e. z:

" A U X I L I A R E N T R E L A G A M M A C A M A R A

I N S

Y U N A T E R M I N A L P C "

T

/ ALUMNO

I T U T O N A C I

. .. . . . .

: JOSE L U l S e M E Z RODRIOUEZ.

.MATRICULA : 84324490

O L O G I A

ASESOR : INO. JESUS MONDRAOON.

c

I N D I C E

1 3

2 3

3 1

4 3

5 3

6 1

7 3

8 3

9 1

10 3

TNTRODUCCION.

DOCUMENTACION DE MEDICINA NUCLEAR.

DISENO PRELIMINAR.

AMPLIFICACION PROGRAMABLE.

VOLTAJE DE REFERENCIA PROGRAMABLE.

CONVERTIDOR.

MICROCONTROLADOR.

ACOPLAMIENTO.

CONCLUSIONES.

BIBLIOGRAFIA.

1

I N T R O D U C C I O N

4

2

DOCUMENTACION DE MEDICINA NUCLEAR

La c a v d i o l a g i a n c t c l e a t - se f u n d a m e n t a e n l a d e t e c c i h e x t e r n a de l a s t-adiacinnes e l e c t t - o m a q n & t i c a s que emanan d e los t - a d i o n ú c l i c j a s a d m i n i 5 ; t r a d a s al. p a c i e n t e ,

U1.gc.tnas s u s t a n c i a s t i e n e n l a p r - o p i e d a d d e emitit- d & b i : l e s c e n t e l l e o s d e lt..tz v i s i b l e t-:t-tanc!o s o n exc:itadas pot- l a s r a d i a c i a n e ~ ionizantes. Por- e s t a propiedad se c o n o c e n can e l n o m b r e d e " c e n t e l l e a c J o r e s " . Si [..In r e n t e l l e a d o r se acopla a un c i r - c u i t o e1.ec:tt-hic:o s e n s i l z l e a l a l u z , l c : ~ c e n t e l . leos se pueden c o n v e r t i r - e n puir;as el&ctr-.icos m e d i . b l . e s y c u a n t i f i c a b l e s . Este es el. p t - i n c i p i o g e n e r a l d e l detector- d e centel leo , el i n s t r u m e n t o b A s i c o de l a o a t - d i o l o g i a ntrcleat-.

i

- ~

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. , 1- OETKTOR DE CEWELLM

I

COLIMAWR Ol3ECTOR I TUBOFOTOMULlIPLICAOOA 4 BLINDAJE -

VENTANA OPTICA "_ ". . - "" __ . . . - - - "e

!

ESQUEMA DEL DETECTOR DE CENTELLEO COMUN, EL FOTON GAMMA SE CONVIERTE EN UN FOTON DE LUZ EN EL CRISTAL DETECTOR. EL FOTON LUMINOSO LIBERA UN FOTOELECTRON AL COLIDIR CON EL FOTOGATODO. EL FOTOELECTRON LIBERA DE 4 A P ELECTRONES AL CHOCAR CON EL PRIMER DINODO íDI), EL PROCESO SE REPITE EN LOS DEMAS DINODOS DEL TUBO FOTOtlULTIPLIGAVOR. EL ANUDO COLECTOR RECIBE DE UN HILLON A DIEZ NILLONES DE ELECTRONES POR CADA FOTOELECTRON LIBERADO POR EL FOTOGATODO,

6

ADQUISICION DE IMAGENES BIDIMENSIONALES DE LA DISTRIBUCION ESPACIAL DE UN RADIONUCLIDO.

.-

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A A A A A A A

T I E M P O

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* I A L T U R A D E L O S P U L S O S

CPROPORCIONAL A LA ENEROIA DE LA RADIACION)

A l P U L S O S R E C H A Z A D O S

e l P U L S O S A C E P T A D O S

C > P U L S O S R E C H A Z A D O S

F I G U R A 2 )

8

l.& CAMAHA DE. CENTEl..LEU., E s t e i n s t r u m e n t o p e r m i t e r e g i s t t - a t - s i r n u l . t A r ~ e a m e n t e l o s e v e n t o s t - a d i a c t i v o s q u e se s u c e d e n f r e n t e s. e l l a e n u n a t - e g i & r d e mis d e 25 cm d e d i i m e t t w e i n t e g r a r l a s e n u n a i m a g e n b i d i m e n s i o n a l q u e t -e f le ja la d i s t t - i b u c i h espacial d e l t - a d i a n f i c l i d a emisor- d e l a s r a d i a c i a n e s e l e c t r o m i g n e t i c a s .

L a c a a t - a d e c e n t e l l e a d e cr iskal h i c n o d e t i p o Anger- es l a mis comh ( f i g . 3). C u e n t a c o n ctn c o n j u n t a d e 19 a 91 t u b o s fatomu1 t i p 1 icadot-es, colocados e n u n d i s e f ' í o h e x a g o n a l , que d o m i n a n r l i f ' e r - e n t e s Areas d e ctn c r i s t a l d e yodut-m d e sodio a c t i v a d o c o n t a l i o ? d e 25 a 42 cm d e d i h e t t - o y d e h.4 a 12.7 mm d e espesor-.

Cuando un .fat& gamma i n t e t - a c c i o n a c o n e l c t - is ta l d e t e c t o r , pt-ndur:e un r e n t e l . lea q u e se propaga pot- t o d o e l C r i s t a l , p e r o que es mis i n t e n s n e n e l s i t i a d e la c o l i s i 6 n . Cada itno d e l as t u b a s f o t a m u l t i p l i c a d o t - e s d e t e c t a una d i f e r e n t e i n t e n s i d a d l c r m i n c s s a d e a c u e t - d o c o n l a d i 5 ; t a n c i a q u e lo sepat-a d e l s i t i o d e o r i g e n d e l c e n t e l . l e a . Un n t - d e n a d a r b d e p o s i c i k , compara l a s a l t u r a s d e l o s p u l s a s p r o v e n i e n t e s d e cada u n o d e las t u b a s f o t o m u l t i p l i c a d o r e s y d e a.ce-tet-do con e?]. t - e s u l t a d c i p t - o d u r e c c t a t t - o sef5ales: x - , ~ .Y+,, y- y

c lue en :$L.! c : o n j c t n t a d e t e r m i n a n l as c o o r d e n a d a s .Y y y d e l s i1 ; io pt-eriso del ct-.istal en d o n d e se emiti6 e1 fat& l r ~ t m i n o s o . F o s t e r i n r m e n t e , l a i n t e n s i d a d d e l a l ~ t z es e x a m i n a d a pot- un a n a l i z a d o r tlfe alte-tt-a d e p L t l s O C j y si c o t - t - e s p o n d e c o n l a escala inc: lr . .c ida dentt-o d e s1.t v e n t a n a ? se g e n e t - a u n a sePTa1 Z .

