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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPA VICE RECTORADO ACADEMICO FACULTAD DE: INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERÍA ELECTRONICA SILABO 2017-B CURSO: PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES I.

DATOS GENERALES Periodo académico: Escuela profesional: Código del curso: Nombre del curso: Semestre: Características: Duración: Número de horas (Semestral) Número de Créditos: Prerrequisitos:

II.

2017-B Ingeniería Electrónica 0404242 PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES VIII (Octavo) Semestral 17 Semanas 34 Teóricas (T): Teórico-Prácticas (TP): 34 Practicas (P): 34 Laboratorio (LAB): 4 (Cuatro) Sistemas de Control Digital

DATOS ADMINISTRATIVOS PROFESOR: GRADO ACADEMICO: DEPARTAMENTO ACADÉMICO: Ingeniería HORARIO Total Semanal: 04 Hrs.

Lunes

Electrónica Martes

Miércoles

Jueves

Viernes

AULA:

PROFESOR: Wildor

Ferrel Serruto GRADO ACADEMICO: Magister en Ingeniería Eléctrica DEPARTAMENTO ACADÉMICO: Ingeniería Electrónica HORARIO Total Semanal: 08 Hrs.

Lunes

Martes

AULA:

1

Miércoles

Jueves

Viernes

13:40-15:20 (GA) 15:20-17:00 (GA)

13:40-15:20 (GB) 15:20-17:00 (GB)

303-B

303-B

III. FUNDAMENTACION (JUSTIFICACION) Debido al intenso desarrollo de la microelectrónica en la actualidad existen procesadores digitales de señal en un solo circuito integrado. Esto ha permitido que el procesamiento digital de señales se haya difundido en muchas aplicaciones de ingeniería. En la actualidad el ingeniero electrónico debe estar capacitado para analizar y evaluar tales sistemas. Con esta finalidad, en la formación del futuro profesional en ingeniería electrónica se incluye una asignatura que le permita al alumno conocer comprender y aplicar los fundamentos matemáticos del tratamiento digital de señales e implementar sistemas básicos de procesamiento digital de señales. Esta asignatura tiene como objeto de estudio el procesamiento digital de señales de tiempo discreto unidimensionales. El tratamiento digital de señales multidimensionales se estudia en la asignatura llamada procesamiento digital de imágenes.

IV. COMPETENCIAS DEL CURSO COMPETENCIAS GENERALES  Capacidad de diseñar sistemas electrónicos que satisfagan las especificaciones técnicas acordes con las políticas económicas, ambientales, sanitarias y de seguridad.  Capacidad de aplicar conocimientos de matemáticas, ciencia e ingeniería en la solución de problemas del área.  Capacidad para diseñar y realizar experimentos, así como analizar e interpretar los datos en el área de ingeniería electrónica.  Capacidad de analizar y diseñar sistemas electrónicos conformados por componentes de hardware y software. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS  Aplica el modelamiento matemático y algorítmico en el procesamiento de señales.  Analiza e identifica los principales componentes de un sistema de procesamiento digital de señales.  Comprende y domina los conceptos básicos sobre las señales de tiempo discreto, los sistemas de tiempo discreto, las transformadas relacionadas y su aplicación para la resolución de problemas de procesamiento de señales.  Analiza e identifica las principales características de los sistemas de procesamiento digital de señal.  Programa e implementa sistemas básicos de procesamiento digital de señales.

V.

SUMILLA DEL CURSO POR COMPETENCIAS  Representa y clasifica las señales y los sistemas de tiempo discreto  Calcula y aplica la función de transferencia de un sistema de tiempo discreto  Calcula y aplica la respuesta en frecuencia de un sistema de tiempo discreto  Conoce, comprende y aplica la reconstrucción de señales y el cambio de la tasa de muestreo  Calcula y aplica la transformada discreta de Fourier y la transformada rápida de Fourier  Diseña e implementa filtros digitales de tiempo real

2

VI. CONTENIDO TEMATICO POR COMPETENCIAS Contenido Temático de las Clases Teóricas: TEMAS

CONCEPTUAL



  

Efectúa operaciones básicas con secuencias



Modela secuencias en el computador

Conoce la representación de los sistemas de tiempo discreto (STD)



Clasifica los sistemas según los criterios de linealidad, causalidad, estabilidad e invarianza en el tiempo



Modela sistemas de tiempo discreto en el computador

Conoce el concepto de sistema lineal e invariante en el tiempo (LTI).

