En base als reptes sorgits a conseqüència de l'escalat de la tecnologia, la present tesis desenvolupa i analitza un conjunt d'eines orientades a avaluar la sensibilitat a la propagació d'esdeveniments SET en circuits microelectrònics. S'han proposant varies mètriques de propagació de SETs considerant l'impacto dels emmascaraments lògic, elèctric i combinat lògic-elèctric. Aquestes mètriques proporcionen una via d'anàlisi per quantificar tant les regions més susceptibles a propagar SETs com les sortides més susceptibles de rebre'ls. S'ha desenvolupat un conjunt d'algorismes de cerca de camins sensibilitzables altament adaptables a múltiples aplicacions, un sistema lògic especific i diverses tècniques de simplificació de circuits. S'ha demostrat que el retard d'un camí donat depèn dels vectors de sensibilització aplicats a les portes que formen part del mateix, essent aquesta variació de retard comparable a la atribuïble a les variacions paramètriques del proces. / En base a los desafíos surgidos a consecuencia del escalado de la tecnología, la presente tesis desarrolla y analiza un conjunto de herramientas orientadas a evaluar la sensibilidad a la propagación de eventos SET en circuitos microelectrónicos. Se han propuesto varias métricas de propagación de SETs considerando el impacto de los enmascaramientos lógico, eléctrico y combinado lógico-eléctrico. Estas métricas proporcionan una vía de análisis para cuantificar tanto las regiones más susceptibles a propagar eventos SET como las salidas más susceptibles a recibirlos. Ha sido desarrollado un conjunto de algoritmos de búsqueda de caminos sensibilizables altamente adaptables a múltiples aplicaciones, un sistema lógico especifico y diversas técnicas de simplificación de circuitos. Se ha demostrado que el retardo de un camino dado depende de los vectores de sensibilización aplicados a las puertas que forman parte del mismo, siendo esta variación de retardo comparable a la atribuible a las variaciones paramétricas del proceso. / Based on the challenges arising as a result of technology scaling, this thesis develops and evaluates a complete framework for SET propagation sensitivity. The framework comprises a number of processing tools capable of handling circuits with high complexity in an efficient way. Various SET propagation metrics have been proposed considering the impact of logic, electric and combined logic-electric masking. Such metrics provide a valuable vehicle to grade either in-circuit regions being more susceptible of propagating SETs toward the circuit outputs or circuit outputs more susceptible to produce SET. A quite efficient and customizable true path finding algorithm with a specific logic system has been constructed and its efficacy demonstrated on large benchmark circuits. It has been shown that the delay of a path depends on the sensitization vectors applied to the gates within the path. In some cases, this variation is comparable to the one caused by process parameters variations.

El objetivo de esta tesis es la implementación de sensores de alta resolución, formados por sistemas micro/nano electromecánicos integrados monolíticamente, basados en palanca como elemento transductor y utilizando para la fabricación tecnologías de silicio. En concreto, se determinará la tecnología de fabricación óptima para la implementación de sensores basados en palancas, para aplicaciones en aire o vacio y líquido. Se establecerán las técnicas de detección y excitación adecuadas para los sensores basados en palancas. Y se realiza la compatibilización de la tecnología de fabricación de sensores con la tecnología CMOS, de forma que se consiga la integración monolítica del sistema.Para ello, se fabrican tres demostradores distintos, dos de ellos sensores de masa formados por palancas resonantes y un tercer sistema capaz de trabajar en medio líquido para detección electroquímica. En el primer demostrador se fabrica un sensor de masa formado por una matriz de palancas de polisilicio integrado monolíticamente con la circuitería de lectura. Para ello se utiliza como capa estructural uno de los niveles de polisilicio de la tecnología CMOS utilizada (tecnología CMOS CNM25 2P, 2M con dos niveles de metal y dos niveles de polisilicio). Se han diseñado matrices de cuatro y ocho palancas que permiten realizar medidas multiplexadas de cada una de las palancas independientemente y medidas diferenciales. De forma que por un lado se aumenta la versatilidad del sistema y al realizar medidas diferenciales mejora la resolución. Durante el proceso CMOS se definen las áreas de fabricación y como post-proceso se definen los transductores mecánicos. Tras caracterización eléctrica de los sistemas, de este demostrador se concluye que la integración monolítica es posible y se dispone de un sistema versátil, con resolución en masa inferior a los 40 ag/Hz. El segundo demostrador consiste en un sensor de masa formado por palancas resonantes de silicio cristalino. Para utilizar silicio cristalino como capa estructural se desarrolla una nueva tecnología, a partir de sustratos SOI, que permite definir regiones para fabricación de la circuitería CMOS y regiones con estructura SOI para la implementación de los transductores. Una vez definida la tecnología, se implementan sensores de masa resonantes (como en el primer demostrador) con mejores características de la capa estructural. Se ha probado el funcionamiento de dichos sensores con una resolución máxima en masa de 7 ag/Hz. La tecnología desarrollada permite la fabricación de sistemas MEMS/NEMS integrados monolíticamente que utilizan silicio cristalino como capa estructural. Por ultimo se ha desarrollado un tercer dispositivo, que permite trabajar en medio líquido. Se utiliza como elemento transductor una palanca de silicio cristalino. Para detectar la deflexión de la palanca (provocada por estrés superficial debido al depósito de moléculas) se miden variaciones de corriente electroquímica entre la palanca y un electrodo muy próximo a ella dentro de un bipotenciostato. Es preciso que la separación entre dos electrodos sea inferior a los 100 nm, para poder medir esta corriente. Definir estas separaciones supone un reto tecnológico importante, dado que se