DISEÑO DE CIRCUITOS, 4

Autor: ARAGONES CERVERA XAVIER.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS DE TELECOMUNICACION .
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA.

Resumen: El acoplo de perturbaciones a través del sustrato de silicio en circuitos integrados mixtos representa un importante problema que a menudo limita las prestaciones de la circuiteria analógica. Hay una cierta incomprensión de las características del acoplo y de los factores que determinan su importancia, de forma que faltan criterios para implementar técnicas que reduzcan el problema. En los últimos años se han propuesto diversas técnicas para la reducción del ruido, aunque no están claros su rango de validez y las condiciones que se deben cumplir para su eficacia. La mayor parte del esfuerzo investigador realizado en este campo se ha centrado en el desarrollo de modelos que faciliten la incorporación del sustrato a las herramientas CAD utilizadas en la fase de simulación de un circuito. Por tanto, esta investigación no ofrece aportaciones en la comprensión de los aspectos relevantes del fenómeno. En esta tesis doctoral se ha realizado un estudio analítico y experimental que ha permitido determinar las características tecnológicas y de diseño que facilitan el acoplo sobre la circuitería analógica. Se ha partido de una caracterización del acoplamiento mediante un simulador de dispositivos, donde se ha podido comprobar la importancia de aspectos como el tipo de sustrato, la velocidad de conmutación de los dispositivos, sus dimensiones, o el punto de polarización. La caracterización se ha realizado tanto para estructuras CMOS como BICMOS, y ha sido completada con medidas sobre estructuras de test. Posteriormente se ha llevado a cabo un análisis de la propagación del ruido en el sustrato, con el que se han determinado las características tecnológicas y de polarización que determinan la atenuación del ruido. El análisis se ha realizado suponiendo condiciones de polarización ideales, y ha permitido determinar el potencial de algunas medidas para la minimización del acoplo. A continuación se ha hecho una revisión de las diversas técnicas de modelación del sustrato, y utilizando alguno de los modelos se han podido realizar simulaciones circuitales para estudiar el acoplo en circuitos de dimensiones realistas, teniendo en cuenta factores como los elementos parásitos de los terminales del encapsulado, la influencia de los pads, o la estragiia de polarización. Este estudio se ha complementado con el diseño de un circuito mixto de test sobre el que se han realizado medidas para verificar los resultados obtenidos, y corroborar los mecanismos que determinan el acoplo. La tesis se ha completado con una revisión de la eficacia de algunas técnicas específicas para la reducción del ruido, y con estudio de la evolución en tecnologías futuras tanto del ruido de conmutación en las línias de alimentación, como del ruido acoplado a través del sustrato.

Autor: CHAVEZ DOMINGUEZ JUAN ANTONIO.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA.

Resumen: Presentamos los resultados obtenidos durante el desarrollo de un analizador de gases contaminantes mediante la espectroscopia de infrarrojos. El trabajo se ha desarrollado en dos fases. En la primera se construyó un equipo, del cual se detallan sus características técnicas y teóricas, que podra detectar dos gases, monóxido de carbono y dióxido de azufre, simultáneamente y con una resolución de 7 ppm. El tiempo entre adquisiciones era de 1 minuto. A partir de la experiencia obtenida con el primer prototipo se han propuesto una serie de mejoras (segunda fase). Destacamos las siguientes: * Se ha analizado la estabilidad de la fuente de IR, estableciendo una relación entre el error en la concentración y la variación de la intensidad. Según lo descrito la fuente debe tener una estabilidad de 50 mK para una temperatura de trabajo de 780 K. * Se han detectado problemas con los defectos de construcción del sistema de modulación mecánica del haz de IR. Hemos llegado a la conclusión que los errores aleatorios se convierten en modulaciones de la anchura de los pulsos que a su vez provocan la aparición de armónicos secundarios en el espectro. * Se ha obtenido una función que permite calcular la temperatura óptima de la fuente de IR a partir de la temperatura de los fotoconductores. * Para realizar la anterior optimización se ha propuesto un modelo para la curva real de la responsividad de los fotoconductores. * Se ha desarrollado un modelo térmico de la cadena de refrigeración de los elementos de la agrupación. A partir del modelo se ha generado el circuito análogo para su utilización en PSPICE. * Se propone la utilización de una agrupación de filtros multicapa, desarrollados en la Universidad Carlos III de Madrid, que eliminan la necesidad de utilizar la rueda de filtros. * Se ha diseñado un circuito de acondicionamiento que presenta las siguientes ventajas y novedades: - El circuito demodula la señal ofrecida por el fotoconductor a una frecuencia intermedia de 1 Hz. Esto permite separar la señal de los desequilibrios de los componentes. - El circuito se ha realizado con un número mínimo de componentes y con una estructura novedosa. Lo cual nos ha permitido desdoblarlo para cada canal y situarlo cerca de la agrupación.

Autor: ESPI HUERTA JOSE MIGUEL.
Año: 1997.
Universidad: VALENCIA.
Centro de lectura: FISICA.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: INFORMATICA Y ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: 240 A "PROCESADO DIGITAL DE SEÑALES".

Resumen: En este trabajo se analiza, se diseña y se construye un inversor para calentamiento por inducción basado en un oscilador de tres elementos l-lc cuya ventaja es su inmunidad al cortocircuito de la bobina de calentamiento. Se analizan las caracteristicas estaticas del inversor resonante, se demuestran sus ventajas respecto a los resonantes serie y paralelo, se caracteriza la dinámica (tanto en gran señal como en pequeña señal) del inversor, se concibe y diseña un control de la potencia por variación de frecuencia mediante la regulación de la corriente resonante, se obtienen modelos para la simulación de la dinámica en lazo cerrado, y finalmente se construye un prototipo de 1kw-260 khz que verifica todos los estudios mencionados.

