El circuito integrado NE567 es uno de los más versátiles de los PLL con los que el proyectista puede contar para aplicaciones cuya frecuencia no supere los 500 kHz. Servir como reconocedor de tono o demodulador de FM puede ser utilizado en muchos proyectos como solución simple e inmediata, ya que puede ser obtenido con facilidad a un precio muy bajo. En este artículo, seleccionamos 10 circuitos básicos que emplean este circuito integrado.
El circuito integrado NE567 consiste en un PLL que puede ser alimentado con tensiones de 5 a 9 V y que opera en frecuencias de 0,1 Hz a 500 kHz. Los PLL (Fase Locked Loop) o Elo bloqueados por fase son circuitos ampliamente utilizados en sistemas de comunicaciones, como generadores de frecuencias, etc. También podemos utilizar este circuito como reconocedor de tono, desmodulador de FM o PWM, o como oscilador de bajas y medias frecuencias.
En la figura 1 tenemos su pinza, observándose que, cuando él "traba" reconociendo un tono de frecuencia para el cual fue ajustado, su salida va al nivel bajo, pudiendo drenar una corriente de hasta 100 mA.
Esta alta corriente de salida permite excitar directamente relés y otras cargas, aunque en las aplicaciones comunes se utilizan normalmente transistores en la interfaz.
En la figura 2 tenemos entonces el primer circuito que es la aplicación básica del NE567 para la detección de un tono aplicado a su entrada.
La sensibilidad de este circuito es de 50 mV. El ajuste de la frecuencia se realiza en el trimpot. En este circuito tenemos un transistor PNP excitando una carga que puede ser un relé, lámpara indicadora o aún un solenoide.
Observamos que el NE567 necesita una cierta cantidad de ciclos de la señal para que sea reconocido. Este número dependerá de los valores de los componentes y de la intensidad de la señal. En algunos casos puede llegar a por lo menos 14 ciclos de la señal de la frecuencia que debe ser reconocida para que él "trabaje" yendo al nivel bajo.
El capacitor C3 no es crítico, fijando la banda pasante del filtro. R1 puede tener valores en el rango de 2 a 20 k ohms típicamente, siendo común el uso de un trimpot de 100 k para el ajuste de la frecuencia sintonizada.
C2 es el capacitor del filtro-paso bajas. Este capacitor debe seleccionarse en función de la intensidad de la señal de entrada.
En realidad, la velocidad de respuesta del circuito puede optimizarse con la elección apropiada de C2 y C3, para lo que hay fórmulas empíricas que permiten calcular estos componentes.
Estas fórmulas son:
C2 = 130 000 / fo (nF)
C3 = 250 000 / fo (nF)
Donde fo es la frecuencia de operación en hertz y el resultado se obtiene en nanofarads.
Por ejemplo, para 100 kHz (100 000 Hz), los valores de C2 y C3 ideales serán:
C2 = 130 000/100 000 = 1,3 nF
C3 = 260 000/100 000 = 2,6 nF
Otro punto importante a ser considerado cuando diversos tonos se utilizan en una misma línea en que existan circuitos como éste ligados es que su rechazo a armónicos no es de las mayores.
Así, en un sistema múltiple deben ser evitadas frecuencias armónicas, para que el reconocimiento de éstas no ocurra de forma errática. El segundo circuito a ser presentado consiste en un sistema que puede reconocer un tono que se superpone a la tensión de la red de energía. El circuito se muestra en la figura 3.
Este circuito necesita una señal de entrada de 50 mV a 500 mV para que, al reconocer el tono, el relé sea activado. Una aplicación para este circuito es en un sistema de control remoto vía red o en la percepción remota del funcionamiento de una máquina usando la red de energía para transmitir la información.
El transformador T1 puede ser enrollado en un bastón de ferrita consistente en 200 + 200 espiras de alambre esmaltado 32 AWG o más fino. Los valores de los demás componentes se seleccionan para una frecuencia de portadora de 100 kHz.
Esta misma configuración se puede conectar a la salida de un receptor IR o de radio para obtener un mando a distancia modulado en tono. Se debe considerar que el hecho de que armónicos pueden causar el accionamiento aleatorio limita bastante el número de canales que forman un sistema de control remoto.
Así, en la práctica, el ajuste de las frecuencias ya se vuelve crítico cuando se sobrepasa el límite de 6 canales. En ese caso, un canal ya puede interferir en el otro, tanto por problemas de selectividad y por el reconocimiento de armónicos.
Una solución para el uso de más de 6 canales en un sistema modulado en tono que hace uso de LM567 como decodificadores, consiste en el uso de tonos secuenciales. La aplicación de la figura 4 muestra cómo hacer el reconocimiento de dos tonos secuenciales usando dos NE567 en paralelo.
En este circuito, las constantes de tiempo de los circuitos se calculan de modo que la salida del primer aún se mantenga en el nivel bajo cuando el segundo tono llegue al segundo, para conseguir los niveles bajos simultáneos en el puerto NOR que proporciona la señal externa.
Evidentemente, en este caso, se debe evitar el uso de tonos armónicos para que no ocurra el accionamiento errático de eventuales otros bloques que operen en el mismo sistema.
