Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe delta-sigma zaimplementowane w układach programowalnych FPGA VIRTEX-4

• Autorzy: Radomski T. , Pełka R.

Warianty tytułu

EN

Delta-sigma analogue-to-digital and digital-to-analogue converters implemented in FPGA VIRTEX-4

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano wybrane architektury modulatorów delta-sigma, które zostały wykorzystane i przetestowane w przetwornikach analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych. Dokonano implementacji przetworników C/A pierwszego i drugiego rzędu oraz A/C pierwszego rzędu w układzie programowalnym FPGA. Do badań wykorzystano płytę ewaluacyjną ML401 firmy Xilinx z układem XC4VLX25 z rodziny Virtex-4. Wyniki implementacji modulatorów delta-sigma przedstawiono w postaci wykresów widm mocy sygnałów wyjściowych przetworników i wykresów błędu DNL. Podano ilość zasobów zajmowanych przez poszczególne przetworniki oraz ich maksymalne częstotliwości pracy. Do badania przetworników opracowano cyfrową metodę pomiaru, wykorzystującą środowisko Matlab. W artykule przedstawiono przykładowy algorytm korekcji przetworników C/A układami kombinacyjnymi, metodę poprawy rozdzielczości przetworników autonomicznych oraz koncepcję przetwornika czterokanałowego.

EN

This paper presents selected implementations of delta-sigma modulators used as analogue-to- digital (ADCs) and digital-to-analogue converters (DACs). Implementations of three different architectures of the first and second order of DAC converters and one ADC converter in Virtex-4 chip on the ML401 board from Xilinx are described. The quality of converters has been measured and described by relevant power spectrum diagrams and differential linearity functions. Detailed comparison of implementations is also given in terms of the used resources and maximum operating frequency. We have assembled a digital measurement system that automated measurement sessions by using MATLAB scripts. We also describe DACs correction algorithm, DAC resolution improvement method, and four-channel ADC converter.

Słowa kluczowe

PL

przetwarzanie sygnałów; modulacja delta-sigma; FPGA; przetwornik analogowo-cyfrowy; przetwornik cyfrowo-analogowy

EN

signal processing; delta-sigma modulation; FPGA; analogue-to-digital converter; digital-to-analogue converter

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr sp.
• Strony: 9--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Radomski T.

autor

Pełka R.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Telekomunikacji, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] R. Ludewig, et al., IP Generation for an FPGA-based Audio DAC Delta-sigma Converter, Field Prog. Logic and App.: 14th Int. Conf., FPL 2004, Leuven, Belgium, August 30-September 1, 2004, 526-535.
• [2] R. Schreier, http://www.mathworks.com, MATLAB Central>File Exchange>Controls and Systems Modeling>Control Design>delsig.
• [3] M. A. Melgarejo, Minimum area FPGA implementation of a first order sigma delta modulator, GSPx Conference Paper, 2003.
• [4] J. Logue, Virtex Synthesizable Delta-Sigma DAC, XAPP 154, Xilinx, 1999.
• [5] J. Logue, Virtex Analog to Digital Converter, XAPP 155, Xilinx, 27 December 2001.
• [6] F. Sousa, Taking advantage of LVDS input buffers to implement sigma-delta A/D converters in FPGA, Proc. of the Europ. Conf. on Cir. Theory and Design, Cracow, Poland, 2003, 217-220.
• [7] S. Park, Principles of Delta-sigma Modulation for Analog-to-Digital Conversion, MOTOROLA INC., Austin, TX, USA, (APR8), 1990.
• [8] S. R. Norsworthy, R. Schreier and G. C. Temes, Delta-Sigma Data Converters, IEEE Press, 1997.
• [9] J. C. Candy, G. C. Temes, Oversampling delta-sigma data converters, Theory, design, and simulation, IEEE, Wiley Interscience, 1992.
• [10] V. Friedman, The structure of the limit cycles in sigma delta modulation, IEEE Trans. COM., vol. 36, no. 8, 1988, 972–979.
• [11] D. Hyun G. Fischer, Limit Cycles and Pattern Noise in Single-Stage Single-Bit Delta-Sigma Modulators, IEEE Trans. CIR., vol. 49, no. 5, May 2002.
• [12] S. K. Knapp, Using Programmable Logic to Accelerate DSP Functions, Xilinx, 1995.
• [13] Virtex-4 Handbook, Xilinx, 2004.
• [14] P. Alfke, Efficient shift registers, LFSR counters, and long pseudo-random sequence generators, XAPP 052, July 7, 1996.