Mitsubishi, el todo poderoso

Automáticamente cuando uno escucha Mitsubishi lo primero que viene a la mente son automóviles, confiables y tecnológicos automóviles de la mejor calidad japonesa.

Sin embargo, esta prestigiosa marca es mucho más que ello, es en toda regla una gran corporación que fabrica de todo y en rubros tan variados como la química, papel, energía, marina, electrónica y obviamente automotriz. Es una de las pocas empresas que existe desde antes de la segunda guerra y que subsiste hoy en día con muy buena reputación.

Y a propósito, durante la segunda guerra, Japón, contaba con el mejor avión caza conocido, el terror de los aliados, el Mitsubishi Zero, un caza de largo alcance en extremo maniobrable que marcó superioridad aérea en los comienzos y tenía reputación de imbatible.

Pero, volviendo a la empresa, Mitsubishi se fundó en 1870 como una empresa naviera por Yatarō Iwasaki, pero se expandió rápidamente a otras industrias, diversificándose en el Banco Mitsubishi, la Corporación Mitsubishi y Mitsubishi Heavy Industries. Tras la Segunda Guerra Mundial, el zaibatsu original se disolvió, convirtiéndose en empresas independientes que comparten el nombre y el logotipo de los “tres diamantes”. Hoy, Mitsubishi Motors, nacida de Mitsubishi Heavy Industries en 1970, es conocida por su legado de innovación en automoción, desde el primer automóvil de producción masiva de Japón en 1917 hasta los vehículos 4×4 y los modelos híbridos y eléctricos modernos.

Sin embargo, estamos en VintaRadio, y hablamos de radios o, mi segundo hobby favorito, el audio vintage, así que en adelante nos centraremos en la rama de Mitsubishi Electric, dedicada a la producción de semiconductores y equipos electrónicos aun en actividad.

Sin duda muchos estaremos de acuerdo que entre mediados de los 70 y fines de los 80 se produjeron, sobre todo en Japón, pero no exclusivamente, los mejores equipos de audio para hogar que el mundo haya conocido, con prestaciones y calidad que estaban en lo más alto que se podía imaginar con la tecnología de la época. Y en el mismo sentido, la modernidad o “avance tecnológico” actual ha llevado en muchos casos a una reducción clara de costos, simplificación de diseños y elevación de los mínimos de calidad aceptada. Sin embargo, esta ilusión no es más que un “achatamiento” de la pirámide. Las prestaciones y calidades del audio de esa época dorada, me animo a decir, que no han sido siquiera igualadas, y no por falta de recursos, sino por falta de voluntad, de buen gusto y, sobre todo, por maximizar ganancias.

Está claro, que los complejos y discretos circuitos empleados en esa época pueden y, de hecho, fueron, reducidos en tamaño, volumen y complejidad con el aumento de la escala de integración. Hoy, un simple circuito integrado puede incluir un completo receptor de FM mientras que en los 80 era necesaria una compleja combinación de semiconductores discretos y pequeños circuitos integrados, algunos de ellos de costosa fabricación.

Sin embargo, y haciendo honor de que el éxito es esquivo a los cobardes, Mitsubishi, pone en 1979 toda la tecnología y conocimiento disponibles para hacer uno de los 10 mejores sintonizadores de FM que han existido (HI-FI Stereo Review 1979), y, a la vez, uno de los diseños electrónicos más exquisitos que he tenido la oportunidad de operar. Con ustedes… “El Mitsubishi DA-F20”

Este equipo llega a mis manos para reparar luego de algunas charlas previas por gentileza de alguien con quien compartimos pasiones, lector frecuente de VintaRadio, Daniel Alegre, Presidente del Club Alfa Romeo Argentina. Quien, a pesar de mi escasa disponibilidad, aceptó darme el tiempo suficiente para jugar un poco

La primera impresión cuando llega a mis manos es que estoy frente a un equipo que exige respeto, sus terminaciones, construcción y su nivel de detalle hablan por sí solo.

