Programa de estudios de ingeniería instrumental GATE

Código de asunto: IN

Estructura del curso

Secciones / Unidades	Temas
Section A	Engineering Mathematics
Unidad 1	Álgebra lineal
Unidad 2	Cálculo
Unidad 3	Ecuaciones diferenciales
Unidad 4	Análisis de variables complejas
Unidad 5	Probabilidades y estadísticas
Unidad 6	Métodos numéricos
Section B	Electric Circuits
Section C	Signals and Systems
Section D	Control Systems
Section E	Analog Electronics
Section F	Digital Electronics
Section G	Measurements
Section H	Sensors and Industrial Instrumentation
Section I	Communication and Optical Instrumentation

Programa del curso

Section A: Engineering Mathematics

Unit 1: Linear Algebra

• Álgebra de matrices
• Sistemas de ecuaciones lineales
• Valores propios y valores propios
• Vectors

Unit 2: Calculus

• Teoremas del valor medio
• Teoremas del cálculo integral
• Derivadas parciales
• Máximos y mínimos
• Varias integrales
• series de Fourier
• Identidades vectoriales
• Línea, superficie y volumen
• Integrales, stokes, gauss y teoremas de green

Unit 3: Differential equations

• Ecuación de primer orden (lineal y no lineal)
• Ecuaciones diferenciales lineales de orden superior con coeficientes constantes
• Método de variación de parámetros
• Ecuaciones de Cauchy y Euler
• Problemas de valor inicial y límite
• Solución de ecuaciones diferenciales parciales
• Método variable separable

Unit 4: Analysis of complex variables

• Funciones analíticas
• Teorema integral y fórmula integral de Cauchy
• Serie de Taylor y Laurent
• Teorema del residuo
• Solución de integrales

Unit 5: Probability and Statistics

• Teoremas de muestreo
• La probabilidad condicional
• Media, mediana, moda y desviación estándar
• Variables aleatorias
• Distribuciones discretas y continuas
• Distribuciones normal, de Poisson y binomial

Unit 6: Numerical Methods

• Inversión de matriz
• Soluciones de ecuaciones algebraicas no lineales
• Métodos iterativos para resolver ecuaciones diferenciales
• Integracion numerica
• Análisis de regresión y correlación

Section B: Electrical Circuits

Unit 1: Voltage and current sources

• Independiente, dependiente, ideal y práctica
• Relaciones Vi de resistencia, inductor, inductor mutuo y condensador
• Análisis transitorio de circuitos RLC con excitación CC

Unit 2: Kirchoff’s laws

• Análisis de mallas y nodos
• Superposition
• Thevenin
• Norton
• Poder maximo
• Transfer
• Teoremas de reciprocidad

Unit 3: Peak-, average- and RMS values of AC quantities

• Potencias aparentes, activas y reactivas
• Análisis fasorial, impedancia y admitancia
• Resonancia en serie y en paralelo
• Locus, diagramas, realización de filtros básicos con elementos r, ly c
• Redes de un puerto y dos puertos
• Impedancia y admitancia del punto de conducción
• Parámetros de circuito abierto y cortocircuito

Section C: Signals and Systems

• Señales y sistemas -

  • Señales periódicas, aperiódicas y de impulso

  • Transformadas de Laplace, Fourier y z

  • Función de transferencia, respuesta de frecuencia de sistemas invariantes en el tiempo lineal de primer y segundo orden

  • Impulso de respuesta de los sistemas

  • Convolución, correlación

• Sistema de tiempo discreto -

  • Respuesta impulsiva

  • Respuesta frecuente

  • Función de transferencia de pulsos

  • DFT y FFT

  • Conceptos básicos de los filtros IIR y abeto

Section D: Control Systems

• Principios de retroalimentación -
  • Gráficos de flujo de señales
  • Respuesta transitoria
  • Steady-state-errors
  • Diagrama de Bode
  • Márgenes de fase y ganancia
  • Criterios de Routh y Nyquist
  • Loci de raíces
  • Diseño de plomo
  • Compensadores de retraso y adelanto-retraso
  • Representación de sistemas en el espacio de estados
• Sistemas de retardo de tiempo -
  • Componentes de sistemas mecánicos, hidráulicos y neumáticos
  • Par sincronizado
  • Motores servo y paso a paso
  • Válvulas servo
• Controladores on-off, P, PI, PID, cascada, feedforward y de relación.

