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  <name>Entendiendo las Graficas de Polos y Ceros en el Plano-Z</name>
  
  <metadata>
  <md:version>2.8</md:version>
  <md:created>2005/08/01 16:22:49.439 GMT-5</md:created>
  <md:revised>2005/08/02 23:54:19.887 GMT-5</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="mjhaag">
      <md:firstname>Michael</md:firstname>
      
      <md:surname>Haag</md:surname>
      <md:email>mjhaag@rice.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="erikaj">
      <md:firstname>Erika</md:firstname>
      <md:othername>Sarait</md:othername>
      <md:surname>Jackson</md:surname>
      <md:email>erikaj@utep.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="fpmeza">
      <md:firstname>Fara</md:firstname>
      <md:othername>P.</md:othername>
      <md:surname>Meza</md:surname>
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    </md:author>
  </md:authorlist>

  <md:maintainerlist>
    <md:maintainer id="erikaj">
      <md:firstname>Erika</md:firstname>
      <md:othername>Sarait</md:othername>
      <md:surname>Jackson</md:surname>
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    <md:maintainer id="fpmeza">
      <md:firstname>Fara</md:firstname>
      <md:othername>P.</md:othername>
      <md:surname>Meza</md:surname>
      <md:email>fpmeza@utep.edu</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>cero</md:keyword>
    <md:keyword>complejo</md:keyword>
    <md:keyword>plano-z</md:keyword>
    <md:keyword>polo</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>Aqui veremos la relacion entre la transformada-z y el plano complejo. especificamente, la creacion de graficas de polos/ceros y algunas de sus propiedades.</md:abstract>
</metadata>

  <content>

    <section id="definition">
      <name>Introducción a los Polos y Ceros de la Trasformada-z</name>
      
      <para id="intro">

Después de encontrar la transformada-z del sistema, uno puede usar la información del polinomio para representar la función gráficamente y así observar sus características. La transformada-z tendrá la siguiente estructura, basada en las <cnxn document="m12960" strength="8">funciones racionales</cnxn>:
	
	
	<equation id="tf">   
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">X</m:ci><m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
    	 	<m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">P</m:ci><m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">Q</m:ci><m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
      </para>       
      
      <para id="intro2">
	Los dos polinomios, <m:math><m:apply><m:ci type="fn">P</m:ci><m:ci>z</m:ci></m:apply></m:math> y
	<m:math><m:apply><m:ci type="fn">Q</m:ci><m:ci>z</m:ci></m:apply></m:math>, nos dejan encontrar los <cnxn document="m12963" strength="8">polos y ceros</cnxn> de la transformada-z.



	<definition id="z_def">
  	  <term>ceros</term>
  	  <meaning>valor(es) de<m:math><m:ci>z</m:ci></m:math> donde
	    <m:math><m:apply><m:eq/>
		<m:apply><m:ci type="fn">P</m:ci><m:ci>z</m:ci></m:apply>
		<m:apply><m:cn>0</m:cn></m:apply></m:apply>
	    </m:math>.</meaning>
	  <meaning>

Las frecuencias complejas que hacen que la ganancia de la función de transferencia del filtro sea cero.
	    </meaning>
  	</definition>

	<definition id="p_def">
  	  <term>polos</term>
  	  <meaning>valor(es) de <m:math><m:ci>z</m:ci></m:math> donde
	    <m:math><m:apply><m:eq/>
		<m:apply><m:ci type="fn">Q</m:ci><m:ci>z</m:ci></m:apply>
		<m:apply><m:cn>0</m:cn></m:apply></m:apply>
	    </m:math>.</meaning>
	  <meaning>
	   Las frecuencias complejas que hacen que la ganancia de la función de transferencia del filtro sea infinita.</meaning>
  	</definition>
      </para>
      
      <example id="eg1">
        <para id="eg1-1">
	 Esta es la función de transferencia con polos y ceros.
	  