trata de definir cortes en silicio de una micra de grosor, con anchura inferior a los 100 nm. Se utilizan técnicas de litografía con resolución nanométrica (con microscopio de fuerzas atómicas, AFM y haz focalizado de iones, FIB) combinadas con grabado seco por iones reactivos (RIE) y ataque directo mediante FIB. Se han conseguido los cortes requeridos y se demuestra el funcionamiento del dispositivo. / The objective of this thesis work is to implement high resolution sensors, formed by micro/nano electromechanical systems integrated monolithically, using cantilevers as transducer and silicon technologies for the fabrication. In particular, the optimal fabrication technology is determined to implement cantilever based sensors for air or vacuum applications and liquid ones. Detection and excitation optimal techniques for cantilever based systems are established. The compatibilization between the sensors fabrication and the CMOS technology is obtained, to achieve the on chip monolithic system.To achieve these objectives, three different demonstrators are fabricated. Two of them are mass sensors formed by resonant cantilevers; the third one is a system able to work in liquid with electrochemical detection. The first demonstrator is a mass sensor formed by a polysilicon cantilevers array integrated monolithically with the readout circuitry. As structural layer, one of the polysilicon layers of the CMOS technology is used (this technology is CMOS CNM25 2P, 2M with two polysilicon layers and to metal ones). Arrays of four and eight cantilevers have been designed, these designs allow multiplexed measures for individual cantilevers and differential measures. On one hand the versatility of the system is increased, by the other differential measures increase the sensor resolution. During CMOS process, fabrication areas are defined; transducers are defined as a post process. After electrical characterization of the system, it can be conclude that the monolithic integration is possible, and it is disposed a versatile system, with mass resolution lower than 40 ag/Hz.A mass sensor formed by resonant cantilevers of crystalline silicon forms the second demonstrator. To use crystalline silicon as structural layer a new technology is developed: from SOI (Silicon on Insulator) substrates, different regions are defined to implement the CMOS on bulk silicon and regions with SOI structure to the transducers. Once, the technology is defined, mass sensors are implemented (like in first demonstrator) increasing the characteristics of the structural layer. IT has been proved the working way of these sensors, with a mass resolution of 7 ag/Hz. The developed technology allows a new platform for MEMS/NEMS fabrications, by monolithic integration and using crystalline silicon as structural layer. Finally, a third device has been defined, which allows to work in liquid. As transducer a crystalline silicon cantilever is used. The deflexion of the cantilever (caused by superficial stress due to molecules adherence) is measured by variations in the electrochemical current between the cantilever and an electrode place close to it, inside a bipotenciostat system. The separation between both electrodes must be smaller than 100nm, to measure this current. The definition of this gaps suppose an important technological issue, due that gaps have to be defined in one micron thick silicon, with a wide smaller than 100 nm. Lithography techniques with nanometric resolutions (atomic force microscope, AFM, and focus ion beam, FIB) combined with reactive ion etching (RIE) are used, together with direct etching with FIB.

En aquesta memòria es presenten diversos treballs d’investigació relacionats amb la robòtica mòbil i diverses tècniques de mesura que permeten obtenir informació d’un entorn no estructurat mitjançant l’ús de càmeres i sistemes làser de mesura de distancies. L’ús de sensors permet que un robot mòbil pugui obtenir informació del seu entorn i realitzar una planificació de trajectòria amb l’objectiu d’aconseguir un fi preestablert. En aquesta memòria es presenta un treball que ha permès crear un sistema de mesura extern de la trajectòria d’un robot mòbil. Aquest sistema es pot usar com element extern de verificació de la trajectòria planificada pel propi robot i, aplicada en el cas de robots de neteja del terra, permet estimar el grau de cobertura del terra i obtenir models de la eficàcia del robot de neteja. Actualment, la captura d’informació de l’entorn d’un robot es basa principalment en la utilització de sistemes de mesura làser que actuen com elements palpadors en un pla (làser bidimensional) i en un volum (làser tridimensional). En aquesta memòria es presenten diversos treballs basats en l’anàlisi de la informació aportada per un làser bidimensional per obtenir informació del entorn. Aquest treballs han derivat en aplicacions específiques com la mesura del volum de biomassa d’un conjunt d’arbres, la mesura i determinació de diversos paràmetres originats pel caminar d’una persona i en la detecció simplificada d’obstacles i objectes en una determinada trajectòria. En aquest últim cas, l’estat actual de la tecnologia làser ha permès proposar una nova aplicació del sistema de detecció d’obstacles i objectes com un sistema d’ajuda per persones cegues o amb visió reduïda. Els resultats obtinguts amb les diverses aplicacions proposades han demostrat la utilitat i versatilitat dels sistemes de mesura basats en visió artificial i en mesura de distàncies mitjançant sensors làser. / En esta memoria se presentan diversos trabajos de investigación relacionados con la robótica móvil y con diversas técnicas de medición que permiten obtener información de un entorno no estructurado mediante el uso de cámaras y sistemas láser de medida de distancias. El uso de sensores permite que un robot móvil pueda obtener información de su entorno y realizar una planificación de trayectoria con el objetivo de conseguir un fin preestablecido. En esta memoria se presenta un trabajo que ha permitido crear un sistema de medición externa de la trayectoria de un robot móvil. Este sistema puede utilizarse como elemento externo de verificación de la trayectoria planificada por el propio robot