Autor: GONZALEZ JIMENEZ JOSE LUIS.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA .

Resumen: El ruido de conmutación generado por los circuitos digitales representa un problema importante que a menudo limita las prestaciones de los circuitos integrados digitales y mixtos. éste ruido de conmutación está presente en los terminales de alimentación internos de los circuitos y es debido a la inductancia parásita que presentan los terminales y conductores del encapsulado. Estos componentes inductivos transforman en ruido de tensión la derivada temporal de los pulsos de corriente demandados por la lógica al conmutar. Al estar presente en los terminales de alimentación puede afectar a cualquier zona del circuito. Además, dado que los terminales de alimentación se utilizan para polarizar el substrato o el pozo de los CI semiconductores el ruido es inyectado en dicho substrato y puede propagarse por él, afectando incluso a circuitos que no comparten la misma alimentación que los circuitos digitales generadores del ruido. En los últimos años se han propuesto diferentes alternativas para solucionar este problema, la mayoría de ellas centradas en dos aspectos. El primero de ellos consiste en introducir condensadores de desacoplo dentro del encapsulado y/o reducir el valor de la inductancia del encapsulado a base de incrementar el número de terminales dedicados a alimentaciones o a base de utilizar técnicas de encapsulado avanzadas. El segundo se centra en el diseño de circuitos de salida que generen bajos niveles de ruido, pues los condensadores internos de desacoplo no reducen el ruido generado por estos circuitos. En este trabajo de tesis se analizan todas estas técnicas y se realiza un estudio más detallado del ruido generado internamente. Se proponen técnicas de reducción del ruido de conmutación en todos los aspectos: distribución de la alimentación, diseño lógico y diseño de los circuitos de salida de los CI CMOS, y se presentan resultados experimentales medidos sobre prototipos fabricados que implementan estas técnicas. Se analiza el proceso de diseño de circuitos lógicos, desde la descripción a alto nivel, pasando por la síntesis automática a nivel de sistema y la síntesis lógica, llegando hasta la alternativa lógica o el sistema de sincronización, estudiándose la repercusión en el ruido de conmutación generado de las diferentes alternativas disponibles en cada nivel. Se proponen técnicas de diseño que minimizan dicho ruido de conmutación. Se realiza también un profundo análisis tecnológico de las causas y la evolución futura del ruido de conmutación teniendo en cuenta las tendencias de escalado de la tecnología microelectrónica.

Autor: LAMAISON URIOSTE RAFAEL.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA .

Resumen: Los convertidores resonantes permiten realizar conversiones del tipo CC/CC y CC/CA con varias características interesantes. Se caracterizan por el funcionamiento con conmutación suave de los interruptores, lo que permite aumentar la frecuencia de conmutación y, por tanto, reducir el volumen y peso del sistema. También presentan una reducción de las interferencias electromagnéticas (EMI), con niveles de rendimiento aceptables. Cuando se desea optimizar el rendimiento energético, los convertidores resonantes se diseñan para puntos de trabajo muy definidos. El objetivo de esta tesis es investigar este tipo de convertidores cuando funcionan de una forma flexible, o sea, con una gran capacidad para adaptarse a la carga, ampliando el campo de aplicación de tales convertidores. Por lo tanto, uno de los temas clave consiste en estudiar con precisión el convertidor conociendo cómo va a comportarse realmente en sus diferentes puntos de trabajo. Este comportamiento queda definido por la curva de transferencia estática y permite reconocer las aplicaciones para las que es adecuado. Por otro lado, debido a las numerosas topologías resonantes existentes, que dependen de la ubicación relativa y del número de elementos reactivos que forman la red resonante, como también del tipo de exitación y de carga, se requiere una metodología de análisis para su estudio. Esto permite poder escoger una topología adecuada para una aplicación determinada del convertidor. Entre las características estudiadas se encuentran la ganancia, el rendimiento, el factor de potencia, el coeficiente de regulación de carga, el margen de tensión/corriente de salida, los esfuerzos de los interruptores de potencia, etc. Este estudio se realiza en todos los puntos de funcionamiento y para un margen de potencia predeterminado. El análisis en régimen permanente es suficiente para la caracterización de los parámetros citados. El análisis en régimen transitorio sería interesante solamente para el estudio de los valores máximos de tensión y corriente en los diferentes elementos del convertidor. Estos valores pueden obtenerse mediante la conocida técnica del análisis en el plano de estado (o espacio de estado si se usan 3 elementos resonantes).

Autor: MARTINEZ TEIXIDOR INMACULADA.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTROMECANICA.

Resumen: En el presente trabajo se pretende analizar el consumo de potencia reactiva y la distorsión armónica en el puente trifásico con carga activa resistivo-inductiva, con el objeto de disminuir ambas vertientes de contaminación de red. Para ello se estudia la estrategia de control denominada "puente con control independiente" y se dan los criterios que permiten seleccionar la función de control más adecuada. En las conclusiones de la Tesis se descubren las condiciones exigidas a la función de control para poder disminuir la contaminación de red, desde el punto de vista de reducir reactiva y disminuir distorsión armónica. De este modo se consiguen convertidores alterna-continua que permiten un ahorro energético al reducir sus pérdidas.

Autor: MATEO PEÑA DIEGO.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA .

