No description available.

Este trabajo presenta un estudio del convertidor Boost Bidireccional con filtro de salida, abordando los aspectos de modelación y control. Se presenta un modelo de pequeña señal que permite separar los polos del convertidor de los polos del filtro de salida poniendo de manifiesto la escasa influencia de la parte lineal (filtro) sobre la dinámica del sistema. Se estudian asimismo distintas estrategias de control en pequeña señal de un solo lazo (realimentación de la tensión de salida) y de dos lazos (control en modo corriente) que ponen de manifiesto la mejora de la dinámica del regulador en este ultimo caso.Finalmente, se extiende la realimentación de estado en el caso del comportamiento no lineal del convertidor. Dicha extensión conduce a una síntesis de controles en el dominio temporal, que han sido simulados y corroborados experimentalmente, permitiendo establecer la eficacia del control en modo corriente en régimen de gran señal.

La integració de transceptors per comunicacions de radiofreqüència en CMOS pot quedar seriosament limitada per la interacció entre els seus blocs, arribant a desaconsellar la utilització de un únic dau de silici. El soroll d’alta freqüència generat per certs blocs, com l’amplificador de potencia, pot viatjar pel substrat i amenaçar el correcte funcionament de l’oscil·lador local. Trobem tres raons importants que mostren aquest risc d’interacció entre blocs i que justifiquen la necessitat d’un estudi profund per minimitzar-lo. Les característiques del substrat fan que el soroll d’alta freqüència es propagui m’és fàcilment que el de baixa freqüència. Per altra banda, les estructures de protecció perden eficiència a mesura que la freqüència augmenta. Finalment, el soroll d’alta freqüència que arriba a l’oscil·lador degrada al seu correcte comportament. El propòsit d’aquesta tesis és analitzar en profunditat la interacció entre el soroll d’alta freqüència que es propaga pel substrat i l’oscil·lador amb l’objectiu de poder predir, mitjançant un model, l’efecte que aquest soroll pot tenir sobre el correcte funcionament de l’oscil·lador. Es volen proporcionar diverses guies i normes a seguir que permeti als dissenyadors augmentar la robustesa dels oscil·ladors al soroll d’alta freqüència que viatja pel substrat. La investigació de l’efecte del soroll de substrat en oscil·ladors s’ha iniciat des d’un punt de vista empíric, per una banda, analitzant la propagació de senyals a través del substrat i avaluant l’eficiència d’estructures per bloquejar aquesta propagació, i per altra, determinant l’efecte d’un to present en el substrat en un oscil·lador. Aquesta investigació ha mostrat que la injecció d’un to d’alta freqüència en el substrat es pot propagar fins arribar a l’oscil·lador i que, a causa del ’pulling’ de freqüència, pot modular en freqüència la sortida de l’oscil·lador. A partir dels resultats de l’anàlisi empíric s’ha aportat un model matemàtic que permet predir l’efecte del soroll en l’oscil·lador. Aquest model té el principal avantatge en el fet de que està basat en paràmetres físics de l’oscil·lador o del soroll, permetent determinar les mesures que un dissenyador pot prendre per augmentar la robustesa de l’oscil·lador així com les conseqüències que aquestes mesures tenen sobre el seu funcionament global (trade-offs). El model ha estat comparat tant amb simulacions com amb mesures reals demostrant ser molt precís a l’hora de predir l’efecte del soroll de substrat. La utilitat del model com a eina de disseny s’ha demostrat en dos estudis. Primerament, les conclusions del model han estat aplicades en el procés de disseny d’un oscil·lador d’ultra baix consum a 2.5GHz, aconseguint un oscil·lador robust al soroll de substrat d’alta freqüència i amb característiques totalment compatibles amb els principals estàndards de comunicació en aquesta banda. Finalment, el model s’ha utilitzat com a eina d’anàlisi per avaluar la causa de les diferències, en termes de robustesa a soroll de substrat, mesurades en dos oscil·ladors a 60GHz amb dues diferents estratègies d’apantallament de l’inductor del tanc de ressonant, flotant en un cas i connectat a terra en l’altre. El model ha mostrat que les diferències en robustesa són causades per la millora en el factor de qualitat i en l’amplitud d’oscil·lació i no per un augment en l’aïllament entre tanc i substrat. Per altra banda, el model ha demostrat ser vàlid i molt precís inclús en aquest rang de freqüència tan extrem. el principal avantatge en el fet de que està basat en paràmetres físics de l’oscil·lador o del soroll, permetent determinar les mesures que un dissenyador