No más conectarlo comienzo verificando lo más evidente, lo que ya Daniel me había anticipado, el equipo no engancha correctamente la decodificación estéreo. Pero analizando más en detalle también me doy cuenta de algún problema con la sintonía, hay una ligera deriva e inestabilidad en la frecuencia, cosa que no debería existir ya que si por algo se caracteriza en DA-F20 es por su extrema precisión. Este segundo problema, en principio, me pareció que iba a ser más difícil de resolver que el del estéreo. Pero una vez más, las expectativas me jugarán en contra.

Disclaimer:  Antes de que comencemos a buscar las fallas y resolverlas quiero dejar en claro algo para que los técnicos no salten a mi cuello. No soy técnico, mi mente no funciona como la de un técnico especialista con años de experiencia reparando. Mi formación es para crear, diseñar y calcular electrónica, no para reparar, por lo que mi forma de resolver problemas es analítica, en base a cálculos y muchas veces haciendo ingeniería inversa de los circuitos, algo que los técnicos verán como innecesariamente complicado, y seguramente tendrán su razón. No puedo simplemente cambiar piezas por instinto hasta dar con la solución, no puedo reparar si no comprendo en detalle cómo funciona algo, es más, en mi estructura de pensamiento, la forma de resolver es yendo de la visualización de los síntomas para atrás en el circuito, replanteando el mismo en todos los escenarios que podrían dar como resultado lo que está sucediendo. ¿Complicado?, si, puede ser, pero cada uno con su librito.

Ahora sí, con el esquema impreso en A1 (bien grande) para poder tenerlo a mano y analizar en detalle todo, el equipo destapado y el osciloscopio a mano comienzo con hacer algunas mediciones.

Este equipo cuenta con un PLL (Phase Locked Loop) o “Lazo de enganche de fase” lo que le confiere una estabilidad extrema en la sintonía de las emisoras, haciendo que cualquier deriva sean compensadas, una vez que una emisora es sintonizada, se produce un “enganche” con la misma y se mantendrá estable la sintonía dentro de límites muy amplios. Por eso era evidente que acá teníamos algún problema desde el principio.

Comprender a fondo como funciona un PLL es algo complejo, pero puedo hacer un breve resumen. La técnica del lazo de enganche de fase se conoce desde al menos los años 40, sin embargo, la complejidad de su implementación tecnológica lo mantenía reservado para aplicaciones de radares especialmente militares. Con el advenimiento de los transistores y posteriormente de los circuitos integrados se facilitó su uso para aplicaciones más domésticas.

En rigor, todo PLL debe contener al menos, un oscilador de referencia muy estable (generalmente a cristal), un comparador de fase (que pueden ser de distinto tipo), un filtro pasabajos y un oscilador controlado por tensión (VCO).

Yendo al detalle del PLL del Mitsubishi, nos encontramos con un oscilador de cristal de cuarzo, muy estable a 10Mhz, luego pasa por una primera etapa de división TTL por 2 (SN7493), con lo cual a su salida deberíamos tener una señal cuadrada con niveles TTL de 5Mhz, luego pasa a un divisor (SN7490) por 10, con lo cual deberíamos tener una señal cuadrada de 500Khz, pasa a otra etapa de división por 10, un segundo SN7490 y en su salida “debería” haber 50Khz, para luego atacar a un TTL rápido (SN74S03, 4 puertas NAND Schottky) configurado como conformador de pulsos, generando pulsos de 40 nS (nano segundos) de duración a una frecuencia de 50Khz.

Estos pulsos son los encargados de controlar el “comparador de fase”, aunque no es tal, ya que se trata de un circuito de muestreo y retención (Sample and Hold) que muestrea la señal proveniente del oscilador de sintonía (que funciona como VCO) previo paso divisor por 2. Este último circuito se encarga de hacer las veces de comparador de fase y filtro pasabajos, logrando a su salida una tensión continua proporcional al error de fase con el que se realimenta a un diodo varicap en el oscilador de sintonía. Así se cierra el lazo y la estabilidad del PLL. Por supuesto, de manera extremadamente simplificada, pero con esto en mente podemos tener en claro que esperar cuando coloquemos la punta del osciloscopio en cada una de las secciones.

