El Laboratorio de Imágenes Médicas de la PUCP cuenta con los equipos y herramientas necesarias para la implementación de un sistema de adquisición de datos de transductores ultrasónicos de un solo elemento, como el hardware de un posicionador de tres ejes de alta resolución (402/403XE Series - Parker), un emisor/receptor de ultrasonidos (Panametrics NDT 5800 - Olympus) y una tarjeta de adquisición de datos (UF3-4142 - Strategic Test). En el presente trabajo de tesis se diseñó e implementó un sistema de adquisición de datos ultrasónicos a través de una interfaz gráfica manipulada por el usuario (GUI) el cual opera los equipos mencionados de manera sincronizada. Esta interfaz se implementó con el software LabVIEW, el cual mediante un algoritmo recorre línea por línea toda el área de observación para adquirir datos. El Capítulo 1 se presenta la situación actual de los sistemas de adquisición en nuestro país, la importancia del desarrollo de estos sistemas y los objetivos del presente trabajo de tesis. El Capítulo 2 describe el hardware que compone un sistema de adquisición de datos ultrasónicos como la etapa de posicionamiento, trasmisión y recepción de pulso-eco, digitalización y adquisición de datos. También se describen las características de los equipos a utilizar de cada etapa. En el Capítulo 3 se presentan la descripción del software y el funcionamiento del sistema por etapas. Se muestran los criterios utilizados para desarrollar las etapas de posicionamiento y adquisición de datos. En el Capítulo 4 se presentan los resultados obtenidos de la tarjeta de adquisición, evaluación de la exactitud de desplazamiento del sistema posicionador y formación de imágenes en modo-B a partir de los datos obtenidos. / Tesis

En el presente trabajo de tesis, se desarrolla el diseño de un amplificador operacional - bloque fundamental en sistemas integrados en chip - en base a dispositivos de una tecnología CMOS cuya longitud de canal mínima es 0,35 μm. El diseño se orienta al uso del amplificador como buffer de salida en canales de acondicionamiento de señales médicas. Con la finalidad de aprovechar al máximo la tensión de alimentación disponible se eligió una etapa de salida del tipo rail to rail. Para conducir las cargas externas de manera eficiente y minimizando efectos de distorsión de cruce por cero se adoptó un esquema clase AB para la operación de la etapa de salida. El procedimiento de diseño propuesto permite analizar conjuntamente especificaciones de consumo, ruido, ancho de banda y offset de tal forma que para un conjunto de valores de esas especificaciones, es posible determinar si es posible o no alcanzarlas, y en el caso afirmativo, calcular las dimensiones de los transistores y capacitores y las corrientes de polarización. Este procedimiento de diseño está basado en el modelo del transistor MOSFET conocido como Advanced Compact Mosfet (ACM), el cual posee ecuaciones que son válidas en todos los regímenes de inversión del transistor. De acuerdo con los resultados de simulación, el circuito alcanza las siguientes especificaciones en el caso típico de parámetros tecnológicos a 27oC: Margen de fase de 83o con una carga capacitiva de 50pF, frecuencia de ganancia unitaria 650KHz, consumo de corriente de 13 μA, ruido rms de 67 μV. La desviación estándar del offset referido a la entrada es de 3mV. El voltaje de alimentación nominal será de 3,3V, sin embargo el desempeño del circuito fue comprobado también con una tensión mínima de 2,7V. / Tesis

En la presente tesis se diseña el sistema de la estación de radio astronomía que será construida en la PUCP. La estación consiste en una antena de 20 metros de diámetro y una estación de control. El objetivo general de la tesis es el diseño de los subsistemas encargados de la interconexión y funcionamiento del radio observatorio que será construido en el campus de la Pontificia Universidad Católica del Perú: interfaces de comunicación con la estación, fuentes DC, sistemas de control de motores, sistema de calibración del alimentador, lectura de posición de los 2 movimientos de la antena (azimut y elevación, con 17 bits de resolución), monitoreo de fuentes, monitoreo de temperatura y presión en el foco de la antena, control y lectura de estado de balizaje de la antena, elección de computadoras para la estación, elección de conectores y cableado coaxial para la etapa de recepción, interconexión entre circuitos y sub sistemas, cableado y distribución de circuitos. Cabe mencionar que en esta tesis no se incluye el diseño estructural de la antena ni de la estación. / Tesis

En la actualidad la electrónica está contribuyendo con la calidad de vida de los seres humanos mediante el desarrollo de equipos empleados en el diagnóstico o tratamiento de enfermedades. Un resultado de esta tendencia es la aparición de dispositivos portátiles, alimentados con baterías, que permiten la adquisición continua de señales de ECG (Electrocardiograma). La importancia de las señales ECG radica en que permiten detectar trastornos del ritmo cardíaco, de la conducción y desequilibrios electrolíticos, así como documentar el diagnóstico y evolución de los infartos del miocardio, isquemia y pericarditis; y también vigilar y evaluar efectos farmacológicos de los medicamentos sobre el corazón y la actividad de los marcapasos, entre otros. La presente tesis tuvo como objetivo el diseño de un filtro pasa-bajo en tecnología CMOS para acondicionar señales de ECG. Este acondicionamiento consiste en la eliminación de ruido de alta frecuencia y la limitación de la banda de frecuencia para evitar el efecto aliasing en la conversión analógica-digital. El circuito cumple con los requerimientos necesarios para filtrar correctamente la señal dejando pasar el rango de frecuencias que contiene la información más relevante del ECG. El filtro tiene una frecuencia de corte es 150Hz y está constituido por transconductores de 10nS que poseen un coeficiente de linealidad (®) menor a 1% en un rango de entrada de ±300mV . En esta tesis se describen todas las etapas de diseño del filtro pasa-bajo, el cual se llevó a cabo utilizando el modelo Level 1 del transistor MOSFET para los cálculos manuales y la herramienta CADENCE para la simulación eléctrica. / Tesis