Resumen: El diseño de circuitos integrados de muy bajo consumo es actualmente un tema de gran interés. Existen diversas técnicas para reducir el consumo de los circuitos digitales, una de las cuales es la denominada conmutación adiabática. Las lógicas que utilizan esta técnica requieren la implementación de lo que se denomina reversibilidad lógica, lo que conlleva un aumento considerable del área requerida. En esta tesis se ha analizado la posibilidad de utilizar la técnica de conmutación adiabática, minimizando los requerimientos de área tan exigentes que las lógicas adiabáticas publicadas anteriormente manifestaban. Para ello se ha considerado la utilización de lógicas multivaluadas, así como la ruptura controlada de la reversibilidad. Se ha desarrollado una lógica ternaria que utiliza la conmutación adiabática. Dicha lógica, denominada lógica QAT, es la primera lógica multivaluada reportada que usa dicha técnica para minimizar el consumo. Se ha presentado la estructura de las puertas básicas de la lógica, y su interconexión mediante una pipeline de dos fases para realizar sistemas más complejos. Se ha presentado una metodología de diseño basada en la optimización del producto potencia-retardo. Se ha realizado un análisis de la eficiencia energética de las fuentes de alimentación oscilantes que requiere la lógica. Se han analizado las prestaciones de la lógica, y se han comparado con las de otras lógicas adiabáticas y convencionales. Para evaluar el estudio, se ha fabricado y medido un circuito integrado consistente en un multiplicador de 5x5 dígitos ternarios, sobre tecnología CMOS. Los resultados obtenidos muestran una importante disminución del consumo, requiriendo menos área que otras lógicas adiabáticas.

Autor: NAVARRO ANTON ASUNCION EDITH.
Año: 1997.
Universidad: VALENCIA.
Centro de lectura: FISICA.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: INFORMATICA Y ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: 240A PROCESADO DIGITAL DE SEÑALES.

Resumen: En este trabajo se ha estudiado una nueva concepción de la unidad de potencia para mini-satélites basada en el uso de las nuevas baterías en estudio por la Agencia Espacial Europea (ESA), de baja tensión y alta capacidad que serán capaces de proporcionarnos los mismos Vatios/hora que las actuales pero con mucho menos peso y tamaño, con el fin de obtener una reducción de su tamaño y un aumento de su rendimiento, robustez y modularidad. Dentro de este estudio se ha diseñado y construido un nuevo convertidor descargador de baterías (BDR) y un nuevo convertidor cargador de baterías (BCR) de alto rendimiento para baterías de baja tensión y alta capacidad para mini-satélites cumpliendo los estándares de la ESA. Se ha analizado un convertidor bidireccional cargador descargador de baterías que se obtiene uniendo de forma adecuada el BDR y el BCR (diseñados e implementados), que sólo necesita un transformador para los dos modos de operación, con lo que se consigue una reducción de la masa del 28.6% frente al uso del BDR y del BCR como unidades independientes. Manteniendo en todo momento las prestaciones y robustez que se obtienen en cada convertidor trabajando de forma independiente.

Autor: ORTEGA REDONDO JUAN ANTONIO.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA .

Resumen: Esta tesis doctoral contribuye a la búsqueda de alternativas para la sustitución de la técnica clásica de modulación de la radiación infrarroja, basada en una rueda "chopper". Esta técnica de modulación óptica, se utiliza en los sistemas de espectrofotometría e introduce partes móviles en estos equipos. Las partes móviles generan instrumentos voluminosos y de difícil transporte, puesto que los elementos mecánicos se pueden desajustar fácilmente. Trabajos recientes han conseguido eliminar las partes móviles presentes en el sensor (tambores de filtros ópticos), pero todavía no se ha conseguido eliminar las partes móviles situadas en la fuente de infrarrojos. De entre las diferentes alternativas planteadas, se ha propuesto profundizar en el estudio de una de ellas. En concreto, se profundiza en el estudio de un modulador óptico cuasiestático basado en la Reflexión Interna Total Frustrada, RITF. El fenómeno es ampliamente conocido, pero se ha detectado una falta de contribuciones en su aplicación a la modulación de radiación infrarroja, que trata de resolverse abordandola en este trabajo. Uno de los puntos de estudio tratados es el funcionamiento mecánico del modulador. Los resultados obtenidos son vitales para realizar el control del sistema. El estudio realizado sobre la forma de la radiación de salida del modulador, es fundamental si se pretende introducir el modulador en un equipo de espectrofotometría. El último de los puntos en los que centra su atención esta tesis doctoral, es en la obtención de algoritmos de control del modulador para poder garantizar un funcionamiento estable del mismo.

Autor: RAMOS CASTRO JUAN JOSE.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA .

Resumen: La presencia de potenciales auriculares tardíos, PAT, en el registro del ECG es un indicador del riesgo de fibrilación auricular. El registro de estas señales, por su bajo nivel y contenido frecuencial, requiere el uso de técnicas diferentes a las de la electrocardiografía convencional y que se recogen en la bibliografía como electrocardiografía de alta resolución. El objetivo de esta tesis es el desarrollo de nuevas técnicas para la detección de micropotenciales auriculares de alta frecuencia de modo que sea posible su estudio en las alteraciones del ritmo auricular. Para poder detectar estos micropotenciales en la mayoría de los casos será necesario reducir previamente el ruido. La reducción de este ruido puede realizarse en dos fases: en la adquisición de señal, con un diseño adecuado de las etapas de entrada del sistema de medida, y con un procesado posterior de la señal, empleando técnicas de promediado y análisis espectro-temporal. En esta tesis se propone considerar además de las derivaciones superficiales, la derivación esofágica como alternativa para la obtención de PAT. La proximidad a la aurícula y el bajo nivel de ruido e interferencias presentes en la derivación esofágica la hacen útil para la detección de estas señales. Las fases de trabajo y la metodología empleada se pueden desglosar en: * Estudio de las características de las señales esofágicas. * Identificación de las principales fuentes de ruido e interferencias. * Diseño de las interfaces de acondicionamiento de señal necesarias. * Construcción de nuevos sistemas para electrocardiografía de alta resolución. * Estudio de los métodos de reducción de ruido mediante promediado de señal. * Desarrollo de un nuevos métodos para la reducción del ruido no estacionario. * Desarrollo de nuevos métodos de detección de micropotenciales basados en representaciones tiempo-frecuencia de la energía de la señal. * Realización de medidas y validación de los métodos sobre señales reales obtenidas sobre un modelo porcino. Los resultados conseguidos, han sido: * Desarrollo de nuevas estructuras para la adquisición de biopotenciales con bajo nivel de ruido y rechazo de modo común alto. * Desarrollo de un nuevo método de promediado para la reducción del ruido no estacionario, que se ha denominado promediado ordenado. * Obtención de un nuevo estimador de la variancia del ruido. * Obtención de nuevos indicadores basados en la distribución espectro-temporal de la energía que mejoran la detectabilidad de los potenciales auriculares tardíos frente a los métodos temporales y frecuenciales propuestos en la bibliografía. * Validación de los métodos propuestos sobre señales reales con potenciales auriculares simulados y potenciales ventriculares reales. La conclusión es que la utilización de una derivación esofágica permite obtener señales con niveles de ruido realmente bajos. La inestabilidad de la señal esofágica debida principalmente a la respiración, latido cardíaco y movimientos peristálticos se puede monitorizar a partir de la impedancia de los electrodos. La utilización de la derivación como señal de sincronismo para el promediado reduce el error de alineamiento sobre la señal auricular. El promediado ordenado permite rechazar latidos, que por su nivel de ruido no contribuyen a su reducción, sin alterar las características de la señal. El cociente de energías instantáneas de alta y baja frecuencia, obtenido a partir de la distribuciones tiempo-frecuencia de la señal, mejora la detectabilidad de los potenciales tardíos.

Autor: SANZ ALVARO CESAR.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: INGENIEROS DE TELECOMUNICACION .
Centro de realización: DEPARTAMENTO: INGENIERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: CIRCUITOS Y SISTEMAS INTEGRADOS.

Resumen: Para la codificación de la señal de vídeo se emplea usualmente (H.261, MPEG-1, MPEG-2) un esquema de codificación híbrido en el que la Estimación de Movimiento representa una parte importante del codificador. Para realizar la estimación de movimiento se emplea el algoritmo de ajuste de bloques con diversas estrategias de búsqueda. En este trabajo, se proponen arquitecturas eficientes para la estimación de movimiento en tiempo real realizando búsqueda exhaustiva o búsqueda rápida e integrables en un sistema codificador completo usando tecnología ASIC. Asimismo se presenta una evaluación de la adecuación de las FPGAs a la resolución de este problema. Se presenta un amplio estudio de las arquitecturas propuestas en la literatura científica para la estimación de movimiento con búsquedaexhaustiva, estableciendo un conjunto de parámetros que han permitido formalizar su comparación. Finalmente, se proponen dos soluciones ASIC para realizar el algoritmo de ajuste de bloques con búsqueda en tres pasos (TSS).

Autor: TURO PEROY ANTONI.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA .

Resumen: El objetivo de esta Tesis Doctoral es la mejora de modelos de transductores de ultrasonidos de potencia y la optimización de la respuesta de los mismos. Se ha tratado y mejorado el diseño de un transductor utilizado en diatermia y funcionando en modo espesor y, se ha estudiado un transductor con una estructura metal-cerámica-metal (tipo sandwich) cuyo modo fundamental de vibración es el de extensión en longitud. El estudio de los transductores se ha realizado mediante la ayuda de simuladores eléctricos SPICE debido a su gran disponibilidad y potencia y por que, en nuestro caso, además nos resultan muy próximos a nuestra actividad en Electrónica. Para ello, se han desarrollado específicamente los modelos nuevos sobre SPICE para cada transductor piezoeléctrico. En primer lugar, se ha desarrollado el modelo eléctrico SPICE de un transductor constituido por una cerámica piezoeléctrica cuyo modo de vibración fundamental es en espesor. Este modelo se basa en el uso de una línea de transmisión eléctrica para describir el comportamiento de la parte acústica del transductor, y en el uso de fuentes dependientes, para modelar el acoplamiento entre la parte eléctrica y la parte acústica del transductor en lugar del transformador normalmente utilizado en los modelos tradicionales. El circuito eléctrico equivalente anterior ha sido modificado para introducir dentro del modelo el efecto de las pérdidas tanto eléctricas como mecánicas del elemento piezoeléctrico. Para la consideración de las pérdidas mecánicas se ha establecido la analogía entre la propagación de las ondas acústicas en un medio con pérdidas con la propagación en una línea de transmisión eléctrica con pérdidas. Ello conduce a que es posible introducir el factor de atenuación del material piezoeléctrico como una resistencia distribuida de la línea de transmisión utilizada para modelar la parte acústica del transductor. En cuanto a las pérdidas eléctricas, éstas han sido consideradas añadiendo una resistencia en paralelo con la capacidad del elemento piezoeléctrico. Los modelos eléctricos anteriores han sido utilizados en el estudio de transductores compuestos funcionando en modo espesor. En estos transductores el elemento piezoeléctrico es considerado mediante los modelos eléctricos anteriores mientras que las diferentes capas añadidas son modeladas mediante tramos de línea de transmisión. En concreto, se ha realizado el estudio de un transductor piezoeléctrico para aplicación en diatermia. El resultado de este estudio ha finalizado con la propuesta de un transductor mejorado de este tipo cuya capa de protección tiene un espesor de 3lambda/8 en contraposición del diseño tradicional con capa en lambda/2. Las mejoras introducidas con el nuevo diseño han diso cuantificadas respecto a su ancho de banda, potencia acústica emitida y eficiencia. Adicionalmente, se ha desarrollado el modelo eléctrico SPICE de un elemento piezoeléctrico cuyo modo de vibración fundamental es el de extensión en longitud. El circuito eléctrico equivalente generado considera las pérdidas tanto eléctricas como mecánicas del material piezoeléctrico. Este modelo ha sido utilizado en el estudio de un transductor con una estructura metal-cerámica-metal (tipo sandwich). Este estudio pone de manifiesto su utilidad para predecir de manera fácil y sencilla los diversos parámetros que describen el funcionamiento del transductor. Así, la frecuencia de resonancia, el cálculo de potencias y eficiencia y la distribución de las variables mecánicas a lo largo del transductor son obtenidas con facilidad a partir de las características y las dimensiones de los elementos piezoeléctricos y de los bloques de metal.