t-as seHales X y Z ~ . e t r a n s m i t e n a las placas d e d e f I e : . : i 6 n d e un t u b o d e rayos cat6dicos. Si se acompaf'ían d e u n a sef'íal Z a c t i v a n t r a n s i t n r i a m e n t e e l h a z d e e l . e c t t - n r l e s d e l t u b o d e rayos c a t a j i c o s , cuya p a n t a l ].a emite un t - & i d o d e s t e l l o e n e l s i t i o que c o t - r e s p o n d e a ].as cocrr -denadas .x y d e l . c e n t e l lea que se p t - a d u j o e n e l ct-istal, mismo q u e d e p e n d e d e l a p a s i c i k , d o n d e se o t - i g i n 6 e l fotck-t gamma e n e l i n t e t - : i . o t 7 d e 1 p a c : i e n t e .

LXLIMATJC)R, E s t e es u n a g r a n p i e z a d e plomo c o n p e r f o r a c i o n e s i d h t i c a s , d i s t r i b u i d a s e n fat-ma homcqhea. C a d a u n o d e estas agt-ejet-(1s p e r m i t e e l p a s o d e la t - a d i a c i b l gamma p r o v e n i e n t e d e un &-ea e n pat-tict-{lar- y l a pt-ayecta e n el it-ea c a r t - e s p o n d i e n t e e n e l c t - is ta l detector-.

Se puede c o n s i d e r a r yt..te e l cnl imadot- es u n a i n t e t - f a s e i n d i s p e n s a b 1 . e e n t r e e l 6 t - g a n o t - a d i a c t i v o d e l p a c i e n t e y e l . c i e t e c t n t - d e c i - c a l q c t i e r t i p o d e chat -a d e c e n t e l leo. S u p t - o p b s i t o es ptwyectat- e n el d e t e c t o r 1.a i m a g e n d e l a d i s t t - i b u c i k , d e l a t - - a d i a c t i v i d a d que se e n c u e n t r a f r e n t e a &l. ,,

El. 6t-gancn r - a d i a c t i v n emite l o s f o t o n e s gamma t - a d i a l m e n t e y e n t u d a % lar; d i r e c c i o n e s . Sdl.3 lac, r a d i a c i o n e s que pasan c o n l i b e t - t a d a t t - a v b d e las agu jet-os d e l c o l i m a . d o t - e i n t e t - a c c i o n a n c o n e l c t - i s ta l s u n 1 c ~ s q?re se a p r o v e c h a n p a t - a fat-mat- l a i m a g e n . E s t a e v i d e n c i a los d i f e r e n t e s n i v e l e s de r a d i a c t i v i d a d e n u n a escala d e t a n a s d c g r i s , p u e s t o qt-te el n m e t - o d e f o t u n e s gamma que i n c i d e n e n t..rna t - e g i h d e l ct-istal e%. d i r e c t a m e n t e p t - o p o r c i a n a l a la. c a n t i d a d d e l t - a d i o n ú c l i d o q u e se e n c u e n t r a e n l a t - e g i k , c o r r e s p o n d i e n t e .

.

I

I I

POSICION DE LOS TUBOS FOTOMULTIPLICADORES

SOBRE EL CRISTAL DE1 LCTOR

AMPLIHCAODRLS Y 1 DGICA DE POSICON

TUBOS FOTOMULTIPLICADORES Y PREAMPLIFICADORES

CRISTAL DETECTOR _, - COLIMADOR

UENTE RADIACTIVA 1p.ciac.l

" .. ." "-

ESQUEMA DE LA CAMARA DE CENTELLEO DE TIPO ANGER, EL FOJUN GAMMA PRO VENIENJE DEL PACIENTE SE FILTRA POR EL COLIMADOR, UNICANENJE INJER- ACCIONAN CON E L CRISTAL DETECTOR, LOS FUJONES QUE LOGRAN PASAR A TRAVES DE LOS AGUJEROS DEL COLIMADOR. AL INJERACCIONAR, LOS FUJUNES GAMMA PRODUCEN UN CENTELLEO QUE SE PROPAGA POR TUVO EL CRISTAL Y QUE ES MEJUR CAPTADO PUR EL TUBO FUJUMULJIPLICADOR MAS CERCANO, EL PULSO ELECTRICU QUE PROVOCA EL TUBO FUJUPlULJIPLICADUR PRODUCE UN DESTELLO EN LA PANTALLA DE UN OSCILOSCUPIO,, GUN LA MISMA GEOMEJRIA EN LA QUE SE PRODUJO EL CENTELLEO EN EL CRISTAL, LA INJEGRACIUN DE ESTOS DESTELLOS EN U N A PLACA FOTUGRAFICA FORMAN L A IMAGEN DE L A DISTRIBUCIUN BIDIMENSIUNAL DE LA RAQIACTIVIDAD FRENTE AL COLIHADOR,

Lo antet- iat- quiet-e decir-. que los fo tones gamma que v i a j a n en d i t -ecc iones q!..re no sean h a r i a el c:olimadat- y los que chocan en contt-a. de las septa de &;te, nn con t r i huyen a l a fur-macich de l a imagen. Lo misma sucede can aque l los fotones que loyt-an att-a,vesar el c t - i s t a l s i n s c t f t - i t - su a h s o t - c i h . E s t o i m p l i c a que ~ i c a m e n t e una ft-acrzj.Cn m u y pequeKa i d e l arden de l i I ~ i 3 1 . Xf de Ins fa tunes que emi te un rJt-qarla t-adioactivc.; se logr-a apt-wechat- pat-a formar- imagen c e n t e l 1.engt-Af Ita.

3

D I S E N O P R E L I M I N A R

E l s i s t e m a de adquis ic ia-1 de i m h e n e s en medicina nltclear- en e l h o s p i t a l t-equier-e una a c t u a l i z a c i h pat-a l a o b t e n c i h d e mejot-es r-esul tados y per-mi t it- mAs for-mas de desat-rol io.

