Señales y Sistemas

Este curso muestra el concepto de las señales singulares en el dominio del tiempo en forma continua y discreta e introduce el concepto de los sistemas y como un sistema transforma las señales. Para esto es importante incluir métodos de análisis de señales como la serie de Fourier, la transformada de Fourier, la transformada de Laplace y la transformada Z. En las técnicas de transformación de señales es importante ver herramientas como Matlab y LabView que facilitan el procesamiento de señales con alto contenido de datos. Este curso es la base de las áreas de comunicaciones, control de procesos y procesamiento digital de señales.

Información general

  • Código: 300IGE013
  • Componente Curricular: Núcleo de Formación Fundamental
  • Área de formación: Ciencias Básicas de Ingeniería
  • Núcleo Temático: Matemáticas
  • Créditos y horas de contacto: 3 créditos, 64 horas en el semestre (4 horas por semana, 2 clases por semana). Horas de trabajo independiente: 80 horas.
  • Prerrequisitos: Ecuaciones Diferenciales

Competencias

Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

  • Actualizarse en el conocimiento de técnicas de análisis de señales y sistemas y en el conocimiento de herramientas como Matlab.

Habilidades

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes habilidades:

  • Interpretar comportamientos de sistemas (A4- Technical Knowledge).
  • Modelar (A6- Technical Knowledge).
  • Obtener modelos equivalentes (A7- Technical Knowledge).
  • Predecir comportamientos (A8- Technical Knowledge)
  • Usar herramientas de análisis, diseño y simulación (B12- Experimental abilities).
  • Administrar proyectos (C1- Engineering design)
  • Considerar restricciones técnicas (C3- Engineering design)
  • Elaborar informes técnicos (C5- Engineering design)
  • Formular criterios técnicos de selección (C7- Engineering design)
  • Justificar una propuesta (D2- Teamwork abilities)
  • Motivar a otros (D3- Teamwork abilities)
  • Sustentar una idea (D5- Teamwork abilities)
  • Considerar restricciones técnicas (F2- Ethical responsability)
  • Elaborar informes técnicos (G2- Effective communications)
  • Justificar una propuesta (G5- Effective communications)
  • Sustentar una idea (G8- Effective communications)
  • Implementar circuitos (K1- Use of modern engineering tools)
  • Interpretar simbología (K3- Use of modern engineering tools).
  • Usar herramientas de análisis, diseño y simulación (K7- Use of modern engineering tools).

Actitudes

Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes actitudes:

  • Atención
  • Rigor
  • Compromiso
  • Iniciativa
  • Respeto por las personas
  • Responsabilidad
  • Tolerancia
  • Crítica ante la información

Contenido

Al final del curso en el estudiante podrá dar cuenta de los siguientes contenidos:

Señales

  • Clasificación y propiedades de las señales
  • Funciones singulares en tiempo continuo y discreto
  • Modificación de la variable independiente

Sistemas

  • Clasificación de los sistemas
  • Propiedades de los sistemas
  • Convolución en tiempo continuo
  • Convolución gráfica
  • Convolución en tiempo discreto

Serie de Fourier

  • Representación trigonométrica
  • Representación exponencial
  • Propiedades de la serie de Fourier en tiempo continuo

Transformada de Fourier

  • Transformada de Fourier en tiempo continuo
  • Propiedades de la Transformada de Fourier en tiempo continuo
  • Transformada de Fourier en tiempo discreto
  • Propiedades de la Transformada de Fourier en tiempo discreto

Transformada de Laplace

  • Transformada de Laplace Bilateral
  • Transformada de Laplace Unilateral, propiedades
  • Fracciones parciales
  • Transformada inversa de Laplace, aplicaciones
  • Diagrama de bloques
  • Función de transferencia
  • Ecuaciones de estado

Transformada Z

  • Mapeo con el plano S
  • Región de convergencia
  • Propiedades de la Transformada Z
  • Transformada Z inversa