  

Efectúa la operación de convolución lineal



Describe el procedimiento de convolución por bloques





Describe el procedimiento de cálculo de la salida por recursión. Describe el procedimiento de cálculo de la operación correlación cruzada

1

 2

 3

4

5

 6

 7

 8

 9

PROCEDIMENTAL

Conoce la representación de las señales de tiempo discreto

Conoce el concepto de la transformada Z y de la función de transferencia

Conoce el concepto de la transformada de Fourier de tiempo discreto (DTFT) y de la respuesta en frecuencia. Analiza sistemas especiales en el dominio transformado

ACTITUDINAL



Valora la utilidad de la representación de las señales de tiempo discreto



Valora la utilidad de la representación de los sistemas de tiempo discreto (STD)



Aprecia las propiedades de los sistema LTI

Calcula la salida de un sistema LTI mediante convolución lineal por bloques por solapamiento y suma



Hace uso correcto del procedimiento de convolución por bloques

 

Plantea la ecuación en diferencias de sistemas básicos



Hace uso correcto del procedimiento de cálculo de la salida por recursión.



Calcula la correlación cruzada y la autocorrelación de secuencias



Se interesa por las aplicaciones de la operación correlación cruzada



Valora la aplicación de la función de transferencia en la determinación de la estabilidad y la causalidad de sistemas LTI



Valora la aplicación de la DTFT en la clasificación de los sistemas de tiempo discreto



Aprecia la aplicación del diagrama de polos y ceros en la identificación de diversos sistemas especiales



Clasifica las secuencias Representa secuencias determinísticas analíticamente y gráficamente

Calcula la salida de un sistema LTI por convolución lineal Analiza la estabilidad y la causalidad de un sistema LTI según la respuesta al impulso

Calcula la salida de un sistema recursivamente

Aplica la correlación en el problema de determinación de distancia de blancos



Aplica la correlación en el problema de identificación del periodo

 

Calcula la transformada Z directa e inversa



Calcula la salida a través de transformadas

 

Calcula la respuesta en frecuencia de un STD.

 

Clasifica los sistemas en base a la respuesta en frecuencia

 

Identifica los filtros: resonador digital, ranura y peine



Identifica los cuatro tipos de sistemas de fase lineal y determina los filtros clásicos que pueden realizar

Analiza la estabilidad y causalidad de un sistema LTI mediante la región de convergencia (ROC) de la función de transferencia

Interpreta el gráfico de la respuesta en amplitud de un sistema. Aplica el concepto de retardo de grupo

Identifica los sistemas: pasa-todo, de fase mínima y de fase lineal generalizada

3

TEMAS

CONCEPTUAL

 10

 

11

 12

 13



14

 15

PROCEDIMENTAL

ACTITUDINAL

Conoce los modelos del conversor ideal y del conversor práctico de tiempo discreto a tiempo continuo

 

Relaciona la DTFT y la CTFT

Formula el problema de cambio de la frecuencia de muestreo

  

Organiza un sistema diezmador



Describe la aplicación del diezmado en la conversión analógico-digital



Calcula la relación señal-ruido de cuantización

Conoce el concepto de la transformada discreta de Fourier (DFT)

  

Calcula la DFT

Conoce el concepto de la transformada rápida de Fourier (FFT)



Compara la complejidad del cálculo de la salida usando convolución lineal y mediante la DFT



Calcula la FFT por diezmado en el tiempo

Describe el procedimiento del filtrado FIR con FFT

 

Calcula la salida por solapamiento y suma con FFT

Describe el procedimiento de diseño de filtros digitales

   

Representa un STD mediante estructuras básicas.