pot prendre per augmentar la robustesa de l’oscil·lador així com les conseqüències que aquestes mesures tenen sobre el seu funcionament global (trade-offs). El model ha estat comparat tant amb simulacions com amb mesures reals demostrant ser molt precís a l’hora de predir l’efecte del soroll de substrat. La utilitat del model com a eina de disseny s’ha demostrat en dos estudis. Primerament, les conclusions del model han estat aplicades en el procés de disseny d’un oscil·lador d’ultra baix consum a 2.5GHz, aconseguint un oscil·lador robust al soroll de substrat d’alta freqüència i amb característiques totalment compatibles amb els principals estàndards de comunicació en aquesta banda. Finalment, el model s’ha utilitzat com a eina d’anàlisi per avaluar la causa de les diferències, en termes de robustesa a soroll de substrat, mesurades en dos oscil·ladors a 60GHz amb dues diferents estratègies d’apantallament de l’inductor del tanc de ressonant, flotant en un cas i connectat a terra en l’altre. El model ha mostrat que les diferències en robustesa són causades per la millora en el factor de qualitat i en l’amplitud d’oscil·lació i no per un augment en l’aïllament entre tanc i substrat. Per altra banda, el model ha demostrat ser vàlid i molt precís inclús en aquest rang de freqüència tan extrem. / The integration of transceivers for RF communication in CMOS can be seriously limited by the interaction between their blocks, even advising against using a single silicon die. The high frequency noise generated by some of the blocks, like the power amplifier, can travel through the substrate, reaching the local oscillator and threatening its correct performance. Three important reasons can be stated that show the risk of the single die integration. Noise propagation is easier the higher the frequency. Moreover, the protection structures lose efficiency as the noise frequency increases. Finally, the high frequency noise that reaches the local oscillator degrades its performance. The purpose of this thesis is to deeply analyze the interaction between the high frequency substrate noise and the oscillator with the objective of being able to predict, thanks to a model, the effect that this noise may have over the correct behavior of the oscillator. We want to provide some guidelines to the designers to allow them to increase the robustness of the oscillator to high frequency substrate noise. The investigation of the effect of the high frequency substrate noise on oscillators has started from an empirical point of view, on one hand, analyzing the noise propagation through the substrate and evaluating the efficiency of some structures to block this propagation, and on the other hand, determining the effect on an oscillator of a high frequency noise tone present in the substrate. This investigation has shown that the injection of a high frequency tone in the substrate can reach the oscillator and, due to a frequency pulling effect, it can modulate in frequency the output of the oscillator. Based on the results obtained during the empirical analysis, a mathematical model to predict the effect of the substrate noise on the oscillator has been provided. The main advantage of this model is the fact that it is based on physical parameters of the oscillator and of the noise, allowing to determine the measures that a designer can take to increase the robustness of the oscillator as well as the consequences (trade-offs) that these measures have over its global performance. This model has been compared against both, simulations and real measurements, showing a very high accuracy to predict the effect of the high frequency substrate noise. The usefulness of the presented model as a design tool has been demonstrated in two case studies. Firstly, the conclusions obtained from the model have been applied in the design of an ultra low power consumption 2.5 GHz oscillator robust to the high frequency substrate noise with characteristics which make it compatible with the main communication standards in this frequency band. Finally, the model has been used as an analysis tool to evaluate the cause of the differences, in terms of performance degradation due to substrate noise, measured in two 60 GHz oscillators with two different tank inductor shielding strategies, floating and grounded. The model has determined that the robustness differences are caused by the improvement in the tank quality factor and in the oscillation amplitude and no by an increased isolation between the tank and the substrate. The model has shown to be valid and very accurate even in these extreme frequency range.