Objetivos Instruccionales

  1. Estudiar las señales singulares y los sistemas lineales e invariantes en el tiempo
    1. Interpretar comportamientos de las señales singulares y los sistemas lineales e invariantes en el tiempo
    2. Predecir comportamientos de los sistemas ante estímulos de señales singulares
    3. Usar herramientas de análisis, diseño y simulación para verificar comportamientos de sistemas
    4. Considerar restricciones técnicas en los sistemas y estímulos de señales
  2. Identificar sistemas en el dominio del tiempo y la frecuencia
    1. Interpretar comportamientos de sistemas en el dominio del tiempo y la frecuencia
    2. Considerar restricciones técnicas en el manejo de las señales
    3. Modelar sistemas en el dominio de la frecuencia
    4. Obtener modelos equivalentes para diferentes sistemas
    5. Interpretar simbología que represente un sistema
  3. Estudiar las señales y sistemas en tiempo discreto
    1. Interpretar comportamientos de sistemas expresados en el tiempo discreto
    2. Predecir comportamientos de sistemas bajo estímulos de señales discretas
    3. Considerar restricciones técnicas en el manejo de señales discretas con periodos de muestreo diferentes
    4. Modelar sistemas en tiempo discreto
    5. Obtener modelos equivalentes tanto en tiempo discreto como en tiempo continuo
    6. Interpretar simbología que representen sistemas en tiempo discreto
  4. Ejercitar en la transformación de señales por sistemas de control
    1. Interpretar comportamientos de sistemas de control en el dominio del tiempo continuo
    2. Predecir comportamientos de sistemas de control en el tiempo continuo
    3. Usar herramientas de análisis, diseño y simulación para verificar el comportamiento de sistemas de control en tiempo continuo
    4. Considerar restricciones técnicas en el estimulo de señales a sistemas de control en tiempo continuo
    5. Interpretar simbología que representen sistemas de control en tiempo continuo
  5. Ejercitar en la trasformación de señales por sistemas de comunicacion
    1. Interpretar comportamientos de sistemas para comunicaciones en el tiempo continuo y en el dominio de la frecuencia
    2. Predecir comportamientos de sistemas para comunicaciones en el tiempo continuo y en el dominio de la frecuencia
    3. Usar herramientas de análisis, diseño y simulación para análisis de sistemas de comunicación en el dominio de la frecuencia y el tiempo continuo
    4. Considerar restricciones técnicas de las señales para sistemas de comunicación en el tiempo continuo y en el dominio de la frecuencia
    5. Modelar sistemas de comunicación en el dominio de la frecuencia y el tiempo continuo
    6. Obtener modelos equivalentes de sistemas en el dominio del tiempo continuo
    7. Interpretar simbología de sistemas de comunicación
  6. Ejercitar con sistemas discretos para el procesamientos de señales
    1. Interpretar comportamientos de sistemas en tiempo discreto
    2. Predecir comportamientos de sistemas en tiempo discreto
    3. Usar herramientas de análisis, diseño y simulación para sistemas discretos
    4. Considerar restricciones técnicas de señales en tiempo discreto aplicadas a sistemas discretos
    5. Obtener modelos equivalentes de sistemas discretos
    6. Interpretar simbología de sistemas discretos

Actividades curriculares

Clases magistrales de Señales y Sistemas

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, predecir comportamientos, usar herramientas de análisis, diseño y simulación y considerar restricciones técnicas, suscitando la atención, el rigor y la crítica ante la información, a través del estudio de las señales, los sistemas y el análisis de sistemas en tiempo continuo y en tiempo discreto, mediante clases magistrales.

Indicadores de desempeño: A4, A8, B12, C3, F2, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		16
Ubicación en el semestre:		Semanas 1 a 6

Clases magistrales de Serie de Fourier, Transformada de Fourier y Transformada de Laplace

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, modelar, obtener modelos equivalentes, considerar restricciones técnicas e interpretar simbología, suscitando la atención, el rigor y la crítica ante la información, a través del estudio de la serie de Fourier y las transformadas de Fourier y Laplace, mediante clases magistrales.

Indicadores de desempeño: A4, A6, A7, C3, F2, K3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		10
Horas sin acompañamiento:		20
Ubicación en el semestre:		Semanas 7 a 11

Clases magistrales de Transformada Z y señales en tiempo discreto

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, modelar, obtener modelos equivalentes, predecir comportamientos, considerar restricciones técnicas e interpretar simbología, suscitando la atención, el rigor y la crítica ante la información, a través del estudio de la transformada Z y las técnicas de procesamiento digital de señales en tiempo discreto, mediante clases magistrales.

Indicadores de desempeño: A4, A6, A7, A8, C3, F2, K3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		10
Horas sin acompañamiento:		20
Ubicación en el semestre:		Semanas 12 a 16

Taller de señales para Control

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, predecir comportamientos, usar herramientas de análisis, diseño y simulación, considerar restricciones técnicas e interpretar simbología, suscitando la atención, el rigor, el compromiso, la iniciativa y la crítica ante la información, a través del estudio de las señales y los sistemas, mediante quices y talleres.

Indicadores de desempeño: A4, A8, B12, C3, F2, K3, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		6
Ubicación en el semestre:		Semanas 1 a la 6

Taller de señales para Comunicaciones

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, modelar, obtener modelos equivalentes, predecir comportamientos, usar herramientas de análisis, diseño y simulación, considerar restricciones técnicas e interpretar simbología, suscitando la atención, el rigor, el compromiso, la iniciativa, y la crítica ante la información, a través del estudio de la serie de Fourier y las transformadas de Fourier y Laplace, mediante quices y talleres.

