Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología
Universidad Nacional de San Luis
FACULTAD DE CS. FISICO MAT. Y NAT.

ANEXO II

PROGRAMA DEL CURSO: PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES I

DEPARTAMENTO DE:   FISICA
AREA: Area V: Electronica y Microprocesadores AÑO: 2004 (Id: 3404)
Estado: En tramite de Aprobación

 

I - OFERTA ACADÉMICA

CARRERAS PARA LAS QUE SE OFRECE EL MISMO CURSO

PLAN DE ESTUDIOS
ORD. Nº

CRÉDITO HORARIO

   

SEM.

TOTAL

INGENIERIA ELECTRONICA CON ORIENTACION EN SISTEMAS3/03690

II - EQUIPO DOCENTE

Funciones

Apellido y Nombre

Total hs en
este curso

Cargo y Dedic.

Carácter

Responsable

PETRINO, RICARDO20  hs.PROFESOR ASOCIADO EXC.Efectivo
ColaboradorVALLADARES, DIEGO LEONARDO20  hs.PROFESOR ADJUNTO EXC.Interino
Jefe Trab. Prác.COSTA, DIEGO ESTEBAN20  hs.JEFE DE TRABAJOS PRAC. EXC.Interino

III - CARACTERÍSTICAS DEL CURSO

CREDITO HORARIO SEMANAL
MODALIDAD
REGIMEN

Teórico/

Práctico

Teóricas

Prácticas de

Aula

Práct. de lab/ camp/

Resid/ PIP, etc.

1c
 Hs.
3 Hs.
 Hs.
3 Hs.
Asignatura
Otro: 
Duración: 15 semanas
Período del 8/03/04 al 18/06/04

IV.- FUNDAMENTACION

El procesamiento digital de señales es un campo de creciente desarrollo y aplicaciones. En la orientación de la carrera, en sistemas Digitales, provée las bases teóricas para el tratamiento digital de las señales, base para las comunicaciones digitales, el control digital y en general para el análisis y diseño de sistemas lineales en tiempo discreto


V.- OBJETIVOS

La descripción y caracterización de los sistemas digitales lineales e invariantes en el tiempo. El diseño de filtros básicos FIR e IIR. Y la Transformada Discreta de Fourier. Aplicaciones. Implementaciones básicas en un equipo basado en un DSP.

 


VI. - CONTENIDOS

Tema 1:
Señales y sistemas en tiempo discreto: propiedades, tipos básicos, sistemas lineales e invariantes en el tiempo. Representación de sistemas y señales en el dominio de la frecuencia: la transformada de Fourier. Propiedades de la Transformada de Fourier.

Tema 2:
La transformada Z. Definición y propiedades. Transformada Z inversa. Métodos de obtención de la transformada Z inversa. Utilización de la transformada Z para caracterizar sistemas LTI en tiempo discreto.

Tema 3:
Muestreo de señales en tiempo continuo. Teorema del muestreo. Reconstrucción de señales de banda limitada. Filtro de reconstrucción. Procesado en tiempo continuo de señales en tiempo discreto: incremento y reducción de la frecuencia de muestreo. Cambio de la frecuencia de muestreo utilizando procesado en tiempo discreto. Procesado digital de señales analógicas: conversión A/D y D/A. Filtro antisolapamiento. Análisis de los errores de cuantificación.

Tema 4
Análisis en el dominio transformado de sistemas lineales e invariantes.
La respuesta en frecuencia de los sistemas LTI. Filtros selectivos en frecuencia. Distorsión de fase y retardo.
La función de transferencia de sistemas caracterizados por ecuaciones en diferencias lineales con coeficientes constantes. Estabilidad y causalidad. Sistemas inversos. Respuesta al impulso de funciones de transferencia racionales.
Respuesta en frecuencia de funciones de transferencia racionales.

Tema 5
Estructuras de Sistemas en tiempo Discreto
Representación de ecuaciones en diferencias lineales con coeficientes constantes mediante diagramas de bloques y grafo de flujo de señales.
Estructuras básicas de sistemas IIR: formas directas, en cascada, en paralelo. Realimentación en sistemas IIR.
Formas traspuestas.
Estructuras básicas de redes para sistemas FIR: forma Directa, en cascada. Estructuras FIR de fase lineal.