E l s i s t e m a e s t i formado de l a s i g u i e n t e manera : l a s sef5ales X y Y pasan a d o s c o n v e r t i d o r e s qcte a l a I l e g a d a de un pulsa Z, infavma a l a computadora de dato vAlido para set- almacenado t - e a l i z h d o s e aquí todo un pt-ctcesa de i n f o r m a c i h y captura, hay que hacer- notat- que p a r a e s t a la computadora no puede rea l i zar - n inguna ott-a cosa mAs que esperar-. datos, sin p o s i b i l i d a d de despl.egat- l a i n f o t - m a r i b que se e s t i a d q u i r i e n d o ? l a g a n a n c i a n u n c a s e vat-ía y siempre se t v a b a j a c o n e l misma n i v e l de re fe renc ia .

La cc tes t i h f undamenta l de p r e s e n t a r - u n a m o d i f i c a c i h a e s t e s istema es debido a 1.0s t iempos de c:aptut-a, al " p r o t o c o l o " de in tev%fase (ya sea en el- t iempo de convet-si& (A/D),en los cua les e l canvet - t ido t - no puede aceptar datos nuevas mientt-as se efect& l a ronver.T;i &t

De a l l.í surge la i dea de pt-oponer- c i t-cui tos que en e s t e momento h a c e n e s t e t i p o de conver-si& mas velozmente, lo que s i g n i f i c a una a c t u a l i z a c i h ,

El. o t m t ipo de "p r -mtocofo"~ el cua l mencionamos anter- iormente: es entre e l convert idor.. y l a computadora en e1 cual si se r-evisa el t iempo de a d q u i s i r i h hemos pe rd ido o t r a cant idad de eventos sucedidos ya que hasta qt-ie no SE? r e a l i z a l a a d q u i s i c i h n c ~ SE l ibera a l c o n v e t - t i d o r para tomat- nuevos datos, esto provoca qt~e se pier-da r ~ e s c ~ l c t c i h en l a imagen.

EAsicamente nuestra propuesta e s t i centt-ada en L.{ n micruprocesadnr- pat-a contt-o1 (INTEL 8031 1 con e l cual damos la autonomía a es te s i s tema de i n t e r f a s e para l a c a p t u r a de la in'fotwacic51. Es te .:.istema fctnc:iana de la s i g u i e n t e manera:

E x i s t e Ltna memoria (RAM b u f f e r i c o m p a r t i d a pat- l o s d o s sistemas !; se r e a l i z a wla c n m u n i c a c i h d i s t i n t a a la que t - e a l i z d b a m o s a n t e r . i o t - t r ? e n t e . E s t o es, la c o m p u t a d o r - a coloca e l pt-#grama q u e d e b e e j e c : r . t t a t . e l m i c t - a c : o n t t - n l a d n t - . E s t e p r o g r a m a c o n t e n d r d t o d a l a i n f o r m a c i a 7 n e c e s a r i a para l levar a cabo l a a d q u i s i c i & l , e i n c l u y e l a g a n a n c i a c o n l a que se q u i e r e o b t e n e r - l a i m a g e n y e l n i v e l d e r - e f e t - e n c : i a d e l a misma, a n d d n d e desea qLte La a l m a c e n e y si es n e c e s a t - i o c:ompat-at-. par" saber- si el dato es v i l i d o o no. Ademis este s i s t e m a p e t - m i t e cambiar- e l pt-ogt-ama si es n e c e s a r - i o p a r a t-ea1 i z a r - o t t - n s e s t ~ t d i o s .

C u a n d o e l pi-ogt-ama a eject-ttat- p o r e l m i c r o c o n t r o l a d o r ha s i d o rat -gado e n su memoria se l i b e r a p a r a t-ea1 i z a r - la c a p t u r a , e n este m o m e n t o t a n t o l a c o m p u t a d o r a c n m o e l c o n t r a l a d o t - e s t h e n la d i s p a s i c i d n d e hacer t r a b a j o s i n d e p e n d i e n t e s , es d e c i r - e l m i r : t - u c o n t t - a l a d o t ~ a l m a c e n a toda l a i n f a t - m a c i d n e n e l b u f f e t - d e 6 4 K b y t e y l a c o m p u t a d o r - a podt-;S desplegar - y mostrar a l o p e r a d o r c h o v a l a a d q u i s i c i d n , p e r m i t i e n d o e n es te caso p r e g u n t a r - si esa p a r t e se d e s e a a l m a c e n a t " o n o , o si se q u i e t - e modificar- el. pt-ogr-ama, ya sea para va r ia r - la g a n a n c i a o para variar- el n i v e l d e t-ef e t - e n r i a lo q u e p e r - m i t a , t - i r ev isar - l a i m a g e n c o n mayor-. detal l e y o b t e n e r - mejot-eEi t-esctl. tados.

- tsto hace q u e e l proceso se rea l i ce e n pat-alelo. E l micr-o t i e n e t-tn espacio d e memoria para a l m a c e n a r - 3.a captur-a h a s t a h4 Kbytes:.. C u a n d o estc3 s u c e d e e l c o n t r o l a d o r i n f o r m a a La computador-a q u e l n s datos e s t A n !.istos p a r a set- recogidos , la c o m p u t a d o r a toma toda la i n f a t - m a c i b n y si es n e c e s a r i o , modifica e l pt-ograma d e l c o n t t - n l a d o t - . y d e s p u b l o 1.ibet-a para s e g u i r - c o n e l proceso. L a c o m p u t a d o r a d e s p u k d e h a b e t - t o m a d o toda la i n f o t - m a c i d n se q u e d a c o n e l "trabajo'' d e p r e s e n t a c i h y d e s a r r o l l o d e l a i n f a t - m a c i h . E l pt-oceso q u e se l l e v a a cabo e n l a a c t u a l i d a d para l a infot-maci&~, n o v a a set- m o d i f i c a d o .

¡-.a p r o p u e s t a d e cm c o n t r o l a d o r r a d i c a e n l a f a c i l i d a d q u e n o s da. &te p a r a a c a p l a r n o s c o n o t ras e v e n t o s o hacer- mejor-as d e l o e : . : i z ; t e n t e iesto es e n c i . m n t o a l h a r d w a r e y al sofwat-e d e la i n f o r m a c i d n ) .

