En el presente trabajo de tesis se desarrolla el diseño de un amplificador de instrumentación CMOS de 180 nm basado en un par diferencial complementario en sistemas de adquisición de señales neuronales. Estas señales pueden poseer una magnitud en el rango de microvoltios a decenas de milivoltios, con una frecuencia de hasta 10 kHz. La topología utilizada es fully differential de dos etapas, basado en un par diferencial complementario. Además, se incluye una etapa AC-coupled para reducir el offset del electrodo. Se hace énfasis en obtener un amplificador que disipe baja potencia y de bajo ruido referido a la entrada, siendo este último requerimiento establecido en ser menor o igual a 5 μVRMS. Se emplea la tecnología TSMC 180 nm en el software Virtuoso de Cadence, donde se realiza el diseño y la simulación del trabajo. Se emplea una fuente de alimentación de 1.2 V. Los resultados de la simulación muestran una ganancia en lazo abierto de 105.87 dB, una ganancia en lazo cerrado de 40 dB, un margen de fase de 88.0417º y un ruido referido a la entrada de 4.047 μVRMS.

Los próximos capítulos de la presente tesis se contempla una revisión de dispositivos wearable como estado del arte. Lo que le sigue es una explicación de los puntos teóricos importante para el desarrollo. Finalmente, se cuenta con la solución y los resultados. Se empieza mencionando los diferentes desarrollos tecnológicos en base a los dispositivos wearable y cómo estos han tenido resultados prometedores en el uso con personas o animales. Después de eso, se menciona la motivación para continuar con el desarrollo del trabajo; y se continúa con el estado del arte de las topologías para el diseño de filtros pasabajos en tecnología CMOS. En la parte de la revisión teórica, se desarrollarán aspectos necesarios tales como el análisis en pequeña señal, la obtención función transferencia por medio del Teorema de Blackman y el método de análisis en frecuencia del profesor Ali Hajimiri, y el uso de un Level Shifter. Para finalizar, se realizarán las simulaciones en condiciones nominales y PVT para cada tipo de respuesta: AC, DC, transitoria, ruido y potencia; luego se muestra la comparativa de este trabajo con la literatura.

Los próximos capítulos del presente trabajo tratarán sobre una revisión del estado del arte de los dispositivos “wearable”, seguido de una revisión teórica de la tecnología CMOS para empezar una estrategia de diseño y finalizar con el diseño propuesto. Se inicia con temas relacionados a la problemática y desarrollo de los dispositivos “wearable” y La revisión del estado del arte de estos dispositivos y de la tecnología CMOS. En la revisión teórica se desarrollarán aspectos referidos al filtro que será diseñado para poder empezar una estrategia de diseño mediante las ecuaciones planteadas. Este proceso es salvaguardado por simulaciones realizadas con la herramienta “Analog Design Enviroment” de la empresa Cadence. Para finalizar se abordarán simulaciones en condiciones nominales, PVT y de Montecarlo para cada una de las respuestas del circuito: respuesta AC, respuesta DC, respuesta Transitoria y Ruido.

El presente proyecto de tesis consiste en el diseño de un sistema anticolisión basado en un radar de onda continua para aeronaves no tripuladas pequeñas. El primer capítulo comprende los aspectos generales de las tecnologías involucradas en el diseño del sistema, así mismo se expone la problemática que aparece al diversificarse el uso de UAVs en los sectores comercial y civil, y el precoz desarrollo de sistemas de detección y evasión. En el segundo capítulo se presenta la teoría que involucra el desarrollo del sistema y de manera específica el principio de funcionamiento de un radar de onda continua. Además, el estado de arte de los sistemas que se están desarrollando en la actualidad, donde se revisan los conceptos y características de los sistemas. Por último, se define el alcance y objetivos de la tesis. En el tercer capítulo se realiza el procedimiento para el diseño del sistema, describe el proceso seguido para diseñar el sistema, desde la adquisición de datos del radar, la digitalización de la señal, y el procesamiento necesario para que el UAV realice una acción evasiva. En el cuarto capítulo se muestran las pruebas obtenidas siguiendo el protocolo de pruebas diseñado para el sistema, y se analiza los resultados en cada bloque y su funcionabilidad. Finalmente, se muestran las conclusiones del análisis de los resultados y las recomendaciones para trabajos posteriores.