Autor: URRIZA PARROQUE ISIDRO.
Año: 1997.
Universidad: ZARAGOZA.
Centro de lectura: CENTRO POLITECNICO SUPERIOR.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: INGENIERIA ELECTRONICA Y COMUNICACIONES PROGRAMA DE DOCTORADO: INGENIERIA ELECTRONICA.

Resumen: La presente Tesis doctoral, presenta el diseño de un ASIC para calcular la transformada wavelet discreta orientada a la compresión de imágenes. Y en concreto en al procesado de imágenes biomédicas, por la necesidad existente en entornos médicos, de sistemas para la codificación sin pérdidas de imágenes a velocidad de 3 o 4 imágenes por segundo (browsing real time). En el Capítulo 1 aparece una revisión de los temas fundamentales que dan soporte a este trabajo. Por un lado, se introduce la compresión de imágenes, las características de las imágenes biomédicas, y se presenta la transformada wavelet como herramienta para la compresión de imágenes, así como su implementación con filtros QMF. Por otro lado, se presenta una revisión de las implementaciones hardware que han aparecido en la literatura para el cálculo de la transformada wavelet. Dicha revisión nos confirma que el desarrollo hardware para la implementación de la transformada wavelet sin pérdidas de imágenes biomédicas es un tema por cubrir, con lo que se fija el objetivo de la presente Tesis Doctoral: diseñar un ASIC que permita realizar la transformada wavelet bidimensional para comprensión de imágenes biomédicas en browsing real time. Dicho ASIC, integrado en un sistema de procesamiento de imagen, debe ser capaz de procesar imágenes de 512 x 512 pixeles con 4096 niveles de gris, a una velocidad de 3 imágenes / s. En el Capítulo 2 se presentan las especificaciones del ASIC a diseñar. En primer lugar se presentan los objetivos de diseño generales. A continuación se define el algoritmo a implementar y el interfaz de comunicación del ASIC con el entorno. Se especifican los protocolos de entrada/salida, el control y las posibilidades de programación. En el Capítulo 3 se abordan el estudio de los aspectos aritméticos, la selección del formato numérico y el análisis de los errores que introduce la cuantización de los datos, coeficientes y operaciones aritméticas. Llegándose a la conclusión de fijar la longitud de palabra en 32 bits. En el capítulo 4 se describe la arquitectura que implementa los algoritmos presentados en el capítulo 2. En el 5 se utiliza el lenguaje de descripción de hardware VHDL para codificarla. Se realiza la síntesis lógica del ASIC, que permite concluir las características básicas que tendrá el ASIC fabricado, como son el área que ocupa, el número de teminales o la frecuencia a la que puede funcionar. Y por último se realiza el diseño físico, generándose el layout del ASIC que dispone de 160 pines, ocupa 45 mm2 y su frecuencia de trabajo es de 33 Mhz. En el Capítulo 6 se presenta la descripción a nivel de usuario del ASIC diseñado. Además, para ilustrar las posibilidades del ASIC se incluye el diagrama de bloques de una base de datos hospitalaria.

Autor: VIDAL LOPEZ EVA.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA .

Resumen: En la actualidad aún existen en la bibliografía ciertas carencias, en el diseño de circuitos generadores de señal, sobre todo en lo que se refiere al estudio cuantitativo de su comportamiento no lineal. La mayoría de los trabajos publicados concernientes al diseño de generadores de señal, presentan un circuito acompañado de un análisis lineal y datos sobre sensibilidades pasivas, pero pocas veces aparece un estudio de la distorsión y del proceso de estabilización de amplitud de la señal generada. En estos trabajos, cuando este estudio existe suele ser sólo cualitativo o muy complicado y es, por ello, poco útil. Sin embargo, el estudio de los distintos mecanismos de arranque y estabilización de amplitud permite mejorar las prestaciones del circuito, o conocer, a priori, cuál será la amplitud, la frecuencia de oscilación y la distorsión de la señal generada. Una técnica que permite aprovechar al máximo el ancho de banda total del dispositivo activo para el diseño de circuitos generadores de señal es la técnica activo-R. En el presente trabajo se presenta un diagrama de bloques genérico que permite representar cualquier oscilador activo-R que pueda realizarse con 2 amplificadores operacionales. Además del análisis lineal del modelo se presenta una descripción cuantitativa simple del proceso de estabilización de amplitud que ha permitido determinar nuevas posibilidades de síntesis del oscilador. este análisis establece relaciones cuantitativas entre la duración del transitorio de arranque y la distorsión, amplitud y frecuencia en régimen estacionario de la señal generada, en función de los valores de los componentes del circuito, permitiendo optimizar así el diseño del mismo. Por otra parte, en los últimos años el diseño de circuitos electrónicos ha experimentado un nuevo impulso debido al interés suscitado por el tratamiento de señales en la banda de video y a la proliferación de sistemas de comunicación personal a muy alta frecuencia y con tensiones de alimentación reducidas. Este renovado interés por la electrónica analógica va acompañado de la aparición en el mercado de dispositivos con anchos de banda y slew-rate mayores en varios órdenes de magnitud, a los que muestran los amplificadores operacionales (AO). Uno de los circuitos integrados diseñados en el ámbito del modo corriente que más popularidad está ganando es el denominado amplificador operacional realimentado en corriente (Current Feedback Operational Amplifier, CFOA). No obstante, el CFOA es todavía un circuito poco conocido. Aunque existen en la literatura propuestas de macromodelos para el CFOA, la mayoría no predice la gran tendencia a la inestabilidad que posee este dispositivo, especialmente la inestabilidad debida a variaciones de la carga. En este trabajo se analiza el comportamiento frecuencial del amplificador operacional realimentado en corriente y se propone un modelo que permite explicar estas variaciones de su comportamiento con la carga. El objetivo principal de este trabajo es la aplicación, en el proceso de análisis de circuitos generadores de señal, de técnicas no lineales para la cuantificación de efectos que sólo son estudiados de forma cualitativa habitualmente; con la intención de sistematizar el diseño de los osciladores activos-R basados en el amplificador operacional y extender esta sistemática de diseño a los amplificadores activos-R basados en el amplificador operacional realimentado en corriente. Para poder llevar a cabo esta extensión, se ha dedicado un esfuerzo adicional a la modelización de este último dispositivo que es menos conocido. Adicionalmente se han tratado otros generadores de señal no sinusoidales, incluyendo en el estudio técnicas no lineales que han permitido estudiar el arranque y el proceso de estabilización de amplitud del circuito.

