De la 12AX7 al 74LVC1G17 (O cómo volverse loco, en términos técnicos, buscando un componente)

por Mario 11 diciembre, 2011, 6:05 am 11 Comments

Neosaurio: De la Válvula de Vacío a la Tarjeta SD

La 12AX7 y el 74LVC1G17 no tienen nada que ver entre sí, pero en la vida de este aficionado a la electrónica, estos componentes se encuentran en la línea de los tiempos, generando reflexiones propias y personales, que quizás compartamos (o no) durante el transcurso de este artículo de fin de semana. En mis años de adolescencia, construir equipos de audio valvulares y oírlos sonar bien, era lo más importante que le podía pasar a un joven tecnológico. Para cada potencia de salida existían válvulas termoiónicas (lámparas) “clásicas”, al igual que para las etapas de pre-amplificación, y las opciones no pasaban de un pequeño grupo. Hoy (fines de 2011), tuve la idea de proteger algunas salidas digitales de un microcontrolador (costoso). Sin saber por dónde comenzar a buscar, casi termino en un manicomio.

Cuando comencé con la electrónica, a mediados de los años 1970’s, los transistores de germanio y, en el mejor de los casos los de silicio, volvían locos a los ingenieros de la época para lograr funcionamientos estables y agradables como los que brindaban las (ya cansadas) válvulas termoiónicas. Por lo tanto, armar amplificadores para escuchar música era más sencillo de lograr con válvulas o lámparas que con transistores. Además, la cantidad de componentes necesarios para hacer un “poco de ruido” y bailar hasta el amanecer, eran muy pocos a comparación de los que requerían sus nuevos “herederos de estado sólido” para cumplir la misma misión. Con tan sólo dos válvulas se lograban potencias de audio superiores a los 30Watts por canal y ¡eso sí que era potencia por aquellos años! Las fórmulas eran sencillas: 12AX7 (ECC83) para el preamplificador y EL34 para la etapa de potencia (6BQ5 para 5Watts). Eso no fallaba nunca, se armaba en una tarde con componentes sobrantes de viejos TV’s y la diversión estaba asegurada. Los parlantes y sus cajas eran lo más complejo, voluminoso y costoso, los “tweeters” (altavoces para sonidos agudos) recién comenzaban a hacerse populares y todo ese eslabón de la cadena era tan importante como la púa de diamante que se utilizaba para reproducir los discos de vinilo.

Teníamos muchas desventajas respecto a la electrónica de hoy. En aquella época, a pesar de existir en el mercado una variedad “interesante” de válvulas termoiónicas, sólo lográbamos acceder a las más populares y económicas, es decir, a algunas pocas. Siempre la mayoría de los aficionados armaba los amplificadores con las mismas válvulas, las diferencias se notaban luego, en la calidad de los altavoces, de las bandejas giradiscos y por supuesto, en el que se encargaba de organizar la música durante toda la noche. Hoy, existen miles de modelos de transistores BJT y MOSFET con los que se podrían armar unidades de potencia de varios cientos de Watt. Además, los módulos híbridos que se utilizan en el rango de las potencias medias (30 a 150Watts por canal) hacen la delicia de cualquier diseñador al permitirle “seleccionar” lo mejor que la industria electrónica le puede ofrecer, de acuerdo a lo que necesite. Hoy tú puedes elegir entre miles de opciones, la mejor alternativa según tus conocimientos o criterios. Nosotros teníamos tres o cuatro válvulas y siempre las mismas.

Llevando este planteo al trabajo que quise ensayar esta tarde, pasamos al mundo de los transistores MOSFET de pequeño tamaño, tensión y corriente de trabajo. Por ejemplo 30Volts y 30mA. ¿Por qué estos valores? Porque tenía intenciones de proteger unas salidas de un microcontrolador (costoso y de difícil reemplazo) ante problemas que podría (pudiera o pudiese) haber en algún momento, en un par de salidas. Las opciones de protección, como sucede hoy, son muchas y no siempre podemos contar con la más adecuada. A eso lo sabe hasta un niño. No todos vivimos a pocas cuadras de las grandes tiendas donde lo tienen todo. Además, no siempre seremos nosotros los que reparemos y brindemos el servicio posterior a la venta de un equipo; quizás venga otro detrás que no consiga lo que nosotros colocamos en el diseño creyendo que era la mejor opción. Así, nuestro trabajo y reputación se pueden ver arruinados por un simple transistor MOSFET de baja señal que no existe en el mercado local, o que se dejó de fabricar y se encuentra descontinuado al momento de ser necesario para una reparación o mantenimiento. Y aquí comienzan la etapa de selección.