El presente trabajo de tesis consiste en el diseño de un circuito de rechazo de rizado para un amplificador chopper de señales neuronales con voltaje de alimentación menor a 1V. Este diseño está orientado a trabajar en un sistema de adquisición de señales neuronales, capaz de detectar la actividad de una sola neurona, de modo que las señales a acondicionar presentan frecuencias que van de 100 Hz a 10 KHz y amplitudes que alcanzan valores entre 10𝜇V y 1mV. Se plantea que el diseño del circuito propuesto sea capaz de operar con la tecnología de proceso TSMC 180nm y se utilizará la herramienta de software Cadence para efectuar las simulaciones necesarias. Para introducir el presente estudio en la tendencia actual de utilizar electrónica de bajo valor de voltaje de alimentación, se propone como requerimiento utilizar tensiones eléctricas menores a 1V, lo cual involucra un desafío, pues se reduce el rango de operación lineal de los transistores que incluye el diseño.

En los campos agrícolas, las aves son un gran problema para los agricultores ya que estas se alimentan de los sembradíos y de las cosechas, ocasionando grandes pérdidas económicas. Asimismo, las plantaciones dan un lugar ideal para que las aves se multipliquen y así puedan ocasionar enfermedades a los animales de granja y corral. Las aves no sólo afectan a las zonas agrícolas, también a las urbanas, por ejemplo, las palomas se alimentan de los desperdicios y de alimentos que encuentran en la ciudad, anidando en casi cualquier lugar como templos, fachadas, entre otros. Se espera que el espantapájaros electrónico ayude a resolver el problema de las aves, ya que al tener un sistema automático para el ahuyentamiento de aves esta puede ser más eficiente que los sistemas tradicionales. Además que se puede modificar la estrategia de ahuyentamiento mediante programación. Actualmente, la universidad ha desarrollado una tesis con un primer modelo de espantapájaros. Con esta tesis se pretende mejorar la etapa de generación de sonido necesario para el espantapájaros. El sistema de audio es una etapa importante. El objetivo de la tesis es diseñar el diagrama esquemático de un sistema de audio para el espantapájaros, sistema que sea pequeño, necesite poca energía y reproduzca las señales almacenadas de sonido. Con esto se espera que los impactos sean favorables para el campo y las ciudades, dependiendo donde sea aplicado, elevaría la productividad del agricultor y uno de los aspectos más importantes es que no elimina a las aves sino que solo las asusta con sonidos específicos para ese fin.

Esta investigación intenta mejorar el porcentaje de aciertos de un sistema de reconocimiento ante la presencia de ruido, y por tal motivo se va a intentar controlar un equipo de sonido marca Panasonic y modelo SC-AK45 con control remoto modelo EUR644853, del cual se tomarán algunas de las funciones para el control mediante la voz.

Debido a la gran problemática que existe actualmente en el Perú y el mundo con respecto a la inactividad física, se desarrolló un dispositivo portátil capaz de mostrar algunos parámetros bioenergéticos como ritmo cardiaco, zona de entrenamiento y calorías consumidas. Su objetivo es brindar un apoyo a las personas que requieren ejercitarse de una forma específica; como las personas con sobrepeso que requieren reducir la grasa corporal, los pacientes cardiacos que no deben sobrepasar cierta frecuencia cardiaca y los adultos mayores que no deben perder su capacidad motora. El dispositivo desarrollado tiene la capacidad de calcular los parámetros antes mencionados gracias a que combina las características de un podómetro y un medidor de ritmo cardiaco. Cabe mencionar que actualmente no existe algún aparato con tales prestaciones. El dispositivo consta de un sistema de adquisición, un sistema de control y un sistema de visualización. En el sistema de adquisición, un sensor de aceleración se encarga de captar la señal para el podómetro y tres electrodos se encargan de captar la señal del corazón. Ambas señales son acondicionadas antes de pasar al sistema de control donde un microprocesador las evalúa y realiza los algoritmos respectivos para calcular los parámetros bioenergéticos. Por último, el sistema de visualización es el encargado de mostrar dichos parámetros al usuario. Es necesario añadir que para calcular los parámetros con mayor precisión, se utilizan algunos datos ingresados por el usuario, tales como su edad, su peso y su longitud de zancada. Según las pruebas realizadas, se logró obtener margen de error menor al 3%, cumpliendo así con el objetivo de precisión propuesto. Se espera que en un futuro sea implementado y utilizado por las personas.