En la figura 5 tenemos un circuito en el que el segundo reconocedor de tono se mantiene deshabilitado hasta que el primero reconozca el tono correspondiente.
Con esta característica, el circuito puede reconocer dos tonos en la secuencia correcta, lo que no ocurre en el primer caso. Los sistemas de llamada (pagers) de generaciones pasadas utilizaban ese sistema, normalmente empleando tres tonos secuenciales, para identificar el receptor a ser llamado.
Las aplicaciones para este tipo de reconocedor de señales son muchas como, por ejemplo, el uso de líneas de datos, telefónicas y otras para la superposición de información.
Una aplicación interesante que encuentra aplicaciones en la industria, principalmente cuando pueden ocurrir fluctuaciones de la frecuencia de una red de energía, es la mostrada en la figura 6.
Se trata de un indicador de frecuencia que hace uso de una lámpara (LED u otro tipo de indicador) en su salida.
El primer NE5467 se ajusta para una frecuencia del 6% por encima de la frecuencia que se desea monitorear mientras que el otro se ajusta a una frecuencia del 6% por debajo. Este valor de frecuencia se elige justamente en función de la selectividad normal del NE567.
Cuando los dos NE567 están bloqueados, esto significa que la frecuencia de la señal monitoreada está dentro del 1% del valor ajustado, como muestra el gráfico de la figura 7
Cuando la frecuencia sale de la pista indicada, la lámpara apagada, permaneciendo encendida sólo la indicadora conectada en la salida del CI que aún se encontraba atrapado.
Así, por esa lámpara que permanece encendida es posible saber si la frecuencia está por encima o por debajo del valor esperado. En la figura 8 mostramos cómo usar el NE567 como un oscilador de dos frecuencias.
En la salida tenemos una señal con la frecuencia fundamental generada conforme a los valores de los componentes usados. En el pino 3 tenemos una señal con la mitad de la frecuencia.
Las señales generadas son rectangulares con un ciclo activo del 50%. Un oscilador rectangular que puede controlar cargas hasta 100 mA se muestra en la figura 9.
Este circuito posee una entrada de control externo de la frecuencia por tensión, permitiendo su utilización como un VCO (Voltage Controlled Oscillator). El rango de frecuencias que el circuito puede barrer con el control externo es del orden del 6%.
Para frenar la salida del NE567 se puede utilizar el circuito mostrado en la figura 10.
Cuando el circuito reconoce el tono para el cual fue ajustado, su salida va al nivel bajo y así permanece incluso después de que el tono desaparezca.
Para desbloquear el circuito, haciendo que esté listo para reconocer otro tono de entrada se puede utilizar en el interruptor de presión o un transistor controlado por una señal externa.
Para descodificar señales moduladas en frecuencia o anchura de pulsos (PWM) la configuración utilizada es la mostrada en la figura 11.
La frecuencia central de la portadora es ajustada en P1 y en la salida tenemos una señal cuya amplitud depende de la desviación de frecuencia de la señal de entrada en relación a la frecuencia para la cual el PLL fue ajustado.
Este circuito se puede utilizar como decodificador para un sistema de comunicaciones modulado a través de la red de energía. La modulación puede ser hecha aplicando en el pino 5 de un 555 como astable, como muestra la figura 12.
La señal rectangular modulada generada por el 555 se aplica a una etapa de potencia. Esta etapa de potencia juega la señal directamente en la red de energía para recibir en una estación remota que contiene el NE567 como decodificador.
Un otro circuito de aplicación del NE567 se muestra en la figura 13. Es un decodificador para DTMF, proporcionando salidas decodificadas para los tonos telefónicos.
Si bien existen circuitos propios que ejerzan esa función, el uso del NE567 en una configuración capaz de hacer esto muestra su versatilidad y además, puede ser que justamente ese sea el componente que el lector disponga para una experimentación.
La precisión de este circuito en la decodificación dependerá de la tolerancia de los componentes usados. En la figura 14 tenemos un generador de pulsos, cuya duración en relación al espacio (relación marca / espacio) depende del ajuste del potenciómetro.
El capacitor C1 determina el rango de frecuencias para los pulsos generados y en la salida tenemos señales rectangulares. Recordamos que la frecuencia máxima de operación de este circuito es 500 kHz.
Agregando un control de sensibilidad
Dependiendo de la aplicación puede ser necesario agregar un control de sensibilidad, tanto para obtener mayor selectividad como eventualmente para bloquear una señal interferente.
La figura 15 muestra cómo hacerlo de manera sencilla.
Los diodos son opcionales, sirviendo sólo para compensar el ajuste con las variaciones de la temperatura.
Conclusión
A pesar de ser un componente bastante tradicional, las utilidades del NE567 todavía hoy son patentes.
Se puede utilizar como elemento importante de proyectos que utilizan componentes más avanzados, posibilitando una solución simple, barata y eficiente de reconocer tonos, decodificar señales moduladas en frecuencia y también de implementar circuitos osciladores.
El rango de tensiones de funcionamiento entre 5 y 9 V lo hace ideal para ser utilizado en circuitos lógicos TTL o CMOS.