La idea de protección es muy sencilla: no deseamos que se rompa la salida del microcontrolador, sino un transistor o un mínimo circuito externo (un optoacoplador sería un elefante dentro del desarrollo). Tampoco necesitamos sofisticados sistemas de protección. Con un simple transistor que muera antes que el interno del microcontrolador ya es suficiente. Utilizar una configuración con transistores BJT como el que vemos en la imagen superior puede ser una alternativa de protección para una salida de un microcontrolador al mismo tiempo que puede ser útil para manejar cargas de hasta más de 1/2 Amper. Pero eso ocupa mucho espacio físico y nuestra necesidad pasa, además, por miniaturizar el diseño, al tiempo que no necesitamos manejar esas corrientes; con menos de 10mA ya estaríamos muy satisfechos y cubiertos. La otra opción es utilizar transistores complementarios MOSFET, pero caeríamos en el problema de lo complejo que es encontrar en el mercado un transistor pequeño de canal P. Luego de buscar en decenas de páginas web y descubrir que existen miles y miles de opciones para lograr nuestro objetivo, descubrimos que un seguidor (Buffer) del tipo TTL 7417 podría ser útil para nuestros propósitos. Pero el tamaño nos arruinaba todas las ilusiones. Incluso, el 74HC17 nos permitía trabajar con tensiones desde 3,3Volts hasta 5Volts, pero seguíamos luchando con el tamaño. Hasta que dimos con el 74LVC1G17 (74–Low-Voltage-CMOS-1–Gate-17), en encapsulado SOT353 y que trabaja entre 1,6V y 5,5V @ 32mA. Justo lo que necesitábamos ¡Puertas CMOS individuales en un encapsulado!, ¡Hace pocos años eran 6 o nada!

Escribir el párrafo superior me llevó algunos minutos. Encontrar el dispositivo, que según mi criterio es el indicado para la función que deseo implementar, me llevó toda la tarde y lo que es peor, quizás no sea la elección más apropiada, porque cuando falle, no se queme sólo el 74LVC1G17 sino que me arrastre en la falla al microcontrolador. Ya sabemos de sobra que la fatalidad, el azar y Murphy nunca fueron amigos de la electrónica. Y es al final de este día en que pienso si esta ventaja de tener infinitas opciones no termina siendo una desventaja que nos hace perder toda una tarde de trabajo. No hace mucho tiempo, un colega se planteaba la pregunta que aparece sin disimulos aquí: ¿Es más rápido y económico utilizar la configuración clásica en nuestros circuitos? Esa que hace tiempo empleamos y sabemos que no falla, aunque esté algo obsoleta y sea repetitiva en nuestros diseños, ¿o damos el salto a la innovación con nuevos componentes intentando optimizar los consumos, el desarrollo estético y por lógica, la calidad del producto final? Estamos hablando del salto del riesgo, de la evolución hacia componentes nuevos y desconocidos, que no sabemos si mañana estarán siquiera en el mercado. Hablamos de algo que viaja mucho más allá del rendimiento en el tiempo, hablamos de la obsolescencia programada y las políticas empresariales de cambiar para crecer.

Además de hablar de una interesante idea de diseño, como es la protección de un pin de salida de un microcontrolador (que no será fácilmente reemplazable) con una pequeña compuerta CMOS que hará las veces de fusible, quería compartir con ustedes esta ¿ventaja? que hoy tenemos de poder optar por miles de componentes diferentes, frente a los humildes comienzos cuando teníamos la ¿desventaja? de no encontrar demasiadas opciones para construir los equipos. Esos equipos no fallaban y funcionaban durante muchos años hasta que las válvulas se agotaban y al ir a la tienda a comprar nuevas, ¡seguían existiendo! ¿Era desventaja o ventaja? Hoy, un 16F876A es obsoleto cuando hace pocos años compré el primero que utilicé. Espero que el que tenemos en uso en la estación meteorológica, no sufra daños porque tendré que replantear el hardware si falla y buscar algo compatible pin a pin. Entonces, la variedad de hoy, ¿es una ventaja efímera? ¿Cómo podríamos definir este concepto de “ventaja”? Cuéntanos, ¿cuál es tu criterio al desarrollar un proyecto? ¿Utilizas tecnología tradicional, económica y fácil de obtener? ¿O te inclinas por la más avanzada, exclusiva y novedosa del mercado (y el que viene atrás que resuelva los problemas como pueda)? Tu opinión puede ser muy instructiva y valiosa para todos. Te leemos.