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci><m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>3</m:cn>
		      <m:cn>4</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
      	</para>   
	
	<para id="eg1-2">
	Los ceros son:
	  <m:math>
	    <m:set>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:cn>1</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:set>
 	  </m:math>
	</para>

	<para id="eg1-3">
	  Los polos son: 
	  <m:math>
	    <m:set>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>3</m:cn>
		  <m:cn>4</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:set>
 	  </m:math>
	</para>
      </example>

    </section>

    <section id="zplane">
      <name>El Plano-z</name>

      <para id="graph">
	Después de encontrar los polos y ceros de una trasformada-z, se pueden graficar en el plano-z. El plano-z es un plano complejo con ejes reales e imaginarios para la variable compleja de 
	<m:math><m:ci>z</m:ci></m:math>. La posición del plano complejo es dada por
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:times/>
	    <m:ci>r</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:exp/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci>θ</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>	
	</m:math>

	y el ángulo se da del lado positive del eje real del plano y se escribe <m:math><m:ci>θ</m:ci></m:math>.  Al graficar los polos y ceros, los polos son mostrados con "x" y los ceros con "o".  La siguiente figura muestra el plano-z, así como  algunos ejemplos de como graficar polos y ceros en algún lugar particular en el plano.
      </para>

      <figure id="zplanepic">
	<name>Plano-Z</name>
	<media type="image/jpeg" src="zplane.jpg"/>
      </figure>

    </section>

    <section id="examples">
      <name>Ejemplos de Graficas de Polos y Ceros</name>

      <para id="eg_intro">
	Esta sección contiene ejemplos de como encontrar polos y ceros de una función de transferencia y el como graficarlos en el plano-z.
      </para>
      
      <example id="eg2">
	<name> Grafica Simple de Polos y Ceros</name>
	<para id="eg2-1">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci><m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:ci>z</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>3</m:cn>
		      <m:cn>4</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
        </para>
	
	<para id="eg2-2">
	  Los ceros son: 
	  <m:math>
	    <m:set>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:set>
 	  </m:math>
	</para>

	<para id="eg2-3">
	  Los polos son: 
	  <m:math>
	    <m:set>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>3</m:cn>
		  <m:cn>4</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:set>
 	  </m:math>
	</para>

	<figure id="pz_eg2">
	  <name>Graficas de Polos y Ceros</name>
	  <media type="image/jpeg" src="zp_eg1.jpg"/>
	  <caption>
Usando los ceros y polos de la funcion de transferencia, un cero es graficado a el valor cero y los dos polos se colocan en
	    
	    <m:math><m:apply><m:divide/><m:cn>1</m:cn><m:cn>2</m:cn></m:apply></m:math>
	    y
	    <m:math><m:apply><m:minus/><m:apply><m:divide/><m:cn>3</m:cn><m:cn>4</m:cn></m:apply></m:apply></m:math>
	  </caption>
        </figure>
      </example>


      <example id="eg3">
	<name>Grafica Compleja de Polos y Ceros</name>
	<para id="eg3-1">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci><m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	      
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:imaginaryi/>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:imaginaryi/>
		  </m:apply>		  
		</m:apply>

		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:apply>			
			<m:divide/>
			<m:cn>1</m:cn>
			<m:cn>2</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:divide/>
			  <m:cn>1</m:cn>
			  <m:cn>2</m:cn>
			</m:apply>
			<m:imaginaryi/>
		      </m:apply>			  
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:plus/>
		      <m:apply>
			<m:divide/>
			<m:cn>1</m:cn>
			<m:cn>2</m:cn>				   
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:divide/>
			  <m:cn>1</m:cn>
			  <m:cn>2</m:cn>
			</m:apply>
			<m:imaginaryi/>
			
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
        </para>
	

	<para id="eg3-2">
	  Los ceros son: 
	  <m:math>
	    <m:set>
	      <m:imaginaryi/>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:imaginaryi/>
	      </m:apply>
	    </m:set>
 	  </m:math>
	</para>

