 12 V, regulada para una corriente comprendida entre 0 y 300 mA. Una segunda tensión de 10 V sirve para alimentar otros circuitos, con el fin de evitar cualquier riesgo de inestabilidad que podría producirse si se alimentan esos circuitos con los 12 V. El relé RL2 asegura la conmutación red-batería; en la posición sector este relé está activado, y el consumo en este caso es igual al indicado más el generado por dicho relé (50 a 120 mA aproximadamente).

Figura 3. Alimentación Red-batería del circuito de semidúplex. RL2 se muestra activado. (Clic en la imagen para ampliarla).

## MONTAJE Y CABLEADO

Todos los componentes se montan sobre una placa de circuito impreso de 220 × 150 mm, a excepción del transformador de alimentación, que se fija directamente en la caja con el fin de evitar todo riesgo de zumbido de alterna.

La figura 5 nos muestra el diseño del circuito impreso visto por el lado de los componentes y la disposición de los mismos. Esta figura es suficientemente explícita y no necesita de ninguna explicación particular. La figura 6 ilustra el mismo circuito pero visto por el lado de las pistas. En la figura 4 se observan la disposición de los terminales de los circuitos integrados y transistores.

Figura 4. Patillaje de los circuitos integrados y los transistores.. (Clic en la imagen para ampliarla).

## AJUSTE

El único reglaje que hay que efectuar consiste en ajustar al valor requerido las diversas resistencias ajustables que, en principio, deberán estar todas a mitad de recorrido. Para ello debe próceder de la forma que indicamos en los apartados 1 y 2.

### 1 - VÍA ASCENDENTE "TELÉFONO VIA RADIO"

Tomemos un ejemplo: supongamos que disponemos en la línea telefónica de una señal BF media, variable entre 60 y 200 mV, y se quiere enviar sobre la línea de gobierno una señal BF de 300 mV.

Conecte a la entrada de T1 un generador BF a 800 Hz, con un nivel de salida ajustado a 50 mV eficaces. Conecte también un osciloscopio a la salida radio (transformador T2) cargada con 600 Ohm; regule RV3 para que RL1 bascule en la posición de trabajo y que la señal BF aparezca en el osciloscopio; disminuya el nivel del generador a 40 mV, RL1 debe volver al estado de reposo transcurrido 1 segundo. RV4 deberá ser ajustado en consecuencia. Repita varias veces esta operación si es necesario, después regule el generador a 70 mV y ajuste RV1 al máximo de amplificación leído sobre el osciloscopio, para después dar marcha atrás en el momento justo en el que el nivel de la señal comience a disminuir. No queda más que ajustar el nivel de salida a 300 mV eficaces por medio de RV2. Aumente seguidamente el nivel de salida del generador a 300 mV, si RV1 ha sido bien regulado el nivel de salida leído sobre el osciloscopio no debe variar más de 3 dB para una señal de entrada comprendida entre 60 y 300 mV.

Operando de esta forma se regula la vía ascendente, y toda señal procedente del teléfono con un nivel comprendido entre 80 y 200 mV será conducida hacia el transmisor a un nivel constante.

### 2 - VÍA DESCENDENTE "RADIO VÍA TELÉFONO"

Se procederá de la misma manera que para la vía anteriormente descrita después de haber conectado el generador en T2, que es la entrada radio, y el osciloscopio en T1, que en este caso es la salida hacia el teléfono. Supongamos que disponemos de un nivel medio BF en línea de 100 mV y se desea enviar a la línea telefónica 200 mV. Se ajustará RV7 para que D1 se bloquee y TR5 conduzca con una señal de 70 mV; RV8 se ajustará para un tiempo de retardo de 0,5 s. después de la supresión de señal (o disminución de ésta a menos de 60 mV). Seguidamente ajuste RV5 para una señal de 80 mV, y finalmente RV6 para una señal de entrada de 100 mV. A continuación aumente el nivel de la señal de entrada a 350 mV y compruebe que no se obtienen más de 220 mV a la salida, en caso contrario repita los diferentes ajustes. Por último regule RV9 para una corriente en línea de 15 mA.

## CONEXIONADO

La unión de este aparato con un emisor-receptor CB es en general muy fácil de efectuar. El conexionado propuesto en las figuras 1 y 2 sólo es utilizable en el caso en que el transceptor esté ya gobernado a distancia por una línea BF. Si el emisor-receptor es del tipo “normal”, el conexionado se realizará de acorde con la figura 7. Siga fielmente dicho dibujo. El conmutador S1, encargado de seleccionar la radio o el teléfono, será de dos circuitos de dos posiciones.

Figura 7. Diagrama básico y conexionado del circuito de semidúplex a la linea telefónica y al equipo de radio. (Clic en la imagen para ampliarla).

## Lista de componentes

(Clic en la imagen para ampliarla).

Escrito por : Fernando Fernández de Villegas (EB3EMD)
Editado: 26-05-2020

Circuito recuperado de la revista Circuito Impreso nº 31 (año 1981)