En los últimos años, la distribución de música digital en la web ha permitido a los usuarios acceder a grandes cantidades de información musical, con ello surge la necesidad de obtener esa información de manera eficaz y eficiente. En la actualidad, los sistemas de recuperación han ayudado a los usuarios a encontrar información basada en texto, pero esos modelos tradicionales no son adecuados si deseamos encontrar canciones que se parezcan en contenido de audio, de allí la necesidad de modelar e implementar métodos de recuperación basado en audio musical. En este estudio se describe un sistema que permite recuperar y clasificar canciones por similitud basado en contenido de audio musical. Se aplica un modelo de red neuronal a características de canciones. Primero se obtiene descriptores de canciones polifónicas en formato mp3 con características tales como: Análisis Espectral, Patrones de ritmo, Histograma de ritmo. Segundo, se realiza un análisis estadístico para seleccionar los descriptores válidos. Finalmente se ingresa a una red neuronal estos descriptores y se entrena. El objetivo de este trabajo es implementar el sistema y determinar, a partir de los resultados experimentales, la eficiencia de acierto o no para clasificar y recuperar contenido de audio musical por similitud. / Tesis

The minimum variance (MV) beamformer is an adaptive beamforming method that has the potential to enhance the resolution and contrast of ultrasound images. Although the sensitivity of the MV beamformer to steering vector errors and array calibration errors is well-documented in other fields, in ultrasound it has been tested only under gross sound speed errors. Several robust MV beamformers have been proposed, but have mainly reported robustness only in the presence of sound speed mismatches. Additionally the impact of PAC methods in mitigating the effects of phase aberration in MV beamformed images has not been observed Accordingly, this thesis report consists on two parts. On the first part, a more complete analysis of the effects of different types of aberrators on conventional MV beamforming and on a robust MV beamformer from the literature (Eigenspace-based Minimum Variance (ESMV) beamformer) is carried out, and the effects of three PAC algorithms and their impact on the performance of the MV beamformer are analyzed (MV-PC). The comparison is carried out on Field II simulations and phantom experiments with electronic aberration and tissue aberrators. We conclude that the sensitivity to speed of sound errors and aberration limit the use of the MV beamformer in clinical applications, and that the effect of aberration is stronger than previously reported in the literature. Additionally it is shown that under moderate and strong aberrating conditions, MV-PC is a preferable option to ESMV. On the second part, we propose a new, locally-adaptive, phase aberration correction method (LAPAC) able to improve both DAS and MV beamformers that integrates aberration correction for each point in the image domain into the formulation of the MV beamformer. The new method is tested using fullwave simulations of models of human abdominal wall, experiments with tissue aberrators, and in vivo carotid images. The LAPAC method is compared with conventional phase aberration correction with delay-and-sum beamforming (DAS-PC) and MV-PC. The proposed method showed between 1-4 dB higher contrast than DAS-PC and MV-PC in all cases, and LAPAC-MV showed better performance than LAPAC-DAS. We conclude that LAPAC may be a viable option to enhance ultrasound image quality of both DAS and MV in the presence of clinically-relevant aberrating conditions. / Tesis

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. / Tesis

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. / Tesis

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. / Tesis

En este trabajo de tesis se presenta el análisis y la comparación de un conjunto de estructuras de linealización de transconductores. Los transconductores son circuitos utilizados en la implementación de filtros integrados analógicos que reemplazan a los resistores los cuales ocupan demasiada área dentro del circuito integrado. En el caso de la adquisición de señales ECG, se requieren de filtros que trabajen en bandas en el orden de mHz a cientos de Hz y eso implica que los valores de transconductancia se encuentren en el orden de los pS a nS. Obtener estos valores de transconductancia manteniendo un rango lineal adecuado representa un gran desafío para el diseñador de este tipo de bloques analógicos, siendo necesario emplear alguna estructura de linealización. Sin embargo, se debe realizar un análisis cuidadoso del efecto de estas estructuras en parámetros como ruido y offset. Un punto importante en esta tesis es el desarrollo de ecuaciones que modelan el comportamiento eléctrico de las estructuras de linealización. Estas permiten obtener de manera rápida y efectiva un amplio panorama de los principales compromisos entre los parámetros de desempeño: transconductancia, rango lineal, ruido, consumo de corriente y offset. Cabe mencionar que estas ecuaciones fueron obtenidas utilizando el modelo matemático ACM (Advanced Compact Mosfet Model) del transistor MOS. Este modelo es válido en todas la regiones de operación del transistor y en todos los niveles de inversión, es decir, utilizando una única ecuación se puede modelar el comportamiento del transistor en todas las condiciones. Debido a esto, las ecuaciones desarrolladas en esta tesis para las arquitecturas de linealización son válidas para todas las condiciones de polarización de los transistores, lo cual representa un aporte importante del presente trabajo. Se realizó el análisis de tres estructuras de linealización: par diferencial con resistencias de degeneración, estructura propuesta por Krummenacher y Joehl [1] y la estructura propuesta por Silva Martinez [2]. La especificación de diseño fue que el rango lineal sea el máximo posible para una transconductancia de 10nS y una desviación estándar del offset menor a 5mV. El proceso de fabricación considerado para el diseño tiene 0,35μm como mínima longitud de canal. / Tesis