La consulta íntegra de la tesi, inclos l'article no comunicat públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / The thermal anemometry is a method which allows to estimate wind magnitude be the mean of measuring heat transfer to the ambient in a forced convection process. For Earth's atmosphere condition, this method is typically applied to the hot wires made of temperature dependent electrical conductor, typically platinum or tungsten, which working with overheat in reference to the ambient temperature estimate wind velocity. In case of the low pressure atmospheres, like this on Mars, the mean free path for molecules, due to the rarefied ambient conditions, is much bigger, Using hot wires designed for Earth in this conditions gives that heat exchange at macroscopic scale which does not to obey medium continuum model but rather reveals ballistic behavior Thus, instead of using hot wire, a structure of bigger dimension like hot films are usually propose for such a kind of application. The work included in this thesis is the contribution of the author Lukasz Kowalski to the goal of developing a new generation of wind sensors for the atmosphere of Mars. The work consists in the conception, design, simulation, manufacture and measurement of two novel types wind sensors based on thermal anemometers. The first kind of concept has been developed in this thesis by using hot silicon die made out of silicon wafer of approximate size: 1.5 x 1.5 x 0.5 mm with platinum resistances deposited on top in order to heat it and sense its temperature. These work was been a part of the bigger undertaking under the project name: "Colaboracíoon en el desarrollo de la estación medioambiental denominada REMS ". Inside the project REMS author of thesis was responsible for sensor shape development and concept validation of proposed geometry. Thermal-fluidical model of the device as well as characterization and behavior were analyzed for a simplified 2-D wind model for typical Martian atmospheric conditions. REMS was a Spanish contribution to the NASA mission MSL which has been a great success since rover Curiosity has landed on Mars on 8th August 2012 on Mars near to the Gale Crater location. Since then has been constantly running experiments on the Red Planet sending data to Earth for interpretation. From the experience and knowledge gained during REMS project, the author came out with an idea of the novel spherical sensor structure overcoming some fragility problems detected in the REMS wind sensor. The new 3-D wind sensor concept, besides this advantage, also provided a radical simplification of data post-processing providing comprehensive thermal model based on numerical simulation for any possible wind occurrence. This new device has been developed under Spanish Ministry of the Science and Innovation project: "Sensor de viento para la superficie de Marte para la mission Metnet''. This project, denominated as MEIGA, was a joint effort of many Spanish institution under leadership of Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial (INTA) for the development of space technology for Mars oriented application in a framework of upcoming space mission. To sum up, author's work include contributions to the development of two wind sensor concepts: 1. REMS wind sensor on board of the rover Curiosity in the surface of Mars since August 8th 2012 2. Spherical wind sensor concept developed in a course of MEIGA project

Learning specific knowledge and developing cross-curricular competencies under the new frame of the European Higher Education Area (EHEA), is a problem not yet solved by teaching practices based on traditional instructional methodologies. The objective of the thesis consists of designing and validating a systematic learning model based on active methodologies that allows the adaptation of courses in the area of electronic technology, hitherto organised in a traditional fashion, to the EHEA requirements. The proposed instructional method, organised in five sections (learning objectives, problem-based learning activities and study time planning, cooperative learning, formative assessment, and reflection on the teaching/learning process), integrates the specific content and the cross-curricular competencies corresponding to the course. Four hypotheses are considered to start the research, which after the experimentation and the examination of the results are successfully validated. First: active learning as we propose it, allows that more students reach an acceptable level of subject knowledge, with the corresponding increase of academic performance. The data analysis on the courses in which teaching experiences were carried out, allows reaching the conclusion that our methodology increases significantly the performance, while at the same time more students achieve higher scores. Second: the active and systematic methodology proposed in this research is more efficient than traditional instruction with respect to the achievement of content and cross-curricular skills as they are defined in the EHEA. In other words, students learn meaningfully the specific content of the course and unfold efficiently the generic competencies associated with the studies when immersing them in our active learning