Autor: CASTILLA FERNANDEZ MIGUEL.
Año: 1997.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: El presente trabajo de investigación se ha dedicado al estudio y la caracterización de un conjunto de sistemas electrónicos de potencia basados en convertidores resonantes Quantum con subsistemas de control en modo de deslizamiento, utilizados en aplicaciones de estabilización de tensión y de seguimiento de señal. El trabajo se inicia con la descripción de una solución sistemática y generalizada al modelado de convertidores resonantes, basada en la clasificación y aproximación de las variables de estado según su comportamiento dinámico. Los modelos promediados resultantes son válidos no sólo en un entorno reducido del punto nominal de funcionamiento del convertidor, sino en situaciones de arranque del sistema y en presencia de grandes variaciones en la tensión de entrada, la carga y la tensión de referencia. Además, es posible identificar modelos de orden reducido, que contienen las variables de control, la tensión de entrada y la carga, y las variables de estado promediadas más significativas. Seguidamente se desarrolla un nuevo procedimiento de diseño de controladores en modo de deslizamiento para convertidores conmutados con múltiples entradas de control, basado en el segundo método de Lyapunov y en el método del control equivalente. La utilización del método de diseño proporciona la configuración de las superficies de deslizamiento y las leyes de control, y al mismo tiempo, facilita la determinación de las principales restricciones que deben satisfacer los parámetros de los controladores para el correcto funcionamiento de estos sistemas. Finalmente se implementan cuatro prototipos experimentales suficientemente representativos del problema de estabilización de tensión y de seguimiento de señal en este tipo de sistemas. Los estudios teóricos realizados y el análisis de los resultados de simulación y de las medidas efectuadas sobre los prototipos han permitido derivar las propiedades más significativas de los sistemas electrónicos de potencia estudiados en el presente trabajo: pérdidas de conmutación prácticamente nulas, simple procesado del ruido EMI, gran robustez frente a perturbaciones externas, posibilidad de alimentar a cargas de diferente naturaleza y simple realización del control.

Autor: BEDMAR IZQUIERDO JUAN.
Año: 1996.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: INGENIEROS DE TELECOMUNICACION.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: TECNOLOGIAS ESPECIALES APLICADAS A LA TELECOMUNICACION PROGRAMA DE DOCTORADO: CONTROL DE PROCESOS, ROBOTICA, NUEVOS MATERIALES Y PROCESOS CUANTICOS.

Resumen: EL ENORME DESARROLLO ALCANZADO POR LAS TECNOLOGIAS DE FABRICACION DE COMPONENTES MICROELECTRONICOS Y LAS TECNICAS DE CONCEPCION DE CIRCUITOS INTEGRADOS, QUE PONEN AL ALCANCE DEL DISEÑAODR DE SISTEMAS ELECTRONICOS UNOS DISPOSITIVOS CADA VEZ MAS COMPACTOS Y RAPIDOS (MILLONES DE ELEMENTOS INTEGRADOS POR CHIP FUNCIONANDO A CIENTOS DE MHZ), LLEVA ASOCIADA UNA ELEVADA POTENCIA GENERADA DURANTE EL FUNCIONAMIENTO QUE ES NECESARIO DISIPAR, POR EL MOMENTO RECURRIENDO A SUSTRATOS ESPECIALES Y TECNICAS DE EVACUACION DEL CALOR MAS O MENOS CONVENCIONALES. ESTOS PROCEDIMIENTOS RESULTARAN INCAPACES DE SOLUCIONAR LA PROBLEMATICA QUE SE AVECINA DE CARA A UN PROXIMO FUTURO. DE HECHO, EXISTEN AVANZADAS TECNOLOGIAS MICROELECTRONICAS LIMITADAS EN SU APLICABILIDAD POR MOTIVOS TERMICOS. ESTE TRABAJO DE INVESTIGACION PRESENTA UNA SOLUCION VIABLE AL PROBLEMA REFERIDO, EN FORMA DE ESTRUCTURA MODULAR DE DISIPACION, AL TIEMPO QUE UNA METODOLOGIA DE EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO TERMICO DEL ELEMENTO. SE DEMUESTRA, A TRAVES DE UN MODELADO FISICOMATEMATICO Y DE LA CONSTRUCCION Y CARACTERIZACION DE UN PROTOTIPO, LA VALIDEZ TANTO DE LA SOLUCION APORTADA (DEL ORDEN DE 10KW DE POTENCIA POR MODULO) COMO DE LA METODOLOGIA DE EVALUACION.