Y en ese mismo orden, al verificar, me encuentro con que no hay salida en la pata 12 del IC104. Nota de color, ¿encontraron el error en el esquema? Los leo en los comentarios, pero hay al menos dos errores en esa sección.

Está claro que IC104 (SN7490), un contador TTL de los de toda la vida, no está funcionando y no hay más remedio que reemplazarlo. Por suerte, es común, fácil de conseguir y muy barato.

Con este divisor funcionando el PLL cobra vida, los pulsos de muestreo aparecen y la sintonía muestra síntomas de engancharse, sin embargo, aquí hay dos presets (VR101 y VR102) que ajustan tanto el nivel de la muestra como la ganancia del lazo que deben ser considerados para una correcta operación. Según el manual de servicio, en teoría, con un osciloscopio y un generador de RF debería ser muy simple. Pero recordemos que, en teoría, el comunismo funciona. La realidad fue bastante más difícil, no está tan claro en el manual el procedimiento y para peor el ajuste es bastante crítico y sensible por lo que me llevó varios intentos, pruebas y errores dejar bien ajustado el PLL.

Pero lo que también me jugó en contra fue mi pensamiento mágico de creer que con esto debería solucionarse todo, inclusive lo de la falta de estabilidad en el sistema MPX (multiplexor estéreo). Al final, cuando terminé entendiendo que los problemas no terminaban con el PLL me decidí a analizar en detalle el demodulador MPX

El sistema de transmisión de FM en estéreo se denomina MPX (o multiplexado) se basa en una señal subportadora de 19Khz que sincroniza un sistema de multiplexado con ambos canales de audio. En el espectro la imagen es la siguiente:

Aquí podemos ver que desde 30Hz a 15Khz está contenida la información de la suma de ambos canales de audio (I+D), lo que posibilita que un receptor mono que no cuente con este sistema pueda demodular sin problema la señal. A los 19Khz aparece la subportadora, la encargada de sincronizar el decodificador y la indicadora de la presencia de señal estéreo. Desde 23Khz a 53Khz aparece una señal modulada en DBL (doble banda lateral) con portadora suprimida, es como si fuese un AM con portadora en 38Khz, pero la misma ha sido suprimida. La información es la resta de ambos canales (I-D), por lo tanto, con los 19Khz y con esta información (I+D, I-D) se puede rescatar por separado los canales izquierdo y derechos. Lo que aparece después en el espectro puede o no estar y es información como la otorgada por el sistema RDS que no es relevante para esta nota.

Por los síntomas evidenciados no caben dudas que el integrado encargado de la decodificación MPX (IC301 HA1196) está conmutando o tiene dificultades para sincronizar la señal de 19Khz.

En principio nos cercioramos que el oscilador interno esté bien ajustado a 72Khz (19Khz x 4). Luego, analizando las hojas de datos podemos deducir que el pin 12 del integrado es el encargado de realizar la conmutación mono/estéreo. Normalmente en esta pata estaría la llave de cambio, la que acciona el operador, pero en este caso no es así. Esa función se hace desde el pin 10, poniendo a masa el mismo, es raro, pero así fue diseñado. Sin embargo, hay un circuito asociado al pin 12 que merece la atención.

Una señal proveniente desde el pin 12 del integrado IC204 HA1137 (no confundir, aunque son en ambos casos pin 12 se trata de integrados diferentes, este último es la etapa de FI de banda angosta), que según las hojas de datos es una señal de Mute, comanda el selector estéreo/mono del MPX (HA1196).