	<para id="eg3-3">
	  Los polos son: 
	  <m:math>
	    <m:set>
	      <m:apply><m:minus/><m:cn>1</m:cn></m:apply>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>  
	    </m:set>
 	  </m:math>
	</para>

	<figure id="pz_eg3">
	  <name>Graficas de Polos y Ceros</name>
	  <media type="image/jpeg" src="zp_eg2.jpg"/>
	  <caption>

Usando los ceros y polos de la funcion de transferencia, los ceros son graficados en
	    
	    <m:math><m:apply><m:ci><m:mo>±</m:mo></m:ci><m:imaginaryi/>
	      </m:apply></m:math>,
los polos son colocados en
	    
	    <m:math><m:apply><m:minus/><m:cn>1</m:cn></m:apply></m:math>,
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>

	    y
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </caption>
	</figure>

      </example>

      <para id="pz_matlab">

<emphasis>MATLAB</emphasis>- si se usa este programa, entonces usted podrá usar funciones que crean este tipo de graficas rápidamente. Abajo se muestra un programa que grafica polos y ceros del ejemplo anterior.

      </para>

      <code type="block" id="pzplot">
	<![CDATA[
	% Set up vector for zeros
	z = [j ; -j];

	% Set up vector for poles
	p = [-1 ; .5+.5j ; .5-.5j];

	figure(1);
	zplane(z,p);
	title('Pole/Zero Plot for Complex Pole/Zero Plot Example');
	]]>
      </code>
    </section>


    <section id="roc">
      <name>Graficas de Polos y Ceros y la Región de Convergencia</name>
      
      <para id="roc_intro">

La región de convergencia (ROC) para <m:math><m:apply><m:ci type="fn">X</m:ci><m:ci>z</m:ci></m:apply></m:math> en el plano-z de puede determinar de la grafica de polos y ceros. Aunque varias ROC pueden existir, donde cada una corresponde a una respuesta al impulse diferente, existen opciones que son mas practicas. Un ROC se puede escoger para hacer la función de transferencia causal y/o estable dependiendo de la grafica de polos y ceros.

	<list id="roc_l">
  	  <name>Propiedades de Filtro Sacadas de la ROC</name>
  	  <item>
Si la ROC se extiende hacia afuera desde su ultimo polo, entonces el sistema es <term>causal</term>.</item>
  	  <item>
Si la ROC incluye el círculo unitario, entonces el sistema es <term>estable</term>.</item>
	</list>

	La siguiente grafica es un posible ROC para la transformada-z del ejemplo <cnxn target="eg2" strength="8">grafica simple de polos y ceros</cnxn> la región mostrada indica la ROC elegida para el filtro. Podemos inferior que el filtro será causal y estable ya que tiene las propiedades mencionadas anteriormente.
      </para>

      <example id="eg_roc">
	<para id="egroc">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci><m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:ci>z</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>3</m:cn>
		      <m:cn>4</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</para>
	
	<figure id="pz_roc">
	  <name>La región de convergencia para la grafica de polos y ceros</name>
	  <media type="image/jpeg" src="zp_roc.jpg"/>
	  <caption>
La area representa la ROC para la funcion de transferencia. 
	   
	  </caption>
        </figure>

      </example>

    </section>

    <section id="freq">
      <name>Respuesta de Frecuencia y el Plano-Z</name>

      <para id="zp_freq">
La razón por lo cual es importante el entender y crear las graficas de polos y ceros es su habilidad de ayudar en el diseño de filtros. Basado en la locación de los polos y ceros, la respuesta de la magnitud del filtro se puede comprender. Al empezar con este tipo de grafica, uno puede diseñar un filtro y obtener su función de transferencia fácilmente. Vea esta <cnxn document="m10548" strength="9">sección</cnxn> para obtener información sobre la relación de la grafica de polos y ceros con la respuesta de frecuencia.

      </para>

    </section>

  </content>  
</document>
