Analog-digital mixed-signal VLSI modules for audio signal processing applications
Ses bandı sinyal işleme uygulamaları için analog-sayısal karışık-sinyal tümdevre modülleri
- Tez No: 75885
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Çok Büyük Ölçekli Tümleşim (ÇBÖT), Karışık-sinyal Tümdevre Tasannu, Sayısal Süzgeç, Uygulamaya Özel Tümdevre (UÖTD), Fonksiyonel süzgeç derleyicisi, Verilog Donanım Tanımlama Dili (VerilogHDL), Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT). VI, Very Large Scale Integration (VLSI), Mixed-Signal VLSI Design, Digital Filters, Application Specific Integrated Circuit (ASIC), Functional Filter Compiler, Verilog Hardware Description Language (VerilogHDL). IV
- Yıl: 1998
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 203
Özet
ÖZ SES BANDI SİNYAL İŞLEME UYGULAMALARI İÇİN ANALOG-SAYISAL KARIŞIK-SİNYAL TÜMDEVRE MODÜLLERİ Eminoğlu, Selim Yüksek Lisans, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Tayfun Akın Eylül 1998, 179 sayfa Elektronik sistemlerin tek bir silikon yonga üzerinde tümleştirmeleri düşük üretim maliyetleri, minyatür cihaz boyutları, ve artan fonksiyonları dolayısı ile gün geçtikçe daha popüler olmaktadır. Bu tez, ses-bandı sinyal işleme ve alçak-frekans haberleşme uygulamalarında sıklıkla kulanılan modüllerin tasarlanmasını ve bir hücre kütüphanesinin oluşturulmasını bildirmektedir. Buna ek olarak, karmaşık sayısal filtereleri minimum alanda sentezleyebilen fonksiyonel bir bit-seri süzgeç derleyeciyicisine dayanan yeni bir Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT) ortamım bildirmektedir. Bahsedilen modüller üç farklı teknikle tasarlanmışlardır: 1) sırf analog; 2) sırf sayısal; ve 3) analog-sayısal karışık sinyal tekniği. Hücre kütüphanesindeki analog modüller hem aktif-RC hem de anahtarlamalı kapasite (SC) teknikleri kullanılarak yapılmış olup çeşitli yükselteçleri ve filtreleri içermektedir. Bunlar, 6. dereceden bir Sallen-Key alacak geçiren filtre, ikinci dereceden Tow-Thomas bikuad devresine dayanan bir SC ön- vurgulama devresi, ve 300 Hz SC bir yüksek geçiren ses süzgeç devresinden oluşmaktadır.Sayısal bloklar az alan kaplayan, çeşitli, bit-seri, sonsuz empals tepke ve sonlu empals tepke sayısal süzgeçlerden oluşmaktadır. Örnek olarak 300 Hz yüksek- geçiren süzgeç, 3000 Hz alçak geçiren süzgeç, 11 kHz alçak geçiren süzgeç, ve ön- vurgulma ve ard-vurgulama süzgeçleri gösterilebilir. Karışık-sinyal modülleri ise aşırı-örneklemeli analog/sayısal (A/S) ve sayısal analog (S/A) veri çeviricilerinden oluşmaktadir. A/S veri çeviricisi bir 1 MHz 2. dereceden 2-seviyeli analog bir delta-sigma modülatörden ve bu devreye seri bağlanmış bir sayısal 3. dereceden sine tipinde bir desimatör süzgecinden oluşmaktadır. S/A çevirici ise 1 MHz 2. dereceden 5-seviyeli sayısal bir delta-sigma modülatörden oluşmaktadır ve 6. derecen analog alçak geçiren bir süzgeç ile seri bağlanmıştır. Geliştirilen BDT ortamı sıklıkla kullanılan bir tüm devre tasarım programı olan CADENCE ile bir matematiksel analiz programi olan MATLAB'ı entegre etmektedir. Ayrıca, bu ortamda kullanılan BITMAP adındaki fonksiyonel filtre derleyicisi VerilogHDL çıktı verebilmektedir. Gelişitirilen çok amaçlı hücre kütüphanesi ve entegre BDT, rahatlıkla birçok alçak-frekans haberleşme ve ses-bandı sinyal işleme uygulamalarında kullanılabilir. Örnek olarak, 150.000 transistor içeren, 0.7 um CMOS teknoljisi ile 81 mm2 alanda üretilen, ve tek bir 5 V besleme gerilimi ile çalışan ticari bir karışık-sinyal ses işleme UÖTD yongası gösterilebilir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT ANALOG-DIGITAL MIXED-SIGNAL VLSI MODULES FOR AUDIO BAND SIGNAL PROCESSING APPLICATIONS Eminoğlu, Selim M.Sc, Department of Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Asst. Prof. Dr. Tayfun Akın September 1998, 179 pages Integration of electronic systems on a single silicon chip is getting more and more popular due to its distinct advantages, such as low production cost, reduced device sizes, and increased functionality. This thesis reports the design and implementation of commonly used circuit modules constituting a custom cell library that can be used to integrate complete systems for base-band telecommunications and audio-band signal processing applications. In addition, it reports a new integrated CAD environment based on a functional bit-serial filter compiler, which can synthesize complex digital filters in minimum areas. The modules are implemented in three techniques: 1) pure analog; 2) pure digital; and 3) analog-digital mixed-signal design techniques. Analog modules include various amplifiers and filters designed using both active-RC and switched capacitor (SC) design techniques, such as a 6th order Sallen-Key low-pass filter, a SC pre-emphasis filter based on the Tow-Thomas 2nd order biquad, and a 300 Hz SC high-pass audio filter. iiiDigital modules include various area-efficient bit-serial Infinite Impulse Response (IIR) and Finite Impulse Response (FIR) digital filters, such as a 300 Hz IIR high-pass audio filter, a 3000 Hz IIR low-pass audio filter, an 1 1 kHz FIR low- pass data filter, and IIR pre-emphasis and de-emphasis filters. Mixed-signal modules include oversampling A/D and D/A converters. The A/D converter is composed of a 1MHz 2n order 2-level analog delta-sigma modulator in cascade with a 3rd order sine type decimation filter. The D/A converter is composed of a 1 MHz 2nd order digital delta-sigma modulator with a 5-level coarse D/A in cascade with the 6th order low-pass filter. The developed CAD environment integrates a commonly used IC design tool (CADENCE), a mathematical analysis tool (MATLAB), and a custom developed functional filter compiler program (BITMAP) with VerilogHDL output capability. The generic cell library and the CAD environment can easily be used for VLSI integration of many base-band telecommunications and signal processing systems. Such a commercial ASIC chip has been developed, and it contains 150 K transistors, occupies an 81 mm2 area in a 0.7 urn CMOS process, and operates from a single 5V supply.
Benzer Tezler
- An enhanced multi-objective evolutionary algorithm (MOEA/D-DE) for the applications of analog sizing with both W/L and a novel operating point driven (OPD) based methods
Analog devrelerin transistör boyutlarının belirlenmesi amacıyla kullanılan W/L ve OPD yöntemlerini içeren geliştirilmiş çok objektifli evrimsel algoritma
MURAT PAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNHAN DÜNDAR
- FGMOS transistor kullanılması ile analog devre tasarımında yeni olanaklar
New possibilities in analog circuit design by using FGMOS transistors
SİNEM KELEŞ
Doktora
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HULUSİ HAKAN KUNTMAN
- DynapSIM: a fast, optimizable, and mismatch aware mixed-signal neuromorphic chip simulator
DynapSIM: hızlı, optimize edilebilir ve uyuşmazlık duyarlı karma sinyalli nöromorfik çip simülatörü
UĞURCAN ÇAKAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKAY ULUSOY
- Statistical design and yield enhancement of low voltage cmos VLSI circuits
Düşük gerilimli analog VLSI devrelerin istatistiksel tasarımı
TUNA B. TARIM
Doktora
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. H. HAKAN KUNTMAN
- Kapasitif eşik lojiği temelli analog sayısal çevirici
A Capacitive thres hold logic based analog to digital converter
BİLGE BAYRAKÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURAN LEBLEBİCİ