y, aplicado al caso de robots de limpieza del suelo, permite estimar el grado de cobertura del suelo y obtener modelos de la eficacia del robot de limpieza. Actualmente, la captura de información del entorno de un robot se basa principalmente en la utilización de sistemas de medida láser que actúan como elementos palpadores en un plano (láser bidimensional) o en un volumen (láser tridimensional). En esta memoria se presentan diversos trabajos basados en el análisis de la información aportada por un láser bidimensional para obtener información del entorno. Dichos trabajos han derivado en aplicaciones específicas como la medida del volumen de la biomasa de un conjunto de árboles, la medida y determinación de diversos parámetros originados por el andar de una persona y en la detección simplificada de obstáculos y objetos presentes en una determinada trayectoria. En éste último caso, el estado actual de la tecnología láser ha permitido proponer una nueva aplicación del sistema de detección de obstáculos y objetos como sistema de ayuda para personas ciegas o con visión reducida. Los resultados obtenidos en las diversas aplicaciones propuestas han demostrado la utilidad y versatilidad de los sistemas de medida basados la información obtenida de cámaras y de sistemas láser de medida de distancias. / This memory introduces several research works related with robotic mobile and some measurement techniques that obtain information from an unstructured environment using cameras and laser range systems. The use of sensors in a mobile robot allows the acquisition of information of the environment in order to plan a path to execute a specific task. This memory introduces a work that introduces a system to externally estimate the path of a mobile robot. This system can be used to verify the internal path planed by the mobile robot and, in the specific case of floor cleaning mobile robots, to estimate the coverage of the surface and the efficiency of the cleaning robot. Currently, the information of the environment acquired by a mobile robot is based on the usage of laser measurement systems that operates as tactile elements in a plane (laser bidimensional) or in a volume (laser tridimensional). In this memory, several research works based on the analysis of the data provided by a bidimensional laser are presented. These works have evolved into specific applications as the estimate of tree volume biomass, gait parameters registration and analysis, and obstacle and objects detection as an aid system for blind or visual impairment people. The results obtained in the proposed applications have proved the utility and versatility of the new proposed applications based on the analysis of the information provided by cameras and laser distance sensors.

En aquesta memòria es presenten diversos treballs d'investigació per a la detecció de marques de referència mitjançant l'anàlisi de la informació de l'entorn obtinguda amb imatges en color i amb sistemes de mesura de distància làser. L'ús de sensors LIDAR i càmeres permet definir estratègies per detectar marques de referència que poden ser utilitzades en multitud d'aplicacions. En aquesta memòria es presenten els resultats obtinguts. En primer lloc es proposa una aplicació en què s'utilitza un LIDAR extern per detectar un marcador cilíndric per estimar externament la posició del robot mòbil. En la mateixa línia de treball es proposa una segona aplicació en què les marques a detectar són les cames d'una persona caminant per mesurar la forma de caminar d'una persona el que en un futur pot permetre avaluar la influència de factors externs com malalties i la ingesta d'alcohol en la forma de caminar. En tercer lloc es proposa una aplicació en què s'utilitza una càmera externa per detectar marcadors d'un color determinat. En quart lloc s'ha proposat el desenvolupament d'un nou sistema compacte amb capacitats d'adquisició i processat d'imatges amb l'objectiu de facilitar la detecció visual de marques. / En esta memoria se presentan diversos trabajos de investigación para la detección de marcas de referencia mediante el análisis de la información del entorno obtenida con imágenes en color y con sistemas de medida de distancia láser. El uso de sensores LIDAR y cámaras permite definir estrategias para detectar marcas de referencia que pueden ser utilizadas en multitud de aplicaciones. En esta memoria se presentan los resultados obtenidos. En primer lugar se propone una aplicación en la que se utiliza un LIDAR externo para detectar un marcador cilíndrico y estimar externamente la posición del robot móvil. En la misma línea de trabajo se propone una segunda aplicación en la que las marcas a detectar son las piernas de una persona caminando para medir la forma de andar de una persona lo que en un futuro puede permitir evaluar la influencia de factores externos como enfermedades y la ingesta de alcohol en la forma de andar. En tercer lugar se propone una aplicación en la que se utiliza una cámara externa para detectar marcadores de un color determinado. En cuarto lugar se ha propuesto el desarrollo de un nuevo sistema compacto con capacidades de adquisición y procesado de imágenes con el objetivo de facilitar la detección visual de marcas. / This memory introduces several research works developed to detect reference marks by analyzing environmental information obtained with colour images and laser distance measurement systems. LIDAR sensors and cameras are used to detect reference marks by defining different strategies in a wide range of applications. This memory presents the results obtained. Firstly, an application is proposed to detect external LIDAR cylindrical markers to estimate the position of a mobile robot. The second application proposed is focused on detecting the legs of a person while walking to estimate gait and trajectory parameters and to evaluate the influence of illness and moderate alcohol ingestion on gait parameters. Thirdly, an application using an external camera is proposed to detect markers of specific colours. The last application involves the development of an embedded real-time system with image acquisition and image processing capabilities to facilitate the visual detection of marks.

