Analysis and FPGA implementation of a single-Bit two-step look-ahead ΔΣ Modulator

Ορφανός, Θανάσης; Orfanos, Thanasis

dc.contributor.author	Ορφανός, Θανάσης	el
dc.contributor.author	Orfanos, Thanasis	en
dc.date.accessioned	2016-04-08T06:51:17Z
dc.date.available	2016-04-08T06:51:17Z
dc.date.issued	2016-04-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42338
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.10213
dc.rights	Default License
dc.subject	ΔΣ	el
dc.subject	ΣΔ	el
dc.subject	Υλοποίηση ΔΣ διαμορφωτή	el
dc.subject	Διαμορφωτής	el
dc.subject	Πλακέτα	el
dc.subject	CIDF	en
dc.subject	Modulator	en
dc.subject	MSLA	en
dc.subject	Fpga	en
dc.subject	Bit-width	en
dc.title	Analysis and FPGA implementation of a single-Bit two-step look-ahead ΔΣ Modulator	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Digital electronics--Congresses	en
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2009123376
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-15
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάμε έναν single bit Digital to Digital Converter (DD) . Το σήμα εισόδου του είναι ένα ψηφιακό σήμα, μια ακολουθία αποτελούμενη από πολλά bits ενώ στην έξοδο του το σήμα αυτό απεικονίζεται από μία ακολουθία των ενός μόλις bit, {+1, −1}. Το κέρδος απ αυτή τη διαμόρφωση του σήματος είναι στη γραμμικότητα που προσδίδει η έξοδος {+1, −1}, επιτρέποντας μας έτσι να παραλείψουμε τον multi-bit Digital to Analog Converter (DAC). Η ανάκτηση του αρχικού σήματος μπορεί να γίνει μόνο με ένα Lowpass Filter. Καθώς οι multi-bit DAC έχουν εξ ορισμού πολλά επίπεδα κβαντισμού, οι όποιες ατέλειες στο αναλογικό μέρος (πυκνωτές,αντιστάσεις) θα αλλοιώσουν την τιμή των επιπέδων εισαγάγοντας μη γραμμικά φαινόμενα και επιβαρύνοντας κατ΄ αυτόν τον τρόπο τον διαμορφωτή. Ωστόσο με μόλις δύο επίπεδα κβαντισμού το σφάλμα στην αναπαράσταση του σήματος θα είναι πολύ μεγάλο. Για την αντιστάθμιση του υψηλού σφάλματος απαιτείται πολύ υψηλή ταχύτητα δειγματοληψίας. Για την υλοποίηση του ΔΣ διαμορφωτή δεν χρησιμοποιείται κάποια ευρέως διαδεδομένη τοπολογία αλλά ο Multi-Step Look-Ahead (MSLA) ΔΣ διαμορφωτής, μία νέα πρόταση του διδακτορικού φοιτητή Χάρη Μπασέτα και του επιβλέποντα καθηγητή κ. Σωτηριάδη. Η διαφορά με τον συμβατικό ΔΣ είναι ότι ο υπολογισμός της εξόδου {+1, −1} προκύπτει απ την ελαχιστοποιήση μιας συναρτησης κόστους κοιτώντας βήματα μπροστά. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται ο MSLA για δύο βήματα μπροστά. Επίσης παρουσιάζεται η βέλτιστη δομή για την εφαρμογή αυτού του διαμορφωτή καθώς επίσης γίνεται και μια εκτενής ανάλυση για τον υπολογισμό του αριθμού των bits για κάθε σήμα ώστε η εφαρμογή του σε πραγματικό κύκλωμα να είναι αποδοτική. Τέλος υλοποιήσαμε τον συγκεκριμένο ΔΣ διαμορφωτή πάνω σε fpga και στον αναλυτή φάσματος είδαμε τα αποτέλεσματα.	el
heal.abstract	In this paper we study a single bit ΔΣ Digital to Digital Converter (DD). Its input is a digital signal, a sequence consisting of many bits while in its output this signal is depicted from a sequence of one just bit, {+1, −1}. The gain from this signal modulation is the given linearity from the output {+1, −1}, allowing us to forget the multi-bit Digital to Analog Converter (DAC). Recovery of the original signal can be done with just a lowpass ﬁlter. As multi-bit DAC by deﬁnition consists of many quantization levels, any imperfections in the analog part (capacitors, resistors) will aﬀect the value of the levels entering nonlinear phenomena and attributing in this way the modulator. However with just two quantization levels, the error in the signal representation will be very large. To oﬀset the high error is required very high sampling rate. For the implementation of the ΔΣ modulator is not used any widespread topology but the Multi-Step Look-Ahead (MSLA) ΔΣ modulator, a new proposal by the PhD student Charis Basetas and the assistant prof. Paul-Peter Sotiriadi. The diﬀerence to conventional ΔΣ is that the calculation of output {+1, −1} results from the minimization of a cost function looking steps ahead. This paper examines the MSLA for two steps ahead. Also shows the optimal architecture for the implementation of this modulator and also a comprehensive analysis is made for the calculation of the number of bits for each signal in order to its application in real circuit to be eﬃcient. Finally we implemented the speciﬁc ΔΣ modulator on fpga and we observed the results in the spectrum analyzer.	en
heal.advisorName	Σωτηριάδης, Παύλος-Πέτρος	el
heal.advisorName	Μπασέτας, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Σωτηριάδης, Παυλος-Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Παναγόπουλος, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Πεκμεστζή, Κιαμάλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Επικοινωνιών, Ηλεκτρονικής και Συστημάτων Πληροφορικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	57 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true