environment organised systematically to solve problems and projects. To accept this hypothesis, evidences archived in student learning portfolios are presented; we have documented skills such as teamwork, problem solving, efficient oral and written communication and the use of information resources to acquire specific content. Furthermore, teaching content through English has promoted the use and understanding of this third language. Third: The proposed systematic learning model based on active methodologies can be successfully applied in courses of the area of electronic technology in bachelor degrees, and equally be effective in other branches of engineering studies. The materials produced teaching basic and advanced subjects in the area of electronic technology demonstrate the successful adaptation to the EHEA. We have disseminated for many years under the umbrella of the Research and Innovation in Learning Methodologies (RIMA) group of the Institute of Education Sciences (ICE), our teaching experiences on electronic technology courses in seminars, conferences and publications, which in itself represents an explicit validation of our methodology. Discussion and peer review have become key factors in enhancing procedures and finding solutions. Fourth: The proposed model demands a workload that can be permanently accepted by university lecturers, thus making possible to widespread teaching of content and generic competencies throughout university education. Data from our experiences show that the coordinator can start a course based in our methodology employing the usual teaching time and the other professors can follow up without interfering other academic tasks / L'adquisició de coneixements i competències genèriques segons el marc de l'EEES és un problema que no ha resolt la pràctica docent basada en metodologies instruccionals tradicionals. L'objectiu d'aquesta tesi consisteix a dissenyar i validar un model d'aprenentatge sistemàtic basat en metodologies actives que permeti adaptar al nou model docent de l'EEES assignatures de l'àrea de tecnologia electrònica organitzades de forma tradicional. El mètode instruccional, organitzat en cinc punts (objectius, activitats PBL i planificació del temps d’estudi, aprenentatge cooperatiu, avaluació formativa i reflexió sobre el procés docent), integra els continguts específics i les competències genèriques assignats a cada matèria. Per a elaborar la tesi partim de quatre hipòtesis, que es validaran atenent als resultats. Primera: l'aprenentatge actiu, tal com el proposem, permet assolir un nivell de coneixements acceptable a molts més estudiants, amb el consegüent augment del rendiment acadèmic de les matèries. L'anàlisi de les dades del conjunt d'assignatures sobres les quals s'han treballat experiències docents permet concloure que el sistema d'aprenentatge proposat millora substancialment el nombre d'aprovats i el d'estudiants que obtenen millors qualificacions. Segona: el mètode sistemàtic d'aprenentatge actiu que proposem és més eficaç que l'ensenyament tradicional pel que fa a l'adquisició de coneixements específics i competències genèriques tal com es defineixen a l'EEES. És a dir, els estudiants aprendran significativament els coneixements específics i desplegaran eficientment les habilitats genèriques pròpies de la titulació si els mantenim immersos en l'entorn d'aprenentatge actiu planificat sistemàticament per resoldre els problemes i projectes que proposem. Per acceptar aquesta hipòtesi hem adjuntat evidències recollides en els portafolis d'aprenentatge dels estudiants i hem documentat habilitats de treball en grup, de resolució de problemes i projectes, de bones pràctiques d'expressió oral i escrita i d'ús solvent de recursos d’informació per a l'adquisició de coneixements de l'àrea. A més, els indicadors mostren que hem incentivat l'ús de l'anglès en convertir-lo en llengua vehicular de les matèries. Tercera: el mètode sistemàtic d’aprenentatge actiu proposat s'aplica perfectament a l'àmbit de les assignatures de tecnologia electrònica dels estudis de grau i igualment serà de gran utilitat en altres àrees de coneixement d'estudis d'enginyeria. Els materials generats en assignatures de tecnologia electrònica bàsiques i avançades demostren que hem resolt amb escreix l'adaptació a l'EEES. En el context del grup RIMA de l'ICE hem difós durant anys les nostres experiències en assignatures de tecnologia electrònica en jornades, cursos, seminaris, articles i publicacions, cosa que comporta per ella mateixa una validació explícita del mètode. La crítica i la revisió per part dels nostres companys han esdevingut factors clau a l'hora de cercar solucions i afinar els procediments. Quarta: el mètode d’aprenentatge actiu que proposem implica una càrrega docent assumible de forma permanent pels professors universitaris i, per tant, la seva implantació permet confrontar adequadament els reptes de l’ensenyament superior pel que fa a l’adquisició de coneixements i desplegament de competències. Les dades aportades demostren que un professor coordinador pot iniciar una matèria amb la metodologia sistemàtica proposada dedicant-hi les hores estipulades en docència i l’equip de professors pot continuar-la sense interferir en les altres tasques acadèmiques.