La distorsión armónica no es un fenómeno nuevo en los sistemas eléctricos de potencia, pero desde principios de los años setenta se ha convertido en un problema de creciente actualidad debido al incremento considerable de las cargas contaminantes en las redes eléctricas, en especial, de los dispositivos semiconductores y la electrónica de potencia. A causa del incremento de la presencia de dichas cargas no lineales, la distorsión armónica de las tensiones y corrientes ha ido aumentando produciendo un mal funcionamiento de los distintos elementos de los sistemas eléctricos.Los estudios e investigaciones iniciados en los años setenta en el campo de los armónicos en los sistemas eléctricos de potencia, han avanzado considerablemente a nivel internacional desde principios de los ochenta. Actualmente, la bibliografía tiende cada vez más a presentar trabajos de refinamiento sobre las técnicas desarrolladas para el estudio armónico.Enmarcada en este contexto, la tesis realiza una serie de aportaciones en algunos aspectos concretos del análisis armónico en sistemas eléctricos de potencia:· Estudios realizados sobre la calidad en el suministro eléctrico. En primer lugar se realiza un resumen sobre las transformadas al dominio de la frecuencia y sobre la situación actual referente a índices de calidad y normativas. Posteriormente, se presenta el estudio y la caracterización de un nuevo índice de calidad para señales aperiódicas, para las cuales los índices más comunes en la actualidad no son estrictamente aplicables. Se presenta también el estudio de la cuantificación del error que se comete, al aplicar la transformada discreta de Fourier, en el cálculo de armónicos de tensiones y corrientes del sistema con el fin de determinar su distorsión.· Estudio y modelización de rectificadores no controlados con filtro capacitivo monofásicos y trifásicos en conducción discontinua. Para el primero de ellos, se realiza una completa caracterización gráfica de su comportamiento, que permite analizar la influencia de los parámetros del dispositivo en dicho comportamiento. Se desarrolla un modelo analítico del rectificador cuando su punto de operación se define a partir de su corriente de continua consumida o de su potencia consumida y, por último, se utiliza el modelo propuesto para el estudio y aplicación de la normativa referente a la contaminación armónica. En cuanto a los rectificadores trifásicos, se desarrolla un modelo analítico que determina su comportamiento en modo de conducción discontinua cuando su punto de operación se define a partir de su corriente de continua consumida o de su potencia consumida. También se utiliza el modelo propuesto para el estudio y aplicación de la normativa referente a la contaminación armónica.· Se recoge una completa recopilación de los distintos enfoques de la formulación del flujo armónico de cargas, en condiciones equilibradas y desequilibradas, aparecidos en la bibliografía. El objetivo del estudio consiste en clasificar las numerosas formas de tratar el problema armónico en el dominio de la frecuencia y se completa con el balance, en condiciones equilibradas, de los datos, incógnitas y ecuaciones planteadas en cada formulación existente. Completando lo anterior, se analizan, a partir de dos ejemplos, las dos hipótesis más importantes en el enfoque del problema armónico: la influencia de la interacción armónica en el comportamiento de los dispositivos no lineales, y la consideración de la potencia sólo con su componente fundamental, y como pueden influir en el planteamiento y en los resultados finales del estudio. / Harmonic distortion is not a new phenomenon in electric power systems but, since the early 1970s it has been growing interest problem due to the increase of contaminating loads in networks, particularly, semiconductor devices and power electronics. Because of the increase of these non linear loads, voltage and current harmonic distortion is augmenting, which is giving rise to the wrong operation of elements in electric systems.Studies and researches starting in the 70's in the area of harmonics in electric power systems have made progress since the early 1980s. At present, the bibliography tends to present detailed works about techniques developed for the harmonic study.In this context, the thesis makes a set of contributions in some particular aspects related to the harmonic analysis in electric power systems:· Studies of electric power quality. First, a summary on transforms in the frequency domain and on the current situation of power quality indices and regulations is given. Secondly, the study and characterization of a new power quality index for non-periodic signals, for which the most common indices are not suitable, is presented. Lastly, the error made in the application of the Fourier transform in the electric power system harmonic analysis, when it is used in the discrete signal treatment, is studied.· Study and modelling of uncontrolled single-phase and three-phase rectifiers with capacitive filter in discontinuous conduction. For the former, a complete graphical characterisation of its behaviour is made, which allows the influence of parameter devices to be analysed. An analytical model of the rectifier is developed when its working point is defined starting from its consumed direct current or its consumed power. The proposed model is used in the study and application of the standard concerning harmonic pollution. As regards the three-phase rectifier, an analytical model, which determines its behaviour in discontinuous mode when its working point is defined by its continuous direct current or its consumed power, is developed. The proposed model is used in the study and application of the standard concerning harmonic pollution.· Complete compilation of the different approaches in the formulation of harmonic load flow, in balanced and unbalanced conditions, that appear in the bibliography. The study classifies the large number of ways of tackling the harmonic problem in the frequency domain, and it is completed with the data, unknowns and equations in balanced conditions, in each existing formulation. In order to complete the study, the two most important hypothesis made in the harmonic problem are analysed: the influence of harmonic interaction in the behaviour of non-linear devices, and the consideration of power depending only on the fundamental component, and how they can influence in the formulation and the final results.