Indicadores de desempeño: A4, A6, A7, A8, B12, C3, F2, K3, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		6
Ubicación en el semestre:		Semanas 7 a 11

Taller de señales para Procesamiento de Señales

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, obtener modelos equivalentes, predecir comportamientos, usar herramientas de análisis, diseño y simulación, considerar restricciones técnicas, e interpretar simbología, suscitando la atención, el rigor, el compromiso, la iniciativa y la crítica ante la información, a través del estudio de la transformada Z y las técnicas de procesamiento digital de señales, mediante talleres en clase.

Indicadores de desempeño: A4, A7, A8, B12, F2, K3, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		6
Ubicación en el semestre:		Semanas 12 a 16

Laboratorios

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, predecir comportamientos, usar herramientas de análisis, diseño y simulación, elaborar informes técnicos y considerar restricciones técnicas, suscitando la atención, el rigor, el compromiso y la iniciativa, a través del estudio de las señales y los sistemas, las transformadas de Fourier, de Laplace y Z, mediante prácticas de laboratorio dirigidas.

Indicadores de desempeño: A4, A8, B12, C3, C5, F2,G2, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		12
Ubicación en el semestre:		Semanas 2 a 16

Proyecto de semestre

Desarrollar las habilidades de interpretar comportamientos de sistemas, predecir comportamientos, usar herramientas de análisis, diseño y simulación, administrar proyectos, considerar restricciones técnicas, elaborar informes técnicos, formular criterios técnicos de selección, justificar una propuesta, motivar a otros, sustentar una idea e implementar circuitos, suscitando el rigor, el compromiso, la iniciativa, ,el respeto por las personas, la responsabilidad, la tolerancia y la crítica ante la información, a través de la solución a un problema de diseño mediante la propuesta de un proyecto de semestre que integre varios cursos.

Indicadores de desempeño: A4, A8, B12, C1, C3, C5, C7, D2, D3, D5, F2, G2, G5, G8, K1, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		0
Horas sin acompañamiento:		10
Ubicación en el semestre:		Semanas 2 a 16

Evaluación

Actividad curricular Evaluación Porcentajes
1 Primer examen parcial 20%
1, 2 Segundo examen parcial 20%
1, 2, 3 Examen final 20%
8 Proyecto de semestre 20%
7 Laboratorios 5%
4, 5, 6 Quices 15%

Integración curricular

Resultados de programa (ABET)

  • La habilidad para aplicar conocimiento de matemáticas, ciencias e ingeniería.
  • La habilidad para diseñar y conducir experimentos así como para analizar e interpretar datos.
  • La habilidad para diseñar un sistema, componente o proceso para satisfacer necesidades deseadas dentro de restricciones realistas.
  • La habilidad para funcionar en equipos multidisciplinarios.
  • El entendimiento de la responsabilidad profesional y ética.
  • La habilidad para comunicarse efectivamente.
  • La habilidad para usar las técnicas, destrezas y herramientas modernas de ingeniería necesarias para la práctica de la ingeniería.

Relevancia del curso con los resultados de programa

Resultados del programa
A B C D E F G H I J K
Relevancia 3 2 2 1 1 1 2
Resultados de programa Indicadores de desempeño Actividades curriculares Contenido
Habilidad para aplicar conocimiento científico y de ingeniería A4, A6, A7, A8 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Todos
Habilidad experimental y análisis de información B12 1, 4, 5, 6, 7, 8 Todos
La habilidad para diseñar un sistemas, componente o proceso para satisfacer necesidades deseadas dentro de restricciones realistas C1, C3, C5, C7 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8 Todos
La habilidad para funcionar en equipos multidisciplinarios D2, D3, D5 8 Todos
El entendimiento de la responsabilidad profesional y ética F2 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Todos
Habilidad para comunicación efectiva G2, G5, G8 7, 8 Todos
Habilidad para usar herramientas modernas de ingeniería K1, K3, K7 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Todos

Recomendaciones del Director del Programa

Reglas del curso

Calificación: Ver Evaluación del curso

Uso de material en exámenes: En las evaluaciones individuales no está permitido el uso de notas de clase, bibliografía, calculadoras, computadores personales ni teléfonos celulares.

Asistencia: Obligatoria.

Matriculación (últimos tres años)

Recursos

Salones de clase con las ayudas audiovisuales necesarias, Laboratorios con dotación tecnológica completa.

Bibliografía

  1. Signals and Systems: Continuous and Discrete by Rodger E. Ziemer, William H Tranter and D. R. Fannin
  2. Signals and Systems by Alan V. Oppenheim, Alan S. Willsky and with S. Hamid

Instalaciones

  • Salón de clase con computador y proyector
  • Sala de simulación y laboratorios de Ingeniería Electrónica
 
materias/senales_y_sistemas.txt · Última modificación: 2015/08/10 08:36 por alexvalencia
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