Tema 6
Técnicas de Diseño de Filtros
Diseño de filtros IIR en tiempo discreto a partir de filtros en tiempo contínuo: Diseño de filtros mediante invarianza al impulso. La transformación Bilineal. Ejemplos de diseño mediante la transformación bilineal.
Diseño de filtros mediante Enventanado. Propiedades de las ventanas más usadas. Método de diseño mediante la ventana de Kaiser. Ejemplos de diseños de FIR mediante la ventana de Kaiser.
Aproximaciones óptimas de filtros FIR. Filtros pasabajo de tipo I y II óptimos. El algoritmo de Parks-McClellan. Características de los filtros FIR óptimos.

Tema 7
La Transformada Discreta de Fourier. Representación de secuencias periódicas: el desarrollo en serie de Fourier discreto. Propiedades del desarrollo en serie de Fourier discreto. Linealidad, desplazamiento de una secuencia, dualidad, simetría, convolución periódica.
La Transformada de Fourier de señales periódicas.
Muestreo de la Transformada de Fourier.
Representación de Fourier dr secuencias de duración finita: la transformada discreta de Fourier. Propiedades de la Transformada Discreta de Fourier. Linealidad, Desplazamiento circular, dualidad, simetría, convolución circular.

Tema 8
Descripción de un equipo básico : el TMS320C3X Starter Kit Algunos ejemplos de aplicación.


VII. - PLAN DE TRABAJOS PRÁCTICOS

Ejercicios de Cálculo
1. Señales y Sistemas Discretos.
 Tipos de señales: Señales analógicas, muestreadas, cuantizadas y digitales.
 Características de las señales: Lateralidad, simetría y periodicidad.
 Operaciones con señales: Desplazamiento, compresión, dilatación y reflexión.
 Características de los Sistemas: Memoria, invarianza en el tiempo, linealidad, causalidad y estabilidad.
 Respuesta de los sistemas: Respuesta mediante el cálculo iterativo y la convolución en SLIT y SLVT.

2. Transformadas y Series de Fourier.
 Transformada de Fourier en Tiempo Discreto: Cálculo por definición y utilizando las propiedades.
 Antitransformada de Fourier de Tiempo Discreto: Cálculo por definición y utilizando las propiedades.
 Análisis de sistemas utilizando la TFTD. Respuesta transitoria y permanente.
 Serie Discreta de Fourier.

3. Transformada Z.
 Transformada Z: Cálculo por definición y utilizando las propiedades.
 Antitransformada Z: Cálculo por definición, por desarrollo en series de potencia, por división directa y por diferenciación en el dominio del tiempo.
 Análisis de sistemas utilizando la transformada Z: Respuesta impulsiva, respuesta espectral, estabilidad y causalidad.

4. Muestreo y Cuantización.
 Muestreo: Determinación de la secuencia y el espectro de una señal muestreada. Ubicación de las réplicas. Solapamiento. Reconstrucción.
 Cuantización: Cálculo del número de niveles, resolución, límites de error y relación señal ruido de un cuantizador.

5. Estructuras de Filtros Digitales.
 Filtros IIR: Estructura directa tipo I y II, en paralelo y cascada.
 Filtros FIR: Estructura directa, en paralelo y cascada.

6. Filtros IIR.
 Método de la transformación de filtros analógicos: Transformación invariante al impulso y transformación bilineal de los prototipos Buttersorth, Chebyshev tipo I y II, y Cauer.

7. Filtros FIR.

Método de las ventanas.
Método de optimización de errores.

8. Transformada Discreta de Fourier. Transformada Discreta de Fourier.
Convolución Circular.





Simulación de Modelos
1. Señales y Sistemas Discretos
 Programación de un modelo de simulación que permita verificar gráficamente las características una señal.
 Programación de un modelo de simulación que permita verificar gráficamente las características un sistema.
 Programación de un modelo de simulación que permita graficar la respuesta de un sistema ante una señal mediante el cálculo iterativo y la convolución.

2. Transformadas y Series de Fourier.
 Programación de un modelo de simulación que permita verificar graficar la respuesta impulsiva y el módulo y la fase de la respuesta espectral de un sistema para determinar la respuesta permanente y la transitoria.