El objetivo de este trabajo es la obtención de imágenes de la distribución de impedancia eléctrica en el subsuelo a partir de medidas realizadas desde la superficie. El estudio se centra en la localización de objetos locales a una profundidad de pocos metros y cuyas dimensiones sean incluso del orden de decenas de centímetros (tuberías, restos arqueológicos, etc.). El trabajo se ha dividido en tres partes principales: problema directo, instrumentación y problema inverso. En el problema directo se estudia el potencial originado en la superficie (anomalías) debido a la presencia de objetos esféricos y cilíndricos inmersos en un suelo homogéneo. Esto permite estimar la influencia de varios parámetros geométricos y físicos del objeto a detectar, como el tamaño, la profundidad y la resistividad. La detectabilidad de los objetos dependerá en gran parte de la anomalía producida y del nivel de ruido presente en las medidas. Se proponen varias configuraciones multielectródicas basadas en las configuraciones electródicas clásicas y se comparan las ventajas e inconvenientes de cada una. Se proponen también nuevas expresiones para determinar la profundidad y el radio de objetos esféricos y cilíndricos cuando los electrodos de inyección están cerca del objeto. Se han implementado varios sistemas de medida automáticos, dos para las medidas realizadas en el laboratorio y uno para las medidas de campo, permitiendo cualquier combinación de electrodos inyectores y detectores sobre una agrupación de 16 electrodos y 8 electrodos respectivamente. La señal inyectada es alterna y la detección es síncrona para evitar los errores provocados por el potencial de electrodo y por la interferencia a 50 Hz y las corrientes telúricas. La frecuencia máxima utilizable viene limitada por la profundidad de penetración y por el acoplamiento electromagnético entre el inyector y el detector. Uno de los sistemas implementados permite obtener la parte real e imaginaria de la impedancia medida. Se proponen nuevas técnicas de medida para evitar los errores originados por los acoplamientos capacitivos e inductivos. Para evitar los problemas de la elevada tensión de modo común la masa del detector es diferente a la del generador. En el problema inverso se han comparado diferentes algoritmos para la obtención de imágenes "reales" 2D y 3D de la distribución de la resistividad eléctrica del subsuelo y se han determinado los más adecuados para la detección de objetos locales. Esta comparación se realiza utilizando datos sintéticos (provenientes de las soluciones analíticas del problema directo). Se ha obtenido que el método de Marquardt-Levenberg es superior a los demás para la detección de objetos locales. Además, el algoritmo utilizado es de un solo paso, lo que reduce su complejidad y el tiempo de cálculo. La detección de objetos locales se valida experimentalmente con medidas de laboratorio sobre un modelo analógico compuesto por una cubeta de plástico (40 cm ´ 35 cm ´ 20 cm) llena de agua en la que se introducen objetos esféricos y cilíndricos. Los objetos se localizan correctamente hasta una profundidad igual a cuatro veces su radio. Las medidas de campo realizadas en un terreno agrícola situado en Santa Eulalia de Ronçana (Barcelona), han permitido detectar una tubería de plástico de 8 cm de radio, 1,06 m de largo, previamente enterrada a una profundidad de 24 cm. Tanto en las medidas de laboratorio como en las medidas de campo se ha de utilizar una medida de referencia para eliminar los efectos no debidos al objeto que se quiere detectar (inexactitud en la posición de electrodos, presencia de capas y paredes laterales, etc.). / The aim of this work is to obtain 2-D and 3-D subsurface electrical impedance images to locate small local objects (tens of centimeter). An analytical solution for a spherical object embedded in a homogeneous medium yields synthetic data. A 16-electrode surface linear array yields 104 independent measurements. Shifting the electrode array parallel to it-self permits us to obtain 3-D images. Because the sensitivity matrix is ill-conditioned, so we have to use regularization techniques. We use a single-step Marquardt-Levenberg method where a regularization parameter is calculated automatically by the L-curve method. Experimental measurements involving spherical and cylindrical objects immersed in a water tank validate the proposed algorithm. We have implemented an automated electrical impedance-measuring system in order to speed the measurement and interpretation processes. The PROGEO system permits to choose any electrode pair for injection and detection from a 16-electrode array and obtains the real and imaginary parts of the soil impedance. We use dipole-dipole and Schlumberger-based electrode arrays. Images deteriorate for deeper targets. Taking a reference measurement before immersing the objects into the water tank reduces errors in the reconstructed image because of the uncertainty in electrode positioning and the finite dimensions of the tank. A field survey carried out on a farm field has permitted us to detect a 1 m plastic tube 8 cm in radius, buried at a 24 cm depth. A custom-built detector reduces the effect of capacitive and inductive coupling between the injecting and detecting wires by synchronously sampling square waveforms. The reconstruction algorithm is fast because it is non-iterative and takes only a few seconds to image the subsurface on a portable personal computer