He aquí el dilema, este equipo tiene dos circuitos separados como amplificadores de frecuencia intermedia, uno de banda ancha y otro de banda angosta, y el usuario puede elegir si utilizar uno u otro. Claramente el de banda ancha puede ofrecer algo más de calidad de audio, pero menos rechazo a una emisora adyacente, mientras que el de banda angosta mejora ese rechazo a costa de sacrificar algo de ancho de banda de audio. Y, en principio, parece que uno y el otro son independientes. Pero resulta que no es tan así. El amplificador de banda ancha solo se dedica a su función principal, amplificar FI en banda ancha. Mientras que el amplificador de banda angosta, además de hacer lo propio, genera señales para el indicador de nivel de señal (pin 13) y esta misteriosa señal de Mute (pin 12) que termina apagando el decodificador MPX aun cuando no lo hayamos seleccionado.  Adicionalmente, esta señal también es responsable de encender (o mejor dicho de apagar) el LED verde que indica PLL enganchado, algo que también funciona erráticamente aun cuando el PLL está enganchado. Esto es fácilmente detectable midiendo tensión sobre el pin 12 del HA1137, que debería ser 0V cuando hay una emisora sintonizada. En este caso aparece una tensión que varía fuertemente con la modulación.

Resumiendo, luego de varias ideas fallidas producto de buscar atajos y no analizar completamente el circuito, me doy cuenta que la etapa de FI de banda angosta, responsable de todas esas cosas mencionadas, no estaba funcionando de forma óptima. La paradoja es que esta etapa es la que menos componentes de ajuste tiene ya que utiliza resonadores cerámicos. El único componente susceptible de ser ajustado es T203, el transformador resonador demodulador, y todo indica que debería estar ligeramente fuera de sintonía.

Efectivamente, un pequeño ajuste en el núcleo de T203 solucionó todos los dramas anteriores, la señal de Mute dejó de actuar erráticamente y con ello dejó de apagar el decodificador de MPX y el LED de lazo enganchado.

¿Simple no?, apenas tocar un tornillito en el núcleo de un transformador de FI hizo que todo funcionara correctamente.

Ahora sí, luego de una última revisión, podemos decir que todo está funcionando de forma óptima y podemos disfrutar de su sonido.

Conclusiones:

Claramente la reparación no fue cuestión de coser y cantar, hay mucho análisis para llegar a descubrir cuestiones tan simples como girar apenas unos grados un tornillo, pero muchas veces tendemos (me incluyo) a trivializar los problemas y consecuentemente alejarnos de la solución. Esto también me lleva a pensar que, si no se cuenta con equipamiento adecuado y obviamente los conocimientos necesarios para usarlos, así como la capacidad para comprender circuitos mixtos (analógicos y digitales) como este, mejor no intentarlo, porque podemos terminar con problemas mayores. He intentado explicar ligeramente los conceptos de un PLL y del decodificador MPX, sin embargo, toda la analítica, necesaria para su comprensión profunda, se ha quedado en el tintero.

De igual manera, y como dije al principio, algún técnico experimentado podría haber llegado a los mismos resultados con métodos distintos e incluso en menos tiempo y más directamente, por lo que no pretendo ni ser un ejemplo ni enseñar a nadie a reparar algo.

Pero, y para cerrar el tema de la reparación me gustaría hacer un review (¡que moderno me puse!) de este equipo porque es la estrella que realmente merece su atención.

El Mitsubishi DA-F20 es un sintonizador de FM analógico controlado por PLL con decodificador estéreo MPX. Toda la electrónica está asociada a ello, sin excentricidades ni circuitos de escasa utilidad. No cuenta con recepción en AM ni onda corta, pero, entiendo yo, no lo necesita ya que está destinado a ser el primer eslabón de una cadena de audio HI-FI de alta calidad donde esas bandas no tienen cabida.

Su diseño electrónico es exquisito, de libro, cada sección se diseñó sin compromisos utilizando una topología moderna e innovadora y los mejores componentes.

La sección de RF está construida totalmente con transistores FET (MosFet y JFet) cuya virtud de bajo ruido es bien conocida, justo donde más se lo necesita, ejecutando de forma separada el amplificador de RF, oscilador y Mixer. 5 transistores son empleados solamente en esta sección, tengamos en cuenta que muchas radios resuelven toda su implementación con esa cantidad de transistores.