Como p r i m e r a p t - o p u e s t a d e estas m o d i f i c a c i o n e s e s t i l a a m p 1 i . f i c a c i d n d i g i t a l .

Vamos a p a d e t - d a r las a m p l i f i c a c i o n e s que t e n d t - h ].as E j e K a l e s X y Y d i g i t a l m e n t e i n d e p e n d i e n t e m e n t e u n a d e l a otra .

La d i g i t a l i z a c i h e n l a amplificacidn t i e n e sus v e n t a j a s y d e s v e n t a j a s E n t r e l a s v e n t a j a s e s t i el c o n o c e r - c o n p t - e c i s i b c o n qu& ampl.if:icaciQ? se e s t i r e a l i z a n d o el e s t u d i o !; c o n l a f a c i l i d a d d e p o d e r - l o c a m b i a r - v i a progt-ama. L a d e s v e n t a j a es q u e l a amplif ica- c: i Clrt e n esta Pat-ma esta disct-et i z a d a , a u n q u e hay q u e t e n e r e n c u e n t a q u e c n m o es taba e l sistema n u n c a se var iaba la g a n a n c i a en la t - e a l i r a c i h d e los e s t u d i a s .

E s t a p a t - t e d e amplificacidn ademas c o n t i e n e un v o l t a j e d e r e f e r e n c i a pt-ogt-amable ( T ) / A ) , con la f a c i l i d a d , i g u a l m e n t e , d e

set-. est: :ogida v í a progt-ama E s t o hace que n o s podamos s i t u a r - e n u n l u g a t - d e l p l a n o XY de l a i m a q e n y d e s p u h r e a l i z a r s e l a a m p l i f i c a c i k , que se desee.

E l F i n d e todo este pt-aceso d e ampl i f i cac ib estb f u n d a m e n t a d o e n el hecha d e que e x i s t e n r e g i o n e s d e la imagen e n l a s que estamos m & i n t e r e s a d o s p a r a el e s t u d i a . (dl?

Como o t r a p r o p u e s t a d e modif icacik , se e n c u e n t t - a l a d i g i t a l i z a c i h de l a semi Z p a r a ser- p t - a c e s a d a . E s t a n o r - e q u e t - i r b d e m u c h o s c o m p o n e n t e s y si a y u d a r a a que se puedan sc tmin istt-at- var ias t t - a z a d o r - e s y t -ea l iza t - est1;LtdinS mu1 tiespectt-ales. A l d i g i t a l i z a t - e l p u l s o Z se padr-A c o n o c e r e l v a l o t - c u a n t i t a t i v o d e l a e n e r g í a d e l t t - a z a d a t - y desptz& de c o n o c e t - l a logt-at- l a d i f e t - e n c i a ctna d e u t t - a v i a pt-ogr-ama.

Hasta e l momento l a gammachara i n t e r n a m e n t e s e l e c c i o n a l a s r a d i a c i o n e s que ct. .tentan ccjn l a e n e t - g l a pat-a r e a l i z a r rma i n t e r t - u p c i a - i . CJna modif icacikt a es ta for-ma de i n t e r - t - t t p c i d n se e n c i t e n t t - a en el hecho d e comparar este p ~ t l s o c o n u n n i v e l d e v e f e t - e n c i a i c o n l a p o s i b i l i d a d d e hacet-lo t a m b i h d i g i t a l i p a r a t e n e r u n a ac . t tonomía en c u a n t o a p o d e r s e l e c c i o n a r l a energía del p ~ t l s o que nos i n d i c a r - & l a e x i s t e n c i a d e d a t a que c u e n t a con l a e n e r - g i a s u f i c z i e n t e p a r a Set- a l m a c e n a d o s . E s t o s i r -ve pat-a e l m e j o r a m i e n t o d e la i m a g e n , menab- r-uido pt -odctc ido por- e n e r g í a d e f u g a , etc . 111)

La f a c : i J. i d a d d e u n m i c t - a c o n t t - n l a d n ~ - n o s pet-mi t e s i n c r o n i z a r c o n a t t - u s e v e n t o s . E s t o es l a s i n c r - o n i z a c i h c: on e v e n t o s fisiolckJicas, como set-ia e l complejo QRS. Hdemas colocar- marcas d e t i e m p o s que s o n u t i l i z a d o s ert l o s modos d e a l m a c e n a d o s d e l a i n ~ u t - . m a c i ~ ~ ( m a d c : , d e l i s t a , y modo de m a t t - i z ) C u a n d o esto oct..tt-t-e debemos a l r n a c e n a t - e n r - e g i s t r - u s en qu& momento ocut - t - i e t -on estos evert t c ) s *

1 - a m b i h per-mi te l a i n t e t - r - u p c i 6 n h e c h a por- l a sef5al Z como i n f o r m a c i b d e d a t o v a l i d o . A q u í , a d i f e r e n c i a d e como se t - e a l i z a b a c o n l a c o m p u t a d o r a , e l c a n t r o l a d o t - se p r o g r a m a con p r i o r i d a d d e i n t e r t - u p c i k , t-eal i z h d o s e muchn mbs e f i c i e n t e m e n t e .

G A M A C A M A P A

. . . .

I

4

A M P L I F I C A C I O N P R O G R A M A B L E

l a a m p l i f i c a c i h , pat-a nctestt-as pt-opbsitos es l a necesidad de actmentar en fat-ma disct-eta una sePllal dada en su entt-ada y ob tener la s.in d is ta t -s i& l en l a s a l i d a .

Ex is ten va t - ias fo rmas de dar- una a m p l i f i c a c i h ya sea &ta en fu rma ana l@ica como se t -ea l i zaba an te r io rmen te a l s i s tema o dar-1.a en forma d i g i t a l , En esta forma se encuentr-an en e l comercio componentes que a m p l i f i c a n una seRal de entt-ada con salo mover 2 d í g i t o s Icamu es el. c a s a p a r t i c u l a r - d e l cornponete que se presenta) y obtener- vat-ids ganancias. La d e f i c i e n c i a de es tos c:it-c:~.titas es qt-ie con t ienen gananc ias f i j as , es d e c i r , .sin po?;ibi 1.idad de moverf.as a vo lun tad o de escoger- alguna. La ott-a y muy impor tante desventa ja es e l c:a<;to que l l e g a n a a1c::anzat- estas componentes. (5)

Una forma mas ec.:or?Cxnica y que nos da l a f a c i l i d a d de cambiar l a ganancia que nasatt-os deseemos es e l mostrada en l a f i g u t - a 4.