DE LA TESISEsta Tesis se centra en el estudio de las perturbaciones conducidas generadas por un ondulador de tensión en configuración de puente y alimentado de red a través de un rectificador no controlado. El objetivo de esta Tesis es poder identificar el origen de las perturbaciones y poder cuantificar de una forma relativamente rápida y sencilla el efecto de diversos factores (topología, lay-out, técnicas de modulación y tipo de componentes) sobre la propagación de las mismas. Para ello se ha desarrollado una metodología de estudio que es perfectamente válida y aplicable sin grandes dificultades a otro tipo de topologías, utilicen o no la conmutación dura. El método de estudio se basa en la estructura fuente-medio de propagación-perturbación y en el planteamiento de circuitos equivalentes de parámetros concentrados, cuyas ecuaciones son resueltas en el dominio frecuencial. En esta metodología, que permite discriminar la contribución de los dos modos de propagación (modo común, MC, y modo diferencial, MD) al nivel global de perturbación, se ha primado la sencillez y robustez de simulación del modelo frente a la exactitud. El método propuesto ofrece buenos resultados hasta una frecuencia de 5MHz aproximadamente.En el Capítulo 1 se introduce el problema planteado por las perturbaciones electromagnéticas generadas por los convertidores conmutados, se describe y caracteriza todo el instrumental (analizador de espectros, red artificial, pinza amperimetrica de alta frecuencia), la planta experimental así como la herramienta matemática utilizada. En el Capítulo 2 se aborda el tema de la caracterización del medio de propagación de las perturbaciones. En primer lugar se describe el método de medida de impedancias utilizado, que es una de las aportaciones de la Tesis, para después presentar los resultados obtenidos a la hora de caracterizar las impedancias significativas del sistema. A partir de estas medidas se obtienen circuitos equivalentes de parámetros concentrados que caracterizan el medio de propagación. En el Capítulo 3 se estudian las perturbaciones que generan individualmente el rectificador de entrada y el ondulador. El estudio se lleva a cabo sobre una configuración monofásica para una mayor simplicidad del mismo. En este Capítulo se caracteriza la fuente de perturbación en el caso de ambos convertidores y, junto con la caracterización del camino de propagación obtenida en el Capítulo 2, se calculan las perturbaciones generadas. Gracias a los modelos obtenidos es posible calcular el efecto de diversos parámetros sobre las perturbaciones y la contribución de ambos modos de propagación (modo común y diferencial) al nivel final de perturbación. En el Capítulo 4 se combinan los resultados obtenidos en el Capítulo 3 para obtener la perturbación que se propaga hacia la red en la asociación en cascada de ambos convertidores. Tanto en el Capítulo 3 como en el Capítulo 4 la validación del modelo se lleva a cabo por comparación de los resultados experimentales con los obtenidos por simulación.Una vez cumplidos los objetivos de la Tesis, el Capítulo 5 ilustra la validez de la metodología desarrollada en el Capítulo 3. En el Capítulo 5 se aplica esta metodología al estudio de las perturbaciones en MC generadas por el ondulador y que se propagan hacia la carga. Este Capítulo es una extensión al caso trifásico y un ejemplo de aplicación de gran interés industrial. En este Capítulo aparece una de las aportaciones de la Tesis: una técnica de modulación orientada a la reducción del MC generado por el ondulador. Para demostrar la validez del modelo se comparan las medidas de corriente en MC en el lado carga con los valores obtenidos a partir del modelo.Las conclusiones de la Tesis aparecen en el Capítulo 6. También se describen los trabajos futuros que se sugieren a partir de los resultados de la Tesis. / OF THE THESISThe subject of this Thesis is to study conducted disturbances produced by a voltage source inverter supplied from the mains through a rectifier. The main goal is to identify the origin of conducted disturbances and also quantify in a quick and easy way the influence of different factors (topology and lay-out of the converter, switching patterns, components) on EMI . In order to achieve this goal, a systematic analysis approach has been developed. This new methodology can be easily applied to any converter topology, whatever the kind of switching (soft or hard) is used. The analysis is based on the source of noise-propagation path-disturbance approach and consists in the setting out of two equivalent circuits of lumped parameters, one for each mode of propagation. This separate treatment of both modes of propagation allows the calculation of their contribution to the global level of disturbance. Equations drawn from these equivalent circuits are solved in the frequency domain. This approach avoids all the problems of time-domain simulations and provides robust and quick simulations rather than very accurate results. The simulation results of this methodology show a good agreement with experimental measures up to 5MHz.Chapter 1 describes problems caused by electromagnetic disturbances generated by switched power converters. The state of the art about this matter is presented. All instruments used to carry out measures (spectrum analyser, LISN, HF current clamp) are described and modelled. The experimental set-up is thoroughly described. Also some considerations about mathematical tools used are presented.Chapter 2 is devoted to study the propagation path of disturbances. First of all, the impedance measuring method is described, which is one of the contributions of the Thesis. After that, main impedances of the system are identified and measured. From these results, equivalent circuits of lumped parameters that model the main impedances of the propagation path are derived.In Chapter 3, disturbances generated in a single phase arrangement by the rectifier and the inverter working separately are studied. Source of noise in both cases are identified and modelled. Finally, disturbances are calculated taking into account results of Chapter 2.Results obtained in Chapter 3 are combined in Chapter 4 in order to obtain the disturbance reaching the mains when both converters (rectifier and inverter) are connected in cascade. Experimental validation of the model are presented in Chapters 3 and 4, by comparing results of measures with those provided by simulation.Once main goals of the Thesis are achieved, Chapter 5 shows the validity of the methodology developed in Chapter 3 when it is used to calculate the CM currents in the load side of a three-phase inverter. In this Chapter another contribution of the Thesis is presented: a new modulation technique for three-phase inverters specially intended to reduce CM currents in the load side. Comparison between simulation results and measurements show a good agreement.The conclusions of the Thesis are summarised in Chapter 6. The future works suggested by the results of the Thesis are also presented.

