Alan programlanabilir kapı dizisi ile sigma-delta modülatörlerin gerçeklenmesi

Fiziksel sistemlere veya olaylara ait bilgi taşıyan sinyaller çoğunlukla sürekli zamanlı (analog) formdadır. Yani zamanın her anında tanımlıdır ve sonsuz uzunlukta herhangi bir değere sahiptir. Bu sistemlerin çözümlenmesinde sürekli zamanlı yöntemler kullanılır. Fakat bazı sistemlerin sürekli zamanlı yöntemlerle çözümü çok zordur, fazla zaman alır ya da imkânsızdır. Günümüzde gelişen sayısal yöntemler ve elektronik devre teknolojileri sayesinde karşılaşılan bu sorunlara çözümler üretilebilmektedir. Yüksek hızlı sistemler tasarlanarak zaman tasarrufu sağlanmakta ve gelişmiş olan sayısal yöntemler zor ya da imkansız olan problemlere uygulanabilmektedir. Sayısal yöntemlerde sinyaller ayrık zamanlıdır. Sürekli zamanlı sinyaller ayrık zamana dönüştürülerek sayısal yöntemlerin uygulanabilmesine imkan tanımaktadır. Bu işlem yapılırken en önemli adım sürekli zamanlı sinyali mümkün olduğunca doğru bir değerde sayısala dönüştürmektir. Bu amaçla kullanılan devrelere Analog/Sayısal çevirici (ASÇ) denir. Başlangıçtan günümüze çok farklı ASÇ yapıları geliştirilmiştir. ASÇ'ler hız ve çözünürlük özellikleriyle birbirinden ayrılırlar. Uygulamaya bağlı olarak uygun yapı seçilmektedir.Günümüzde en popüler ASÇ yapılarından biri Sigma-Delta modülatörlerdir(SDM). SDM'ler çeşitli sinyal işleme uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle yüksek çözünürlükte ve doğrulukta dönüşüm gerektiren, düşük bant genişlikli sinyallerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılan ASÇ'lerdir. SDM'lerdeki geri besleme yapısından dolayı kullanılan elemanların toleransları yüksek olabilmektedir. Fazla kullanılmasına rağmen SDM yapılarının davranışları tam olarak tanımlanmamıştır. Bundan dolayı SDM üzerinde yapılan çalışmalar giderek artmaktadır.SDM gerçeklemelerinde sürekli zamanlı devre elemanları ya da sayısal yongalar kullanılmaktadır. Gelişen teknoloji ile sayısal yongalar hızlı, kapasiteli ve esnek yapı kazanmışlardır. Alan programlanabilir kapı dizileri (Field programmable gate arrays- FPGA), bu sayısal yongalar arasında gelmektedir.Bu tez çalışmasında, birinci derece SDM FPGA üzerinde gerçeklenmiştir. Öncelikle birinci derece SDM yapısı MATLAB/Simulink ortamında farklı giriş sinyalleri uygulanarak benzetim çalışması hazırlanmıştır. Birinci derece ayrık zamanlı SDM ?Xilinx System Generator for DSP? kullanılarak FPGA üzerinden yapılmıştır. Gerçeklemede Xilinx Virtex5 (XC5SX50T) FPGA'sı kullanılmıştır.Anahtar Kelimeler: Sigma-Delta Modülatör, FPGA, VHDL, System Generator.