Despur% de ser- colocada l a ganancia en e s t e c i r c u i t o l a respuesta en ft-ecuencia va adepender únicamente del ampl i f icadot- que se est9 uti 1 izando. De a l l í que nosott-os pensemos en un amp l i f i cador con ca rac te r í s t i cas :

al GANANCIA AMPLIFXCADnR u RESPUESTA EN FF=F~~UENCX#A. Es necesar io vet- cbno l a ganancia en c i r c u i t o a b i e r t a R o l a f e c t a 1.a gananc:j.a vea1 en c i r c u i t o c e r r a d o de un a m p l i f i c a d o r c o n v o l t a j e s de seRal,

En primer- lt igat-, debe definir-se l a gananc ia idea l en c i r c u i t o cret-t-adu de un amp1 i f iradot. camG l a ganancia que estar-& determinada s 6 l o p a r r e s i s t o r e s e x t e r n a s Na o b s t a n t e , e l c i r c u i t o c e t - r a d a r e a l de c m a m p l i f i c a d a r tse determina tan to pur- l o s r e s i s t o r e s ex ternas cnma pat’ l a gananczia en c i r c u i t o a b i e t - t o d e un amp. ap.

La gananc ia rea l en c i t-cu i to cet - rada de un amp 1 i f icadut- es: t-ea1 F s c l = i d e a l Ac:1 / I l. + i d e a l A c l / A a l Donde Ac l I- - F; f i Ft i

Ell alcance de ft-ecuencia Qtil de cualquier ampl i f icadop- se d e f i n e pot- un l i m i t e de a l t a f v e c u e n c i a f H y un l í m i t e de b a j a ft-ect-tencia, fL. A menudo, fl- es muy pequePlla respec to a f H u fl- es (It

para un a m p l i f i c a d o r de cc. Fat-. t an to , el ancho de banda de seKal d & i l es aproximadamente igual a l l í m i t e de a1.ta f t-ecuencia fH.

15

!

....

Schematlc Diagram I

u

I ' I

1

I

I . ,

I I I

I

I ' I L", ~

Y

. .-

Applications Information tconllnwa)

TABLE 1 GAIN TRUTH TABLE AND CONNECTION TABLE

Digllrl lnpuh lrl Slrpr Orln Pin Connrcllom Oaln

2nd Slrpr

O1 m

10 ' 1 1 5 1 1 O 2 O . l . 1 O O

ha hutu

O O 1 O 1 2 ' 1 O 5 1 1 10

O O l o 1 2 1 o 5 1 ' 1 10

6.10, 13.GND 1

7-10. 12.GND 4

8.10, 11-GND 10

" . - .~ . " - . . - ". .- . . -. -

I I + p

I

E l ancha de banda de sefíal d & i 1 p a r a a m p l i f i c a d o r e s de ctt-cctito cet-t-ado se de termina tan ta por el ancha de banda de ganancia unitat-ia B carno pcjt' la ganancia en cr i t -cu i ta ret-t-ado..

Ancha de banda = E / A c l /I

en dande fmax es l a f r ecuenc ia maxima en hz , Vop es el m&:ima v o l t a j e de salida s i n d i5 ta t *s i&7 en \ Jo l t s y la r-apidez de t-esauesta es ta en volts ptrrr- mict-asegundo.

Como se puede vet- en l a f i g u r a 4, el bloque bAsica 10 cartfar-ma el ampi i f icadot- operacional De ac:uerdo a la5 ca t -ac te t - i s t i cas mencionadas d e l . ampl i f icador- pat-a obtener-. una buena t-espttesta en f t -ecuencia y ev i ta r - d i s ta t - c ibn a l a sefíal, se u t i l i z d el amplif icadat-. ADS18 que c o n t i e n e l a s s i g u i e n t e s c a t - a c t e r i s t i c a s :

5

VOLTAJE DE WERENCIA PROGRAMABLE

, E l f i n de contener un voltaje de referencia es el d e i n d i c a r en quB punto nos encontramos cuando l o r e f e r i m o s a un plano, esto es, s i e l v o l t a j e d e r e f e r e n c i a e s i g u a l a cerovolts podriamos pensar en e l punto en l a g r a f i c a x = ( ] , y = O. Cuando aumentamos e l v o l t a j e de re ferenc ia , la s igu iente re ferenc ia estara dada por : x = Vrefx , y = Vre fy l o que ha s i g n i f i c a d o un movimiento hacia el punto

1 donde queremos cetr-ar l a imAgen. Las var iaciones en e l v o l t a j e de r e f e r e n c i a e 5 t i dada po r e l vo l te je de re fe renc ia del conver- t i d o r , a s i como l a l i n e a l i d a d de es te vo l ta je de r e f e r e n c i a

I

I dependera de l a d e l c o n v e r t i d o r u t l i z a d o . !

La f igura muestra c&o v a r i a e l v o l t a j e d e s a l i d a con respecto a una sefial de entrada, ( f ig. 5 ) .

Este vo l ta je de re ferenc ia para las seKales X y Y s e . r e a l i z 6 con un componente comercial ( A / D A D 7 5 2 8 ) , e l c u a l t i e n e l a s s i g u i e n t e s c a r a c t e r i s t i c a s :

". " . . ".

WRITECYCLETIMINGDIAGRAM

i

1 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 0 0 0 0 1

1 0 0 0 0 0 0 0

0 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0

c ~ _ . . - "- """ """ " *

+V

+Vi

-v*

-4-

+VU

+v.

VOL-TAJE DE SALIDA CON RESPECTO A U N A S E N A L D E E N T R A D A .

F I G U R A 5

19

""

Corno se v e 7 e l v o l t a j e de s a l i d a depende de un v o l t a j e (volta,Je de t-efet-encia de a1,imentaciktf que debe set- muy e s t a b l e para que a si mismo sean l o s valor-es en l a s a l i d a .