Autor: BRAGOS BARDIA RAMON.
Año: 1996.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA.

Resumen: EL OBJETIVO DE ESTA TESIS ES EL DESARROLLO DE METODOS Y EQUIPOS DE MEDIDA PARA LA CARACTERIZACION DE SISTEMAS BIOLOGICOS A PARTIR DEL AJUSTE A MODELO DE SU ESPECTRO DE IMPEDANCIA ELECTRICA, CON PRESTACIONES MEJORADAS RESPECTO A LOS METODOS Y EQUIPOS EXISTENTES. LA PRINCIPAL VENTAJA ESTA TECNICA ES QUE NO ES INVASIVA NI DESTRUCTIVA. PARA REALIZAR ESTE OBJETIVO, SE HAN ESTUDIADO LOS REQUISITOS IMPUESTOS POR LAS APLICACIONES, SE HAN IDENTIFICADO LAS PRINCIPALES CAUSAS DE ERROR DE LOS SISTEMAS DE MEDIDA Y SE HAN DISEÑADO E IMPLEMENTADO DIVERSAS SOLUCIONES CIRCUITALES PARA REDUCIR DICHOS ERRORES. SE HA PUESTO ESPECIAL ENFASIS EN AUMENTAR LA ROBUSTEZ DE LOS SISTEMAS A LOS ERRORES NO SISTEMATICOS Y A LOS ERRORES SISTEMATICOS DEPENDIENTES DE LA IMPEDANCIA BAJO MEDIDA. LOS ERRORES RESIDUALES SE CALIBRAN MEDIANTE UN METODO A TRES REFERENCIAS QUE UTILIZA INFORMACION DE TODO EL MARGEN DINAMICO DE LA MEDIDA. SE HAN ESTUDIADO LOS MODELOS USUALES DE ESPECTROSCOPIA DIELECTRICA Y SE HAN ADAPTADO A ESPECTROSCOPIA DE IMPEDANCIAS, OBTENIENDOSE DOS ESTIMADORES DE LA DENSIDAD DE BIOMASA EN UNA SUSPENSION CELULAR. COMO RESULTADO DE LA APLICACION DE LOS EQUIPOS Y METODOS DESARROLLADOS, SE HAN LLEVADO A CABO MEDIDAS EN LINEA DE CRECIMIENTO CONTINUO DE LEVADURAS EN UN BIOREACTOR Y SE HAN CARACTERIZADO LAS PROPIEDADES ELECTRICAS PASIVAS DEL TEJIDO DE MIOCARDIO IN-VIVO DURANTE LA ISQUEMIA SOBRE MODELOS ANIMALES.

Autor: MANUEL LAZARO ANTONIO.
Año: 1996.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: INGENIERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: INGENIERIA ELECTRONICA.

Resumen: LA CARACTERIZACION EXPERIMENTAL DE REGULADORES CONMUTADOS CONTINUA-CONTINUA TIENE ASPECTOS QUE SON ESPECIFICOS DE ESTE TIPO DE SISTEMAS: INCLUYEN UNA ETAPA DE POTENCIA NO LINEAL QUE DEBE OPERAR EN CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO LINEAL. LA CARACTERIZACION EXPERIMENTAL SE ENFRENTA A UN ENTORNO DE MUY BAJA RELACION SEÑAL/RUIDO EN LA MEDICION DEBIDO A LOS TRANSITORIOS DE CONMUTACION Y AL RIZADO PERIODICO INHERENTE AL FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR Y AL NIVEL CONSIDERABLE DE LA SEÑAL DE EXCITACION NECESARIO EN LA OBTENCION DE DIFERENTES CARACTERISTICAS. TENIENDO EN CUENTA LA PROBLEMATICA ANTERIOR, EL OBJETIVO DE ESTE TRABAJO ES EL DESARROLLO DE DIFERENTES METODOS, MEDIANTE EL ANALISIS Y CORRECCION DE LA INFLUENCIA DE ERRORES QUE INCLUYEN LAS CARACTERISTICAS NO LINEALES DE LOS CONVERTIDORES. COMO CONSECUENCIA SE HAN DETERMINADO LAS CONDICIONES DE EXCITACION, ADQUISICION Y PROCESADO QUE OPTIMIZAN LA MEDIDA, ESTABLECIENDO UNA COMPARATIVA ENTRE METODOS EN TERMINOS DE TIEMPO INVERTIDO Y PRECISION. FINALMENTE, SE EVALUA EN QUE MEDIDA DISTINTAS TECNICAS DE ESTIMACION PARAMETRICA DE SISTEMAS LINEALES PUEDEN SER APLICADAS A TALES PLANTAS Y SE INCORPORA LA AUTOMATIZACION DE ESTE PROCESO DE IDENTIFICACION AL SISTEMA DE MEDIDA GENERADO ANTERIORMENTE.

Autor: MORENO EGUILAZ JUAN MANUEL.
Año: 1996.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA ELECTRONICA.