Describe la operación de cuantización



Muestra interés en graficar la transformada de Fourier



Valora la aplicación del diezmado en la conversión analógicodigital



Hace uso correcto del procedimiento de cálculo de la salida por bloques por solapamiento y almacenamiento



Hace uso correcto del procedimiento de cálculo de la FFT por diezmado en el tiempo



Hace uso correcto del procedimiento del filtrado FIR con FFT



Sigue correctamente los procedimientos de diseño de filtros digitales

Grafica la transformada de Fourier para cada punto del diagrama de bloques de un sistema de procesamiento digital de señales analógicas dada la CTFT de la señal analógica de entrada.

Organiza un sistema interpolador Organiza un sistema de cambio de la tasa de muestreo por un factor no entero

Calcula la convolución circular Calcula la salida por bloques por solapamiento y almacenamiento

Calcula la salida por solapamiento y almacenamiento con FFT

Diseña filtros IIR por invarianza impulsional. Diseña filtros IIR por transformación bilineal. Diseña filtros FIR por enventanado mediante la ventana de Kaiser

Contenido Temático de las Clases Prácticas: TP TP1

CONCEPTUAL

TP4

ACTITUDINAL



Modela señales y sistemas de tiempo discreto



Representa las señales y sistemas de tiempo discreto en forma simbólica y en forma gráfica



Se interesa en el modelamiento de las señales y sistemas de tiempo discreto



Conoce y aplica la función de transferencia y la respuesta en frecuencia de un sistema de tiempo discreto



Determina, interpreta y evalúa la función de transferencia y la respuesta en frecuencia de un sistema de tiempo discreto





Clasifica los sistemas en base a la respuesta en frecuencia

Valora la utilidad de la función de transferencia y de la respuesta en frecuencia de un sistema de tiempo discreto



Conoce y describe el procedimiento de diseño de un filtro digital



Diseña un filtro digital y simula su funcionamiento



Aprecia y valora el resultado del diseño y de la simulación de un filtro digital



Conoce y describe el procedimiento de cálculo de la salida usando FFT

 

Calcula la DFT y FFT



Valora la aplicación de la FFT en el cálculo de la salida de un sistema de tiempo discreto

TP2

TP3

PROCEDIMENTAL

Aplica la FFT en la determinación de la salida de un sistema de tiempo discreto

4

Contenido Temático de las Clases de Laboratorio: TL TL1

TL2

TL3

CONCEPTUAL

PROCEDIMENTAL

ACTITUDINAL



Conoce la estructura de la tarjeta de evaluación DSK



Organiza el hardware y el software de un sistema de generación de señal periódica con el DSK



Aprecia las características de la tarjeta de evaluación DSK



Conoce el procedimiento de implementación de un filtro FIR con el DSK



Organiza el hardware y el software para la implementación de un filtro FIR en tiempo real con el DSK



Hace uso correcto del procedimiento de implementación de un filtro FIR con el DSK



Conoce el procedimiento de implementación de un filtro adaptativo con el DSK



Organiza el hardware y el software para la implementación de un filtro adaptativo en tiempo real con el DSK



Hace uso correcto del procedimiento de implementación de un filtro adaptativo con el DSK



VII. ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA CM: Clase Magistral

Se empleará para la discusión sobre las nociones conceptuales de contenidos temáticos.

CP: Clase Práctica

Se aplicará para que los estudiantes desarrollen ejercicios para la comprensión de los temas teóricos. En las clases prácticas se desarrollarán 4 trabajos calificados grupales: TP1, TP2, TP3, TP4.

CL: Clase de Laboratorio:

Se aplicará para familiarizar al estudiante con el uso de componentes de hardware y software en la implementación de sistemas de procesamiento digital de señales. En las clases de laboratorio se realizarán 3 trabajos grupales de uso de componentes de hardware y software para implementación de sistemas de procesamiento digital de señales TL1, TL2, TL3.