Para l a sef"ía1 Z , despctk de set' h t a ampl i f i cada, la salida se compar-a con cm voltaje de r e f e r e n c i a p a r a l a " d e c i s i d n " que se toma por- meclio de un comparador, si e x i s t e dato vdlido o no. Despub l a sa l i d a d e l comparadut- se conforma con c.tn monaestable cnn ctna dctr-acidn de 400 nanoseyundos, que es l a mdxima que puede dar- el monoestable.Esta seEal se toma como in ter -upc idn a l mic t -ocont t -o ladnr de in fo rmac ia7 de dato va l ido , despc tk de dada la intet-t-upci6n y de acuerdo a l prugr-ama se r e a l i z a n l a s instvucciones neqesat- ids.

Como cm dattlJ que hay q t ~ e tener. en cuenta es que el comparadat- no p~tede apepat- con pt-opiedad s i estd presente tw ida en i: !..ralqt-{iet- e x t t r % a d a . Pava resalvet. este pt-oblema, se v i 6 c h o l a a d i c i 6 1 - 1 de t - e a l i m e n t a c i d n p o s i t i v a supera el pr-oblema de1 t -u ido{ l l . Obsi t -vese qt-te l a t-ealimentacic5-1 p o s i t i v a no e l im ina el t-tt ido, pero hace que el amp l i f i cador ope rac iona l (campar-ador-) t-esponda menas a i l e

El. comparador u t i l i z a d o fue e l LM:511 . E s un c i r c u i t o que h a s i d o d i seEado y apt im izado para rend imien to super io r en l a s ap l i eac iones de detector- de n i v e l de vo l . t a je . C J n comparador debe set- r&icJa. Esto es, su 5x:I . ida debe responder- con rapidez a los cambj.os en sus rn t radas . E l cnmpat-.adot- LM33.1 es ctna buena el.eccick7 pot- sct ve t -sa t i l i dad . S u s a l i d a e s t d d i s e f i a d a para no vat- iar- entre m d s menos V s a t ? pero puede cambia.t-se con bastan te faci l . idad. De h e c h a si s e t i e n e Lwta inter-fase con un sistema c o n d i f e r e n t e s u m i n i s t t - o de v o l t a j e icomo es en nttestr-o caso), simplemente se conecta, l a s a l . i d a del nuevo suminic i t ro de voltaje a tt-av& de un t-esistcjr'; apt-apiada. (1.i

n R? SOK

I RES1 ST OR R? 1WK RESISTOR W R

12 wit. + 'F

R? 10K RESISTOR

L(

+ vr 12 VOLTS

R? 1K RESISTOR -

R? 1K

- v 12 M l t .

R? 4K

< RESISTQR RESI ST OP

'094.7 VOLT S DIOOE ZENER

R? 500 OHM RESISTOR VAR

4 . ..

5 VOLTS R? 1OOK

12 volt. R? i K RESISTOR

U? LtISll

6 I 1

m ' + v c t! 5 VOLTS

Decmmher 7. 19896hert Qf

C O N V E R T I D O R

El nombre de " in te r - fase" es un t4t-mino pat-a e s p e c i f i c a r l a f t -an tera o punto de contacto ent t -e das pat- tes de un sistema. En s is temas d ig i ta l .es con &l c.tsual.mente se hace re fe renc ia a l con jun to de puntas de rarlexih de sefiales que el s is tema o cualquier-a de sus componentes presenta al. extet- ior-. El t4t-mino " inter-conectar-" o l a f r ase ' I t - ea l i za r una i n t e r f a s e " s i g n i f i c a e n l a z a r d o s o mis componentes CJ s is temas a t r - a v k de 5 t . t ~ respec t i vos pun tos de i n t e r f a s e , de forma t a l qt-te e n t t - e e l l o s pueda t r a s f e r i r s e in.fnt-mac i &.

E l pr-oblema de i n t e t - c o n e x i b de un micropracesador t iene d o s a s p e c t o s p r i n c i p a l e s ("hat-dwat-e y so f tware I * ) Las pt-oblemas re lac ionados con l a i n te r fas t ; hat-dwat-e cons is ten en re lac iona , r l.os c i r - ~ ~ t i t n s de in te t - fase mas adecuadas, Irrtet-conectar\ los h i l o s adecuados y asegctt-at- que todas las sefíales de inter-fase tengan las c:at-ac:tet~íst ic:as elk:tr- ir :as pert inentes.

í....a vel. CK S. dad m&.: ima a 1. a que puede pt-oduc i t-se nuevos datos 13

set- aceptados pot- el d i s p n s i t i v o de entr-ada s a l i d a a menudo d i f iet -en ext t~aat-dinar iamente de la, del micrnprocesadar. En par-ticuI.at-, 10s d i s p o s i t i v o s de en t rada salida en los que e s t & impl icados movimientas mechicas opet-an a unas velocidades mucho menor-es.

S i 517.2 i n te rconec tan a un mismo micropt-ocesadot- varios d i s p o s i t i v o s de entt-ada sal ida, deben pt-ever-se medios p a r a s e l e c c i o n a r 5610 un d i s p o s i t i v c en el. mamento de e f e c t u a r s e l a opet-acidm de en t rada salida, a5.i se prever-* c o n f l i c t o s en el. t-tsn d e l bus de l s is tema.

Las considerac i rmes precedentes imp I i can que l o s c i vcu i tos de i n t e r f a s e de entt-add salida deben r - e a l . i z a r l a s s i g u i e n t e s f unt i anes:

a ) Gmvet-s i& de datas. bi S l n c r o n i z a c i h . ci s e l . e c c i b d e l d i s p o s i t i v o .

La convet-si.& de datos se r e f i e r e a l a c o p l a d o de las c a t - a c t e r l s t i c a s f í s i c a s y l 4 i c a s de l a s sef'íales de datos empleados pot- e l d i s p o s i t i v o de E/S a l a s empleadak p o r el bus del siSStema. Esta i n c l u y e una conver -s ih de datos ser- ie ( b i t a biti u t i l i z a d o pot- a1.gunrx d i s p o s i t i v o s de E / S y los f at-matas pat -a le lo

ipalahr-a a palabt-a! usados pat- l a mayc!,r\ía de mict-oprocesadores. CONVERTIDOR RAS.