El sistema de control de frecuencia PLL está constituido entorno a circuitos integrados TTL y asegura una estabilidad de frecuencia difícil de superar. Es de los receptores más estables y precisos que he conocido. La estabilidad y precisión es tal que, aun para los parámetros actuales, solo será igualada (o quizás levemente mejorada) por algún sistema DSP, todo lo demás claramente está por debajo. La sintonía, al saltar de a pasos de 100Khz elimina por completo la posibilidad de sintonizar una emisora equivocada, y una vez que se ha elegido, la misma será “enganchada “por el PLL para mantenerla en sintonía sin importar su deriva.

Me parece un gran acierto contar con dos etapas distintas para la frecuencia intermedia, así, si las condiciones lo permiten el usuario puede elegir el amplificador de banda ancha y gozar de un mayor ancho de banda de audio. Eso ya no es frecuente, la totalidad de los equipos actuales solo utilizan o bien un sistema de banda angosta o bien un sistema tan mediocre que su “banda ancha” es más producto de la baja calidad que de un diseño adrede. Lo digo y lo repito, los resonadores cerámicos en estas etapas (omnipresentes en la actualidad) son fantásticos para generar un buen Q (factor de mérito) y de paso bajar costos sin necesidad de voluminosos transformadores, pero traen consigo una alinealidad en la respuesta de fase que perjudica y eleva la distorsión de la señal. Aquí, Mitsubishi, le da la posibilidad al usuario de elegir entre la banda ancha con transformadores de extrema linealidad y baja distorsión o banda angosta con resonadores cerámicos.

El decodificador MPX está basado en un circuito integrado Hitachi de muy buenas prestaciones que se ven enaltecidas por el excelente entorno en el que fue utilizado. Cuando la mayoría de los fabricantes limitan el filtro pasabajos de salida a un simple capacitor y resistencia, Mitsubishi, lo realiza con sendos filtros encapsulados de una linealidad garantizada (F401 y F402).

El resultado de todo este cuidado en el manejo de las señales es un sonido limpio, prístino, donde todas las frecuencias están presentes sin que ninguna destaque por sobre otra. Bajos, medios y altos están en su justa medida, solo limitado por la calidad de la transmisión que se sintonice. Justamente, si tengo que definir el sonido tengo que decir que destacan los bajos contenidos, los altos limpios y suaves, que no agreden y una ausencia total de ruidos y distorsiones. Para ser estrictos, una transmisión de FM (en su concepción) no podríamos catalogarla como alta fidelidad, hay muchas restricciones que sostienen ello, como por ejemplo el ancho de banda de audio limitado a 15Khz. Sin embargo, al escuchar este equipo, se nota claramente el empeño del fabricante en superar esas limitaciones intrínsecas o al menos, que no sea el Mitsubishi quien las imponga.

La construcción por su parte acompaña a la electrónica. Aquí no hay plásticos a mansalva, todo es metal y del grueso y pesado. Podría parecer una exageración utilizar metal grueso, pero ello tiene su razón, este peso extra, esta robustez mecánica, lo hace inmune a las vibraciones. Está tan bien montado y todo encaja tan bien que es completamente improbable que escuchemos alguna chapa vibrar con la música del lugar. Adicionalmente, se comporta como un excelente sistema de blindaje ante ruidos externos.

Leer con atención sus especificaciones puede resultar en una pérdida de tiempo, no porque no sean buenas, todo lo contrario, sino porque en la actualidad están tan devaluadas las hojas de datos de los sistemas de audio que entiendo yo no hacen honor a la verdad. Evidentemente, la percepción de calidad y calidez de sonido de este equipo supera los fríos valores de sus Specifications.

En resumidas cuentas, el Mitsubishi DA-F20, es de los mejores sintonizadores de FM que se pueden tener no solo en un ambiente doméstico sino también para su uso profesional, acompañado del amplificador y sistema acústico adecuado tiene la capacidad de deslumbrar al audiófilo más exigente.

Enlaces:

https://www.clubalfaromeo.com.ar

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