3. Transformada Z.
 Programación de un modelo de simulación que permita verificar graficar la transferencia de un sistema para determinar sus características, la ubicación de los polos y ceros, la respuesta impulsiva y la respuesta espectral.

4. Muestreo y Cuantización.
 Simulación de un muestreador y reconstructor que permita graficar las secuencias muestreada y reconstruida, como así también sus espectros para verificar la ubicación de las réplicas.
 Simulación de un cuantizador que permita ajustar el modo de operación para verificar gráficamente la señal cuantizada y el ruido introducido.

5. Estructuras de Filtros Digitales.
 Programación de un modelo de simulación para cada tipo de estructura que permita implementar un filtro FIR o IIR introduciendo sus coeficientes.

6. Filtros IIR
 Programación de un modelo de simulación que permita calcular los coeficientes de un filtro IIR para implementarlo en un DSP, partiendo de las especificaciones típicas, por el método de transformación de un filtro analógico para los cuatro prototipos, ya sea por transformación invariante al impulso o bilineal.

7. Filtros FIR
 Programación de un modelo de simulación que permita calcular los coeficientes de un filtro FIR para implementarlo en un DSP, partiendo de las especificaciones típicas, ya sea por el método de las ventanas como por el de optimización de errores.


Experiencias de Laboratorio

1. Introducción al uso de un DSP. Muestreo y Cuantización. Filtros FIR.
 Uso del ensamblador y depurador.



 Programación de la ganancia, frecuencia de muestreo, frecuencia de corte del filtro anti-solapamiento de un DSP y verificar las limitaciones del mismo mediante un analizador de espectro.


 Programación de un algoritmo genérico para la implementación de un filtro FIR pasa-bajos en un DSP mediante la introducción de sus coeficientes y verificar la respuesta del mismo mediante un analizador de espectro.



VIII - RÉGIMEN DE APROBACIÓN

Asistencia al 80 % de las prácticas.
Aprobación de los 2 parciales.
Presentación de los informes de prácticas.



IX.a - BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

1-Tratamiento de Señales en Tiempo Discreto. 2da Edición. Alan Oppenheim, Ronald Schafer. Prentice Hall. 2000.

2-Tratamiento Digital de señales.Problemas y Ejercicios resueltos. Soria et al. Pearson Prentice Hall (PrenticePractica). 2003

3- Tratamiento Digital de Señales. Principios,algoritmos, aplicaciones. John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis. Ed. Prentice Hall, 1998



IX b - BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

1-The Fast Fourier Transform. Oran Brighan Prentice Hall. 1988

2-Introductory Digital Signal Processing. Paul Lynn. W. Fuerst.John Wiley and Sons.1996.

3-Discrete Systems and Digital Signal Processing. Strum- Kirk. Addison Wesley.1988.

4-Digital Signal Processing Applications. Analog Devices. Prentice Hall. 1992.

5-Digital Signal Processing Laboratory using the ADSP-2101 Microcomputer.Ingle Vinay K., Proakis John G.

6-Digital Signal Processing in VLSI. Higgins. Analog Devices . 1990.Prentice Hall.

7-Designing Digital Filters. Charles Williams. Prentice Hall. 1986

8-TMS320c3x User´s Guide. Texas Instruments.

9- TMS320c3x DSP Starter Kit.User´s Guide. Texas Instruments.



COMPLEMENTO DE DIVULGACION


OBJETIVOS DEL CURSO

La descripción y caracterización de los sistemas digitales lineales e invariantes en el tiempo. El diseño de filtros básicos FIR e IIR. Y la Transformada Discreta de Fourier. Aplicaciones. Implementaciones básicas en un equipo basado en un DSP.

 

 

PROGRAMA SINTETICO

Sistemas lineales e invariantes en el tiempo.La transformada de Fourier.La transformada Z.Muestreo de señales en tiempo continuo. Teorema del muestreo. Reconstrucción de señales Análisis en el dominio transformado de sistemas lineales e invariantes.
La respuesta en frecuencia de los sistemas LTI.
Estructuras de Sistemas en tiempo Discreto
Técnicas de Diseño de Filtros
Diseño de filtros IIR e IIR
La Transformada Discreta de Fourier.
Descripción de un equipo básico : el TMS320C3X Starter Kit Algunos ejemplos de aplicación.


 


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