La f i g 7 es un esquema de ttn canvet- t idor de 8 b i t s de al. t a vel.oc:itrfad par-a. p t -op ts i t as generaJ.es.Pat-a a l c a n z a r a l t a s v e l . o c i d a d ~ s de muestt-eo de mas de 2(Xlc : ) (~ tC) muestras pat- segunda se log r a \..[ti I izando convert idat-es que usan l a t k n i c a 1 lamada "de aproxima- c iones sucesivas" )I

01 : igual que e l c o n v e r t i d a t - cantadat- de t-ampa b ina t - ia , es te A/D tambien incot-.pot-a un D / A en b u c l e de t -eal imentacibn? pera s u s t i t u y e las contador-es pot- un SAF: espec ia l ( "Succes ive

Approximat ion Register- ' I , Regist t -o de Aproximacianes sucesivas!.

I n i c i a l m e n t e , la salida de SAR y D/A canexibn mutua estdn a un n i v e l cet-o. Despu& de un p u l s a de conversic% de arranque, el SAR a c t i v a l o s b i t s d e l U / A uno cada vez, comenzando pot- el m s b ( b i t mds s i y n i f i c a t i v u f U medida que 5e a c t i v a cada h i t , el compat-adc~t- de una s a l i d a i n d i c a n d o que l a sef5al de entrada es mds grande o mA-3 pequef'ía , en amp1 i t u d que l a sal i d a d e l D/A, S i l a sa l . ida D / A es mds grande que l a sef'íai de entrada un cet-a se pone en e5;te h i t par*ticul&ar-. S i es menor- qt1.e l a se%l de entrada, pondr-d ese b i . k en una. E l t-egistt-a P,E desplaza si.tcesivamente hacia e l c ; i g u i e n t e hit menas s i g n i f i c : a t i v a y r -pa l iza %a misma prueba. IJna vez que tadns las h i t s d e l D / A se hayan probado, e l cic:la de convet-siCX7 e s t & c : :nmple ta , En opoc;icidn a l o s 256 p c r l s o s de r e l o j del m&tadn de cantador- binar-io, el pet-iodo de convet-sick completa dat-A solamente €3 c ic: los de t-e1o.j.

L-os c a n v e r t i d a r e s t a r n b i b se c a r a c t e r i z a n p(at- su t -esa lc tc ih . Es ta se m i d e en b i t s e indica e l t a m a w de l a p a l a b r a a l a s a l i d a de l conve r t i do t - . A s i , un tonvet- t idot- de 8 b i t s ( 1 b y t e ) de t-ec.olucidn genera ctn nrfmet-a entt-e (3 y .Ld~~ para rada voltaaje d e n t r o d e l i n t e r v a l o pet-mi t idn ; uno de lC) b i t s ? entt-e O y 1023, e t c . Es obv io que entr-e mayot. es l a t-esoIt..tcibn, tarnbi4n es mAs grande la exac t i t ud con l a qt-te se d e f i n e l a p u s i c i 6 n d e l punta de i n c i d e n c i a d e l f o t b saht-e el c r i s t a l d e t e c t o r - . S i n embat-go, En v i s t a de 1.a r-esolctcidn relat ivamente ha.ja de 1. os detector-es de f.as c h a r a s d e c e n t e l l e o , l a c1.tal. es de 1 a 2:': del. dii lmetro del c:t-istal., puede hastat-. con que l a t"k?Scilk.l.ci &7 d e l canver t ido t - sea de 8 h i t s , la qt-te curt-esponde a una r-esolctc:i¿m cercana de On5% del . d iknet tw del c:t-istal.

TCC

-r I C

-r I C

ESQUEMA DE UN CONVERTIDOR DE 8 BITS DE ALTA VELOCIDAD PARA PRoPUSiTUS GENERALES,

[ F I G U R A 7

24

E l son :

I"

"

"

7

M I C R O C O N T R O L A D O R

c o n t r o l a d o r uti 1 i r a d n es el 8031. algl tnas cat-ac ter-1st icas

Cpir de R b i t s opt imizada pat-a cnntt-al . b4t::: espacio de d i t -ecc : ih de memoria de pt-ogt-ama. 641:: espac::ia de d i t ' e c t i h de memoria de datos. 128 B y t e s en "chip" de Ram inter-na de datns. 32 B id i t -ecc iana les e i n d i v i d u a l e s l i n e a s de entt-ada salida. Dos de I & bits t imet-/contadat-es. b Fuentes /5 Vector- estt-uct~tt-as de inter-t-trpci6n cran d o s n i v e l e s de pt- int- idad. I n t e r n a t-elo j nsci ladot-.

Comn se muestra en es ta figttt-a 7 a cada intertwpci&? es asignada una locral idad f i j a en el mapa de memnt-ia de pt-ogt-ama. Cuando e x i s t e n causas de intet-t-upcidm l a cpu s a l t a a esas loca i idades donde comienza l a e jecuc i6n del. servicio de s u b r u t i n a . La intet-t-ctpcih externa (que podt- la set- c u a l q u i e r evento f isiolc5gica n ya sea l.a in fo t -mac ib l de da to vA l ido) , es as ignada a l a lacal iza-- c i k l r:K)t:t3H. Si l a i n te r t -upc ik i ex te t -na cet-o viene siendo usada el. s e r v i c i o d e subt-utina cornenzarA exactamente en l a l o c a l i z a c i h t:)tS03H. Hay que aclarar que despu& de occrt-t-ida una 11. amada de subt-t..rt:i.na el contador t*egt-esat-A a la posic:ibl donde fue l lamada la sctbt-cttina.

S i l a i n te r - t -upc ib l no va h a ser u t i l i z a d a , e s t a lacalizaci6n de set-viczia es d i s p o n i b l e coma memot-ia de pt-ogt-ama de p t - o p k i t o genera l

L.a localizaci6n de set-vicio de s u b r u t i n a t i e n e 1.m espacio de 8 by te , de i n te rva lo :

- 00C13l-l Para intet-t-upc i6n cet-o. - OOCtbH Fat-a t i m e t - / c o n tador- cet-o. - 1Xi13H Para intet-t-ttpcibn uno. - W I b H Para t imet- /contador uno, etc.

Addresa

- OEf f l o w n . O W H

81H

I . . . ._." "

E S P A C I O DE PIENORIA P A R A S E R V I C I O Df SUBRUTINA .VIAGRA!lA DE T I E N P O S DE 50-31

27

S i una in tet - t -upc ih es cot - ta , &ta puede t -es id i t - completamente con las €3 b y t e de in te t -va lo . Una instt-t-tccidrt de s e r v i c i o de subrut ina que sea mas l a r g a que e l in ter -va lo de €3 b y t e puede t-eal izat- un s e r v i c i o de subt-ntiria lar-go haciendo que se u t i l i c e l a i n s t t - u c c i h " j u m p " .