La sociedad actual demanda cada vez más aplicaciones computacionalmente exigentes y que se implementen de forma energéticamente eficiente. Esto obliga a la industria del semiconductor a mantener una continua progresión de la tecnología CMOS. No obstante, los expertos vaticinan que el fin de la era de la progresión de la tecnología CMOS se acerca, puesto que se prevé que alrededor del 2020 la tecnología CMOS llegue a su límite. Cuando ésta llegue al punto conocido como “Red Brick Wall”, las limitaciones físicas, tecnológicas y económicas no harán viable el proseguir por esta senda. Todo ello ha motivado que a lo largo de la última década tanto instituciones públicas como privadas apostasen por el desarrollo de soluciones tecnológicas alternativas como es el caso de la nanotecnología (nanotubos, nanohilos, tecnologías basadas en el grafeno, etc.). En esta tesis planteamos una solución alternativa para poder afrontar algunos de los problemas computacionalmente exigentes. Esta solución hace uso de la tecnología CMOS actual sustituyendo la forma de computación clásica desarrollada por Von Neumann por formas de computación no convencionales. Éste es el caso de las computaciones basadas en lógicas pulsantes y en especial la conocida como computación estocástica, la cual proporciona un aumento de la fiabilidad y del paralelismo en los sistemas digitales. En esta tesis se presenta el desarrollo y evaluación de todo un conjunto de bloques computacionales estocásticos implementados mediante elementos digitales clásicos. A partir de estos bloques se proponen diversas metodologías computacionalmente eficientes que mediante su uso permiten afrontar algunos problemas de computación masiva de forma mucho más eficiente. En especial se ha centrado el estudio en los problemas relacionados con el campo del reconocimiento de patrones. / Today's society demands the use of applications with a high computational complexity that must be executed in an energy-efficient way. Therefore the semiconductor industry is forced to maintain the CMOS technology progression. However, experts predict that the end of the age of CMOS technology progression is approaching. It is expected that at 2020 CMOS technology would reach the point known as "Red Brick Wall" at which the physical, technological and economic limitations of CMOS technology will be unavoidable. All of this has caused that over the last decade public and private institutions has bet by the development of alternative technological solutions as is the case of nanotechnology (nanotubes, nanowires, graphene, etc.). In this thesis we propose an alternative solution to address some of the computationally exigent problems by using the current CMOS technology but replacing the classical computing way developed by Von Neumann by other forms of unconventional computing. This is the case of computing based on pulsed logic and especially the stochastic computing that provide a significant increase of the parallelism and the reliability of the systems. This thesis presents the development and evaluation of different stochastic computing methodologies implemented by digital gates. The different methods proposed are able to face some massive computing problems more efficiently than classical digital electronics. This is the case of those fields related to pattern recognition, which is the field we have focused the main part of the research work developed in this thesis.