Time mode highpass filter design
| datacite.contributor.RelatedPerson | Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Σουλιώτης, Γεώργιος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Βλάσσης, Σπυρίδων | |
| dc.contributor.author | Μπερτσάτου, Αγγελική | |
| dc.contributor.other | Bertsatou, Angeliki | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-17T06:32:08Z | |
| dc.date.available | 2026-02-17T06:32:08Z | |
| dc.date.issued | 2026-02-10 | |
| dc.degree | masterThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | This thesis presents the design and implementation of a 1st order discrete-time HighPass filter based on time-mode signal processing principles. The proposed architecture exploits time-domain signal representation and synchronous sampling to realize Differentiator filtering through a simple differencing operation between successive samples. The work begins with the theoretical basis of the filter derived in z-domain, followed by an analytical evaluation of its magnitude and phase responses. A complete time-mode implementation is developed using fundamental building blocks such as time registers (TR), unit delay elements, and signed time adders (TA). The circuit is implemented in TSMC 65 nm CMOS technology and operates with a 5 MHz sampling clock. The proposed filter is initially verified through MATLAB simulations and subsequently validated by schematic level simulations using Cadence tools. The obtained results demonstrate close agreement between the theoretical ideal predictions and the circuitlevel performance. It was observed that the dc component is fully suppressed, the cut − off frequency is equal to one quarter of the sampling frequency and the phase response is consistent with a 1st order discrete-time differentiation. Overall, this work highlights the suitability of time-mode signal processing as a scalable and power-efficient alternative to conventional voltage-mode filtering, particularly in advanced CMOS technologies with limited voltage headroom. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/31269 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.rights | CC0 1.0 Universal | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ | |
| dc.subject | Time-mode signal processing | |
| dc.subject | Discrete-time high-pass filters | |
| dc.subject | Differentiators | |
| dc.subject | Fir filters | |
| dc.subject | Time-domain differentiators | |
| dc.subject | Z-domain analysis | |
| dc.subject | Time registers | |
| dc.subject | Time adders | |
| dc.subject | Low-power design | |
| dc.subject | Cmos integrated circuits | |
| dc.subject.alternative | Επεξεργασία σήματος στο πεδίο του χρόνου | |
| dc.subject.alternative | Διακριτού χρόνου υψηπερατά φίλτρα | |
| dc.subject.alternative | Φίλτρα υψηλής διέλευσης | |
| dc.subject.alternative | Φίλτρα fir | |
| dc.subject.alternative | Διαφοριστές στο πεδίο του χρόνου | |
| dc.subject.alternative | Ανάλυση στο πεδίο z | |
| dc.subject.alternative | Χρονικοί καταχωρητές | |
| dc.subject.alternative | Χρονικοί αθροιστές | |
| dc.subject.alternative | Σχεδίαση χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας | |
| dc.subject.alternative | Σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων | |
| dc.title | Time mode highpass filter design | |
| dc.title.alternative | Σχεδιασμός υψηπερατού φίλτρου στο πεδίο του χρόνου |