La prolongación y el aumento de la dispersión del intervalo QT han sido propuestos como factores de riesgo de arritmias ventriculares malignas en varias condiciones clínicas, entre ellas en pacientes con infarto de miocardio antiguo (OMI), sin embargo, existen discrepancias en diferentes estudios sobre su importancia pronóstica. Estos resultados contradictorios se deben a que existen muchas controversias en las metodologías de medición de ambos índices en el ECG de 12 derivaciones, en donde influyen principalmente la utilización de diferentes definiciones para el final de la onda T, que impide medir con precisión el intervalo QT, la influencia de la frecuencia cardíaca (fc), el tono autonómico y las derivaciones utilizadas. En esta tesis se proponen nuevos índices de repolarización ventricular basados en los intervalos JT, JTp y Tpe que proporcionan una mayor sensibilidad y especificidad que los índices utilizados actualmente.Para una medición exacta y confiable de los intervalos propuestos en esta tesis, se han desarrollado algoritmos de detección del complejo QRS y la onda T basados en la transformada wavelet (WT). Como funciones base se utilizan B-splines, que permiten evaluar la WT en cualquier escala entera, lo que permite tener un rango más amplio de escalas para seleccionar y reducir de forma más eficiente la influencia de ruido y artefactos. El algoritmo de detección del complejo QRS ha sido evaluado con ocho registros de la base de datos de arritmias del MIT-BIH y tiene una exactitud de 99.5 %. La exactitud de los algoritmos de detección de los puntos característicos del complejo QRS y la onda T se han validado en 25 registros con medidas manuales de la base de datos de 15 derivaciones de la CSE, comprobándose que están dentro de los límites de tolerancia con respecto a la medición por expertos. Se ha analizado la influencia de la fc en las duraciones, dispersiones y relaciones de intervalos de actividad ventricular mediante pruebas de ejercicio en sujetos normales, durante las cuatro primeras etapas del protocolo de Bruce. En estas pruebas es difícil medir el intervalo QT, debido a la presencia de ruido y artefactos producidos por el movimiento de los electrodos, y a la fusión entre las ondas T y P durante ejercicio intenso que impide detectar el final de la onda T(Te), por lo que, se ha propuesto un nuevo método para estimar Te en ejercicio intenso basado en la pendiente de bajada de la onda T, que utiliza los módulos máximos de la WT de la onda T. En el rango de fc de reposo, la duración de los intervalos QT, QTp, JTp y JT dependen de la fc, con excepción de los intervalos Tpe y QRS, y las relaciones QTp/QT, JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT que tienen una dependencia baja con fc y no requieren corrección. En las dispersiones de todos los intervalos de actividad ventricular, existe una correlación baja no significativa con fc, por lo que tampoco requieren corrección.Los índices propuestos para evaluar la repolarización ventricular compuestos por las relaciones: JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT, se han comparado con la duración y dispersión de los intervalos QT, QTp, JT, JTp, Tpe y QRS, y mejoran la separación entre pacientes con OMI y sujetos normales. Dado que la mayoría de las muertes súbitas por arritmia son de origen isquémico, la utilización de estas relaciones podría mejorar la identificación de pacientes con riesgo de arritmias ventriculares malignas. / The prolongation of the QT interval and the increase of its dispersion (QTd) reflect an increase in the heterogeneity of the ventricular repolarization pattern, which is associated with malign ventricular arrhythmias in post-MI patients. Nevertheless, different studies differ on their prognostic importance, mainly because of controversies in the measurement methods for both indexes in the 12-lead ECG. There are many factors that influence the results for the QT and QTd parameters: different definitions for the T-wave end (with and without U wave), the heart rate (fc), the autonomic tone, and the selected leads. In this thesis, new indexes of ventricular repolarization based on the JT, JTp and Tpe intervals are proposed and they provide a greater sensitivity and specificity than the used indexes at the moment.For an exact and reliable measurement of the intervals proposed in this thesis, it has developed detection algorithms of QRS complex and T wave based on wavelet transform (WT). As functions base are used B-splines, which allow the evaluation of the WT in any scale and to more efficiently reduce noise and artifacts. The detection algorithm of complex QRS has been evaluated on eight 30-min ECG recordings from the MIT-BIH arrhythmia database, and it has exactitude of 99.5 %. The exactitude of the algorithms detection of the characteristic points of QRS complex and T wave have been validated on 25 ECG recordings from the CSE database, that includes 15 ECG leads and manual annotations on them, verify that are within the tolerance limits accepted in this database.The influence of fc in the durations, dispersions and relations of ventricular activity intervals has been analyzed during moderate and heavy exercise tests graded according to the Bruce protocol in normal subjects. However, QT measurements during exercise are hindered by noise and movement artifacts in electrodes and cables, and by the partial merging of T and P waves under heavy exercise, which thwarts the detection of the T-wave end (Te). Due to it has proposed a novel method to locate Te during heavy exercise that uses the downward slope of the WT of the T wave. In the fc rest range, the duration of the QT, QTp, JTp y JT intervals depend of the fc, with exception of the Tpe and QRS intervals and the QTp/QT, JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT ratios, that have a low dependency with fc and do not require correction. In the dispersions of all ventricular activity intervals, a low correlation not significant with fc exists; therefore they do not require correction.The novel ratios proposed to evaluate the ventricular repolarization: JTp/JT, Tpe/JTp, and Tpe/JT, have been compared with the duration and dispersion of the intervals QT, QTp, JT, JTp, Tpe y QRS, in 15 normal subjects and 15 post-MI patients, and improve the separation between both groups. Since most of the sudden deaths from arrhythmia have an ischemic origin, these ratios could improve the identification of patients with risk of malign ventricular arrhythmias.