Section E: Analog Electronics

• Características y aplicaciones de -

  • Diode

  • diodo Zener

  • BJT

  • MOSFET

• Análisis de señales pequeñas de circuitos de transistores, amplificadores de retroalimentación.

• Características de los amplificadores operacionales.

• Aplicaciones de opamps -

  • Amplificador de diferencia

  • Adder

  • Subtractor

  • Integrator

  • Differentiator

  • Amplificador instrumental

  • Rectificador de precisión

  • Filtros activos y otros circuitos

• Osciladores, generadores de señales, osciladores controlados por voltaje y bucle de bloqueo de fase

Section F: Digital Electronics

• Circuitos lógicos combinacionales, minimización de funciones booleanas

• Familias de IC: TTL y CMOS

• Circuitos aritméticos, comparadores, disparador Schmitt, vibradores múltiples, circuitos secuenciales, flipflops, registros de cambio, temporizadores y contadores

• Circuito de muestreo y retención, multiplexor, analógico a digital (aproximación sucesiva, integración, flash y sigma-delta) y convertidores de digital a analógico (r ponderado, escalera r-2r y lógica de dirección de corriente)

• Características de ADC y DAC (resolución, cuantificación, bits significativos, tiempo de conversión / establecimiento)

• Conceptos básicos de sistemas numéricos, microprocesador y microcontrolador de 8 bits: aplicaciones, memoria e interfaz de entrada y salida

• Conceptos básicos de los sistemas de adquisición de datos

Section G: Measurements

• Unidades SI, errores sistemáticos y aleatorios en la medición, expresión de incertidumbre - índice de exactitud y precisión, propagación de errores

• Instrumentos de tipo PMMC, MI y dinamómetro -

  • Potenciómetro DC

  • Puentes para medición de R, L y C, Q-metro

• Medida de tensión, corriente y potencia en circuitos monofásicos y trifásicos -

  • Sondas de corriente CA y CC

  • Medidores de verdadero valor eficaz

  • Escalado de voltaje y corriente

  • Transformadores de instrumentos

  • Timer/counter

  • Time

  • Medidas de fase y frecuencia

  • Voltímetro digital

  • Multímetro digital

  • Osciloscopio, blindaje y puesta a tierra

Section H: Sensors and Industrial Instrumentation

• Sensores resistivos, capacitivos, inductivos, piezoeléctricos, de efecto Hall y circuitos de acondicionamiento de señales asociados

• Transductores para instrumentación industrial -

  • Desplazamiento (lineal y angular)

  • Velocity

  • Acceleration

  • Force

  • Torque

  • Vibration

  • Shock

  • Presión (incluida baja presión)

  • Caudal (presión diferencial, área variable, electromagnético, ultrasónico, caudalímetros de turbina y de canal abierto)

  • Temperatura (termopar, bolómetro, RTD (3/4 hilos)

  • Thermistor

  • Pirómetro y semiconductor

  • Medición de nivel de líquido, pH, conductividad y viscosidad

Section I: Communication and Optical Instrumentation

• Modulación y demodulación de amplitud y frecuencia

• Teorema de muestreo de Shannon, modulación de código de pulso

• Multiplexación por división de tiempo y frecuencia, modulación digital por desplazamiento de pulsos, amplitud, fase, frecuencia

• Fuentes ópticas y detectores: led, láser, fotodiodo, resistencia dependiente de la luz y sus características

• Interferómetro: aplicaciones en metrología

• Conceptos básicos de la detección de fibra óptica

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