El trabajo desarrollado en la presente tesis consiste en diseñar e implementar un sistema de beamforming utilizando una Matriz de Butler compacta para las bandas AWS y PCS 1900 MHz, que son usadas en Perú para desplegar redes de comunicación móvil 4G y 3G. El primer capítulo presenta una descripción del marco problemático actual sobre la importancia del uso de los sistemas de beamforming. Luego, se señala la hipótesis planteada cuando se inició el desarrollo de la tesis. Posteriormente, se definen los conceptos teóricos para poder entender el funcionamiento y problemática de los sistemas de beamforming. Finalmente, se muestra el estado del arte con las últimas aplicaciones de las Matrices de Butler como redes de beamforming. En el segundo capítulo se exponen los objetivos y requerimientos de operación del sistema de beamforming, y las razones del uso de la Matriz de Butler como sistema de beamforming. Luego, se discute sobre los componentes individuales que forman a la Matriz de Butler y los modelos de implementación elegidos para cada uno de ellos. El tercer capítulo consiste en el diseño e implementación de la Matriz de Butler. Primero, se expone el proceso de optimización de los componentes individuales. Segundo, se muestra el proceso de diseño e implementación de la Matriz de Butler. Finalmente, se explica el diseño e implementación de las antenas impresas elegidas para ser usadas en el arreglo de antenas que será alimentado por la Matriz de Butler. El cuarto capítulo comienza explicando las técnicas posibles y la metodología usada para la medición de los patrones de radiación generados por las antenas al usar a la Matriz de Butler como red de beamforming. Luego, se muestran los resultados finales obtenidos y se culmina con la discusión sobre la funcionalidad de la Matriz de Butler como sistema de beamforming. Por último, se presentan las conclusiones y recomendaciones a las que se llegó después de terminar la presente tesis.

El trabajo desarrollado en la presente tesis consiste en diseñar un sistema de adquisición de datos de un radar de onda continua en frecuencia modulada y montarlo en un UAV (vehículo aéreo no tripulado), con la finalidad de simular un radar de apertura sintética. En el capítulo 1 nos enfocaremos en introducir los sistemas de radar de apertura sintética, analizaremos su importancia, ventajas, desventajas y limitaciones que existen hoy en día. En el capítulo 2 nos enfocaremos en el radar utilizado describiendo el diseño implementado, su funcionamiento y las etapas que integra todo el proyecto, haciendo hincapié en el sistema de adquisición de datos y almacenamiento. En el capítulo 3 se explica el desarrollo del proyecto del sistema de radar de onda continua en frecuencia modulada, se añade el sistema de adquisición de datos y almacenamiento. Finalmente se detalla el proceso de montado en el vehículo aéreo no tripulado con la finalidad de adquirir los datos en vuelo. En el capítulo 4 se muestran las pruebas y los resultados obtenidos del sistema de adquisición de datos tanto en tierra como en aire. Las pruebas en tierra servirán para validar que el sistema de adquisición funciona correctamente, ya que se tiene un procesamiento para el radar estático donde se mide la distancia que recorre un objeto en movimiento. Las pruebas en vuelo nos servirán para validar que el chasis elaborado fue capaz de ser montado en el UAV con la mayor estabilidad posible. Finalmente se plantean las conclusiones y opciones de mejora de la presente tesis.