Resumen: EL MOTOR DE INDUCCION, ES SIN DUDA ALGUNA, EL MAS EMPLEADO EN LA INDUSTRIA ACTUALMENTE Y TIENE UN ALTO RENDIMIENTO EN CONDICIONES NOMINALES. SIN EMBARGO, CON CARGAS LIGERAS, LAS PERDIDAS EN EL HIERRO REDUCEN DRASTICAMENTE EL RENDIMIENTO DEL SISTEMA. PARA AQUELLAS APLICACIONES CON CARGA Y VELOCIDAD VARIABLE, PARECE LOGICO ESTUDIAR LA POSIBILIDAD DE MEJORAR EL RENDIMIENTO DEL ACCIONAMIENTO. ES IMPORTANTE OPTIMIZAR SU RENDIMIENTO POR DOS RAZONES: EL AHORRO ECONOMICO Y LA REDUCCION DE LA CONTAMINACION DEL MEDIO AMBIENTE. LOS OBJETIVOS PROPUESTOS EN ESTA TESIS HAN SIDO, POR UN LADO, ESTUDIAR LOS DISTINTOS ENFOQUES DE OPTIMIZACION DEL RENDIMIENTO DE UN MOTOR DE INDUCCION EN REGIMEN PERMANENTE, ESPECIALMENTE EL ENFOQUE BASADO EN LA MEDICION DE POTENCIA ACTIVA CONSUMIDA, Y POR OTRO LADO, ESTUDIAR LA POSIBILIDAD DE OPTIMIZAR EL RENDIMIENTO EN REGIMEN TRANSITORIO DE UNA FORMA SIMPLE Y CON UN CARACTER EMINENTEMENTE PRACTICO. A PARTIR DE UN EXHAUSTIVO ESTUDIO DEL ESTADO DEL ARTE, SE HAN ANALIZADO LAS PERDIDAS QUE SE PRODUCEN EN UN ACCIONAMIENTO, TANTO EN EL CONVERTIDOR DE POTENCIA COMO EN EL MOTOR DE INDUCCION, UTILIZANDO LOS MODELOS MAS INTERESANTES Y LAS ULTIMAS CONTRIBUCIONES PRESENTADAS A NIVEL INTERNACIONAL. SEGUIDAMENTE, SE HAN ESTUDIADO LOS DIFERENTES ENFOQUES PARA OPTIMIZAR EL RENDIMIENTO DE UN MOTOR DE INDUCCION EN REGIMEN PERMANENTE, APORTANDO DISTINTOS ALGORITMOS ORIGINALES DE BUSQUEDA DEL FLUJO OPTIMO, Y COMPARANDOLOS EN FUNCION DE UNA SERIE DE CRITERIOS PRACTICOS QUE PERMITAN ESCOGER EL MEJOR METODO PARA CADA APLICACION EN CONCRETO. SOBRE EL ENFOQUE BASADO EN LA MEDICION DE POTENCIA CONSUMIDA, SE HAN APORTADO DISTINTAS CONTRIBUCIONES, HACIENDO ESPECIAL ENFASIS EN LA COMPENSACION DE PAR ELECTROMAGNETICO, METODOS DE BUSQUEDA INFINITA, ANALISIS DE LA VARIACION DE LA CONSTANTE DE TIEMPO DEL ROTOR Y DISCUSION DE LOS PUNTOS DE MEDIDA DE LA POTENCIA ACTIVA CONSUMIDA. A SU VEZ, SE HA CONTRIBUIDO CON UN ESTUDIO TEORICO-ANALITICO DE LAS LIMITACIONES FISICAS QUE APARECEN CUANDO SE TRABAJA CON FLUJOS REDUCIDOS EN UN ACCIONAMIENTO. FINALMENTE, LA APORTACION MAS ORIGINAL EN LA TESIS ES LA OPTIMIZACION DE ENERGIA EN REGIMEN TRANSITORIO UTILIZANDO NIVELES DE FLUJO POR DEBAJO DE SU VALOR NOMINAL CON UNA IMPLEMENTACION BASADA EN EL DISEÑO DE UN SUPERVISOR CON LOGICA DIFUSA. PARTIENDO DE ANALISIS TEORICOS RIGUROSOS, LA TESIS PERMITE OBTENER RESULTADOS DE CARACTER EMINENTEMENTE PRACTICO, CON VALIDACION EXPERIMENTAL DE TODAS LAS CONTRIBUCIONES APORTADAS.

Autor: REGUEIRO GOMEZ ANGEL.
Año: 1996.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: INGENIERIA ELECTRONICA PROGRAMA DE DOCTORADO: INGENIERIA ELECTRONICA.

Resumen: EN EL TRABAJO SE ANALIZA UNA NUEVA FORMA EN LA MEDIDA DE PRESION SANGUINEA ARTERIAL PARA UN MEDIDOR DOMESTICO DE BAJO COSTE. SE DEFINE UN NUEVO INDICADOR ESPECTRO TEMPORAL: RELACION DE DISPERSION DE ENERGIA ESPECTRAL (RDEE), ESTE INDICADOR PERMITE MEDIR CON ROBUSTEZ Y REPETIBILIDAD LOS INSTANTES DE PRESION SISTOLICA, PRESION DIASTOLICA Y PRESION MEDIA, SUPERANDO LAS LIMITACIONES DE LOS METODOS ACTUALES. ADEMAS, SE PROPONE UNA NUEVA FORMA DE RECONSTRUCCION DEL PERFIL DE LA ONDA DE PRESION SANGUINEA ARTERIAL POR METODOS NO INVASIVOS A PARTIR DE LA DETERMINACION TEMPORAL DE VARIOS DE SUS VALORES INSTANTANEOS EN EL INTERVALO DEFINIDO POR EL INDICADOR RDEE. EL ANALISIS DE LOS PERFILES PERMITEN EL ENRIQUECIMIENTO DEL CRITERIO DE LOS ESPECIALISTAS EN LA CARACTERIZACION DE PATOLOGIAS. FINALMENTE SE ANALIZAN ALGUNAS ALTERNATIVAS DE DISEÑO DE BAJO COSTE EN LA ADQUISICION Y EL ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES EMPLEANDO INTERFAZ DIGITAL DIRECTO.