TIF: Trabajos de Investigación Formativa:

En la clase de laboratorio se desarrollará el trabajo de investigación formativa “Diseño e implementación de un filtro adaptativo de cancelación de ruido con la tarjeta DSK”

APS: Actividades de Proyección Social:

VIII. CRONOGRAMA ACADEMICO Cronograma Académico de las Clases Teóricas: Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tema / Evaluación Tema 01 Tema 02 Tema 03 Tema 04, Tema 05 Tema 06 Tema 07 Tema 08 Examen Parcial (EX1) Tema 09 Tema 10 5

Estrategia CM CM CM, P CM, P CM, P, L CM, P, L CM, P, L CM, P CM, P, L

Avance 8% 15% 22% 29% 37% 44% 50% 57% 65%

11 12 13 14 15 16 17

CM, P, L CM, P, L CM, P, L CM, P, L CM, P, TIF

Tema 11 Tema 12 Tema 13 Tema 14 Tema 15 Examen Sustitutorio Examen Final (EX2)

72% 79% 86% 93% 100%

Cronograma Académico de las Clases Prácticas y de Laboratorio (Evaluación Continua): Semana

Tema / Evaluación

Estrategia

1

TP1, TL1

CP, CL

2

TP1, TL1

CP, CL

3

TP1, TL1

CP, CL

4

TP1, TL1

CP, CL

5

TP2, TL1

CP, CL

6

TP2, TL2

CP, CL

7

TP2, TL2

CP, CL

8

TP2, TL2

CP, CL

9

TP3, TL2

CP, CL

10

TP3, TL2

CP, CL

11

TP3, TL3

CP, CL

12

TP3, TL3

CP, CL

13

TP4, TL3

CP, CL

14

TP4, TL3

CP, CL

15

TP4, TL3

CP, CL, TIF

16

Reservado para el Examen Sustitutorio de las clases de teoría

17

Reservado para el Examen Final de las clases de teoría

IX. EVALUACION Ponderación porcentual

Evaluación Examen 1 (EX1) Evaluación Continua 1 (EC1)

20 % TP1

TP2

TL1

TL2

Examen 2 (EX2) Evaluación Continua 2 (EC2)

30 % 20 %

TP3

TP4

30 %

TL3 Total =

Evaluación continua 1 (EC1) = Promedio de los trabajos TP1, TP2, TL1 y TL2. Evaluación continua 2 (EC2) = Promedio de los trabajos TP3, TP4, y TL3. Los exámenes son acumulativos.

6

100 %

Avance (%)

6.7 13.4 20.1 26.8 33.5 40.2 46.9 53.6 60.3 67.0 73.7 80.4 87.1 93.8 100.0

X.

REQUISITOS DE APROBACION a) Para aprobar el curso el alumno debe obtener una nota igual o superior a 10.5, en el promedio final. b) En la evaluación continua, en los trabajos que incluyen elaboración de un programa se asignará nota aprobatoria si el programa funciona correctamente y el alumno conoce el funcionamiento del programa. Asimismo, en los trabajos que incluyen implementación de un sistema, se asignará nota aprobatoria si el sistema funciona correctamente y el alumno conoce el funcionamiento del sistema. c) En las evaluaciones se tomarán en cuenta los siguientes aspectos: • La predisposición e interés del alumno por los temas del contenido silábico. • La puntualidad y el empeño del alumno en las clases y en el cumplimiento de las tareas. • El orden y la claridad en la solución de los ejercicios planteados y la demostración de actitud ética durante las evaluaciones. d) El estudiante quedará en situación de “abandono” si el porcentaje de asistencia es menor al setenta por ciento (70%) en las actividades correspondientes a evaluación continua (Trabajos prácticos o trabajos de laboratorios).

XI. BIBLIOGRAFIA a. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA OBLIGATORIA [1] OPPENHEIM A. V., SCHAFER R.W. Segunda Edición. Tratamiento de Señales en Tiempo Discreto. Prentice Hall Iberia, Madrid, 2000 [2] DIMITRIS G. MANOLAKIS, VINAY K. INGLE. Applied Digital Signal Processing - Theory and practice. Cambridge University Press. UK, 2011 [3] RULPH CHASSAING. Digital Signal Processing and Applications with the C6713 and C6416 DSK. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. USA, 2005 b. BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA [4] PROAKIS J. G., MANOLAKIS D. G. Tercera Edición. Tratamiento Digital de Señales. Principios, algoritmos y aplicaciones. Prentice Hall, Madrid, 1998 [5] LI TAN. Digital Signal Processing Fundamentals and Applications. Elsevier Academic Press, San Diego, California, USA, 2013 Arequipa, 7 de agosto del 2017.

Ing. Wildor Ferrel Serruto

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