Realización de un convertidor Digital/Analógico con 12 bits de resolución y 20kHz de ancho de banda basado en un modulador Sigma/Delta de segundo orden y un bit de salida

Abstract

El propósito de este trabajo es el análisis y desarrollo de un convertidor Digital/Analógico con 12 bits de resolución y 20 kHz de ancho de banda basado en modulador Sigma Delta de segundo orden así como su posterior implementación en una FPGA. Para ello, se han realizado simulaciones mediante MAT LAB y Simulink con objeto de estudiar el comportamiento del circuito modulador ante distintos valores de los parámetros que lo definen para así determinar las variables de diseño adecuadas que garanticen su correcto funcionamiento. Tras ello, se codifica el circuito a estudiar en VHDL empleando la herramienta Vivado Design Suite - HLx Editions - versión 2019.2 mediante la cuál se llevan a cabo diversas simulaciones para cada componente y para el circuito completo. Todas estas simulaciones previas a la implementación del circuito en la FPGA han tenido como objetivo corregir errores y simplificar los códigos para facilitar una correcta implementación. Cabe mencionar la parametrización empleada en todos los códigos para permitir la realización de distintos análisis empleando distintos parámetros de diseño. La última etapa de este proyecto consiste en implementar dicho modulador en una FPGA para así tomar medidas experimentales usando el osciloscopio digital PicoScope 6 y comparar las prestaciones obtenidas de estas mediciones con las del caso ideal para concluir si se ha logrado alcanzar los valores objetivos.

The aim of this bachelor thesis is to design a second order Sigma-Delta Modulator as well as its subsequent FPGA implementation. Firstly, a preliminary analysis using MAT LAB and Simulink programs is done with the purpose of establishing the most appropriate parameters values that ensure the correct operation of the electronic circuit. Following this, a codification of the electronic circuit in VHDL language is carried out usingVivado Design SuitHLx Editions- version 2019.2. This software tool allows running several simulations for each component and for the complete circuit in order to correct possible errors prior to the implementation. Lastly, the FPGA implementation of the Sigma-Delta Modulator is performed and the experimental results are examined using the digital oscilloscope PicoScope 6 concluding if the quality and performance of the circuit correspond to the ideal ones.