L-a lectctt-a. de l a memoria ex te rna ept-am, u t i l i z a l a semi de psen. Fsen es no a c t i v a p a r a progt-ama de " f e t c h " i n t e r n o .

L a figut-a mctestt-a la con f i g u r a c i h p a r a l a e j e c u r i b de memoria ex te rna de pt-ngt-ama. Note que las I & l i n e a s de en t rada s a l i d a (por-?; 0 y p a r t 2 ) est* dedicadas clut-ante l a e j e c u c i h de memnt-ia de prngr-ama extet-na. E l p u e v t o ( 3 .;irve como mu1 t i p l e x a d o p a r a el. br..ts ele dir-ecc:ianes y de dakos.

Tenienda en cuenta esta ranf iyut-acidn se t-ealizat-on unas pt-uetnas pat-a mod i f i cac iones en las que, s i se decide cambiar.. l a metnot-ia epr-am pot- ttna memaria RAM e s t 6 t i c a l a pr-imet-a que se debe hacer- es e v i k a t - c o n f l i c t a s cuando se qu ie re cat-gar e l pt-oqt-ama de l a memot-ia RAM. & Q u i & cat-ya e l pt-ogt-ama'? S i se e s t i pensanda en una inter\fase con una computadot-a se puede hacer- q\.te la computadora al. i n i c i a r - l a e j e c u c i h d e l pt-ogr-ama que pot- de-" L.. 1 t .\ a l g a le llamar-emos captura cat-ge el pt-ogt-ama .

Se instalar-& este programa en l a memoria RAM e s t i t i c a y crmo se d i j o queremos e v i t a r c o n f l i c t o s . G&o s e e v i t a n e s t o s c o n f l i c - tos" ,,

lJna fat-ma de evitar- los c o n f l i c t o s es co lorando al contro ladat- en el estado de "ReSet" CJ inter-rumptdo clno puede pensar- que en 1 . m estado intet-t-umF:!ido na e x i s t e nada pet-o cuando a l controladar- ESE

l e pone en es te es tado l a s 32 l i n e a s de en t rada y s a l i d a se co locan en estado a l t a c:cm l o que se pt-rsiet-on ctncfs "bu f fe t - " pa ra ev i t a t - e s t e p t-ob l ema -

Las ptwebas se real izaran con una memoria ept-om. Es ta fue p o s i b l e pot- tenet- la misma canfigt.tt-ac:ih !en patas) una memoria d e ept-om ( 2 7 3 2 de 4. l.::Ir!yte3 y ttna memot-ia e s t i t i c a ( A l l 6 de 2 C::byte).

Ktm e s t o se l a g t - 6 c :o t - t -eguir algunas et-twt-es de canexic5n y tambik-r pet-mit i6 vev. q u e si se desea dejar- un pr-ogt-ama f i j o en una memoria eprom es p a s i b l e o, s i n e c e s i t a set- cambiante el pt-uqt-ama s6la tenga que cambiar-, l a memoria ept-om p a r [ma e s t i t i c a o viceversa.

La con f ig l . r t -ac ih de la memnt-ia d e datos se muestt-a en l a figura 1. l. (es ta t en iendo en cuenta las "bu f fe t - " , cuandi:, e l corti;t-olador. es puesto en estada de "Reset") (I

28

E s t o pet-mitic5 pensat- en u t i l i z a r l a seKal RD del contraladat- para t o m a r - Ins datas del . c::anvet-tidot- y con la sef'íal de W R c:ctl.ocat- el. datu en 1.a memat-ia RL.!ffet-, 1.a cual t iene capacidad hasta b4k b y t e .

Cuandct 3.a cnmputadat-a ha sido "infat-mada" par - el cnntt-aladar que las dakas est& listos a ya sea que &ita desee hacer una intet-t-upcih pat-a cat-gat- infot-macibt en l a memot-ia Buffet- l a sefía1 de habi 1 i t a c i h 5 e t - A Rf) d u la camputadat-a

* . .. " -

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. . 27-4

P R a O ( G A : V A

CUNFIGURACION PARA LA EJECUGIUN DE MEMORIA EXTERNA DE PROGRAMA, -

30

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5

PRUEBA DEL.. AMPL I F' I CADOR PROGRAMABLE i 'I I N I C I O 12 DE JUL-IO /'39

? CORREC:CION : 1.3 DE SULIO/E39 'I

1

9 PROCED I M S E N ' T C I DE ATENC S O N DE I NTERRUF'C I OM

MOV A,R1 ;MUEVE ACC L O QUE T I E N E EL REGISTRO MUL.. AB ; M U L T I P L I C A EL ACC F'OR 2 M I W E #OZH ;GUARDA QTF:A VEZ UN 2 EN ACC E CJNE A y #8r:IH, S I G U E ; COMPARA PARA NU HABIL-'TAR LATCH

,JNX CENT I NtJA ; KQMPARA S I ACC E S .:::::. DE CERO MOV A #O 1 W ;CARGA CITFIA VEZ UN 1.

MUV A 7 : 1St :m-l ; S I S I CARGA E N ACC CON CERO

CALL. SACAP1 ;L-L.AMA SACAR F'OR PURTO 1 E ..r .~

;CARGA REGISTh'Cf CON L O . DEL ACC ;CARGA Al... PURTO J CON ACC ; DESAHAE I L I TA LATCH

; HAH 11- I T A L A T C H ; REGRESO DE INTERRUPCION

7

f PROGRAM& F'R I NC: I P A L

8

A C O P L A M I E N T O

E l s i g u i e n t e diagr-ama de bloques, muestr-a como se unir-& la etapa antet - iar con la computadot-a, ( f i g . l l j .

Necesitamos dos r-egistt-os para las direc:ciones a l t a y b a j a del. 6031. y ademis se nec:esI.tan dos t - e g i s t t - ~ x pa ra s a l i d a y entt-ada de datos es to put- que se a c t i v a l a sal . ida con 147 de l a cowputadnt-a y el. de ent rada ED de l a r:ampt.ttatratr-a y u n 50. t-egistrc:, pava que tenga el contr-o1 del proresn.

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v c w A-

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v c P - o1 1

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C O N C L U S I O N E S

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3 W I P B