En aquesta tesi s'ha desenvolupat una tècnica de test que permet testar un LNA i un mesclador, situats en el capçal RF d'un receptor CMOS, en una configuració de test semblant al mode normal de funcionament.La circuiteria necessària per a implementar aquesta tècnica consta d'un generador IF, per a generar el senyal IF de test, i d'un mesclador auxiliar, per a obtenir el senyal RF de test.Les observables de test escollides han estat l'amplitud de la tensió de sortida del mesclador i el component DC del corrent de consum.S'ha estudiat l'eficàcia de la tècnica de test proposada utilitzant les estratègies de test estructural i predictiu, mitjançant simulacions i mesures experimentals. La seva eficàcia és comparable a altres tècniques de test existents, però l'àrea addicional dedicada a la circuiteria test és inferior. / En esta tesis se ha desarrollado una técnica de test que permite verificar un LNA y un mezclador, situados en el cabezal RF de un receptor CMOS, en una configuración de test similar al modo normal de funcionamiento.Los circuitos necesarios para implementar esta técnica son: un generador IF, que permite generar la señal IF de test, y un mezclador auxiliar, para obtener la señal RF de test.Las observables de test seleccionadas han sido la amplitud de la tensión de salida y la componente DC de la corriente de consumo.Se ha estudiado la eficacia de la técnica propuesta usando las estrategias de test estructural y predictiva, mediante simulaciones y medidas experimentales. Su eficacia es comparable a otras técnicas existentes, pero el área dedicada a la circuiteria de test es inferior. / This PhD thesis develops a test technique intended for the RF front end of CMOS integrated receivers. This test technique allows testing individually the building blocks of the receiver in a sequential way. The test mode configuration of each block is similar to the normal mode operation. The auxiliary circuitry required to generate the test stimuli consists of an IF generator, which generates the IF test signal, and an auxiliary mixer that produces the RF test signal by mixing the IF test signal with the local oscillator signal.The test observables selected for the test are the voltage amplitude after the IF amplifier, and the DC component of the supply current in each block.The capability of the proposed test technique to perform structural and predictive test strategies has been validated by simulation and experimentally. Its efficiency is comparable to other existing techniques, but the silicon area overhead is lower.

En esta tesis doctoral se aborda el estudio de la aplicación de nuevas técnicas de control como el control basado en lógica borrosa y el control robusto H a la regulación de sistemas conmutados continua-continua. Más concretamente, se particulariza el estudio y la aplicación práctica a la regulación del convertidor conmutado elevador "boost", cuya representación promediada ofrece una respuesta dinámica no lineal y una respuesta de fase no mínima al estudiar su modelo lineal alrededor del punto de equilibrio. El espíritu que ha acompañado a la realización de este esta tesis ha sido la mejora de las prestaciones dinámicas en la regulación de la tensión de salida del convertidor teniendo en cuenta siempre la necesidad de utilización de circuitos electrónicos convencionales en la implementación de las leyes de control diseñadas utilizando las dos técnicas de control anteriormente expuestas. De esta manera se pretende mejorar la respuesta dinámica del convertidor en comparación a las técnicas tradicionales de control sin incrementar el coste de la implementación. Para ello, se han diseñado diferentes estrategias de control, que previamente han sido simuladas para verificar los resultados previstos en la etapa de diseño y posteriormente la etapa de implementación ha verificado que estos resultados obtenidos por simulación eran viables a partir de una implementación con dispositivos electrónicos convencionales. / Application of novel control techniques like fuzzy logic control and H robust control in order to regulate DC-DC switching systems have been studied in this thesis. Particularly, we have made the analysis and experimental implementation applied to the boost DC-DC switching converter, whose averaged representation offers a no lineal dynamic response and a small-signal model around equilibrium point with a non minimum phase characteristic. One restriction which has been added to this application is about the obligatory use of conventional electronics devices in the implementation of the regulators obtained by application of fuzzy logic or H control. The objective of this restriction is to improve the dynamic response of the converter compared with traditional controlled converters without increment the implementation cost. In order to reach it, we have designed different strategies of control that have been previously simulated to verify predicted results in the design stage. Experimental results validate theoretical predictions and simulated results and improve dynamic response of the boost converter when are compared with those obtained using current peak control and sliding mode.