Time mode highpass filter design
Loading...
Date
2026-02-10
Authors
Μπερτσάτου, Αγγελική
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός διακριτού χρόνου υψηπερατό φίλτρο 1ης τάξης, βασισμένου στις αρχές της επεξεργασίας σήματος σε χρονική μορφή (time-mode signal processing). Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική αξιοποιεί την αναπαράσταση του σήματος στον χρονικό τομέα και τον σύγχρονο μηχανισμό δειγματοληψίας, προκειμένου να υλοποιήσει τη λειτουργία του διαφοριστή μέσω μιας απλής πράξης διαφοράς μεταξύ διαδοχικών δειγμάτων. Η εργασία ξεκινά με τη θεωρητική θεμελίωση του φίλτρου στο z-πεδίο, ακολουθούμενη από την αναλυτική αξιολόγηση της απόκρισης συχνότητας ως προς το μέτρο και τη φάση. Στη συνέχεια, αναπτύσσεται μία πλήρης υλοποίηση σε χρονική μορφή, βασισμένη σε θεμελιώδη δομικά στοιχεία όπως οι χρονικοί καταχωρητές (time registers – TR), unit delay elements και οι χρονικοί αθροιστές με πρόσημο (signed time adders – TA). Το κύκλωμα υλοποιείται σε τεχνολογία CMOS TSMC 65 nm και λειτουργεί με συχνότητα δειγματοληψίας 5 MHz.
Η προτεινόμενη διάταξη επαληθεύεται αρχικά μέσω προσομοιώσεων στο MATLAB και στη συνέχεια επικυρώνεται με προσομοιώσεις σε επίπεδο σχηματικού, χρησιμοποιώντας το λογισμικό Cadence. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν πολύ καλή συμφωνία μεταξύ των θεωρητικών ιδανικών προβλέψεων και της απόδοσης σε επίπεδο κυκλώματος. Παρατηρείται πλήρης καταστολή της συνεχούς (dc) συνιστώσας, ενώ η συχνότητα αποκοπής ισούται με το ένα τέταρτο της συχνότητας δειγματοληψίας και η απόκριση φάσης είναι συνεπής με τη συμπεριφορά ενός διακριτού χρόνου διαφοριστή 1ης τάξης. Συνολικά, η εργασία αναδεικνύει την καταλληλότητα της επεξεργασίας σήματος σε χρονική μορφή ως μία επεκτάσιμη και ενεργειακά αποδοτική εναλλακτική προσέγγιση έναντι της συμβατικής επεξεργασίας σε τάση, ιδιαίτερα σε προηγμένες τεχνολογίες CMOS με περιορισμένο διαθέσιμο εύρος τάσης.
Description
Keywords
Time-mode signal processing, Discrete-time high-pass filters, Differentiators, Fir filters, Time-domain differentiators, Z-domain analysis, Time registers, Time adders, Low-power design, Cmos integrated circuits