Publication: Analysis and design of converters in Matlab
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Publication date
2010
Defense date
2010-09-30
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Abstract
This project will try to provide better understanding of data converters, more specifically in the mathematical representation and coding of non idealities of the converter. As programming tool it will be used the MATLAB environment, with which will carry out the coding and the analysis of the behavior of the converters by adding diverse nonlinearities, taking advantage of the simplicity, clarity, and extensibility that provides this environment. Summarizing, it is going to study the converters field, specifically A/D, using for it MATLAB. Once assumed the importance and presence of data converters in our world, it may be understood better why it was decided to undertake this project. While it is impossible, given the magnitude of the field to be treated, cover in depth all aspects of data converters, this work may serve as a starting point for others who wish to delve deeper into certain features or as support in larger projects where the ADCs are used. Specifically, this paper aims to show, in an easy and simple way, the characteristics and behavior of an ADC according to a number of parameters introduced, paying special attention to the consequences of non-idealities inherent in any real circuit, such as offset, nonlinearity, gain error, DNL, INL, etc. For this it will be used the MATLAB environment, taking advantage of its potential in the matrixes calculus, and that thanks to its widespread deployment in business and academia fields it will facilitate the development of related projects. Taking advantage of MATLAB graphics tools, in addition to the converted output and the numerical data for the study of non-idealities, it can be seen graphically the transfer function of the converter and the behavior of the output according to the entry, thus facilitating largely the study of the results. The results of this final project aim to be useful for analysis and simulation of analog and mixed signal circuits of modern transceiver applications. It would be useful in co-design, simulation and analysis of integrated circuits including A/D converters, using it as a “black box”, it can be studied the behavior of the general circuit, depending on non-idealities or malfunction of the converter, so those mistakes can be counteracted and that the circuit does not be affected. Similarly, implemented code aims to be of assistance in educational tasks to show to novice students the consequences of bad operation of certain circuitry components, in this case the ADCs. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Este proyecto intentará proporcionar una mejor comprensión de los conversores de datos, más concretamente en la representación matemática y la codificación de no idealidades del conversor. Como herramienta de programación se usará el entorno MATLAB, sobre el que se realizará la codificación y el análisis del comportamiento de los conversores añadiéndoles diversas no linealidades, aprovechando la simplicidad, claridad, y extensibilidad que proporciona este entorno. En resumen, se va a estudiar el campo de los convertidores, específicamente A/D, utilizando para ello MATLAB. Una vez asumida la importancia y presencia de los conversores de datos en nuestro mundo, se puede entender mejor por qué se ha decidido realizar este proyecto. Si bien resulta imposible, debido a la magnitud del campo a tratar, abarcar en profundidad todos los aspectos de los conversores de datos, este trabajo puede servir como punto de partida para otros que pretendan profundizar más en ciertas características o como apoyo en proyectos más amplios en los que se utilicen ADCs. En concreto, este trabajo pretende mostrar, de una manera fácil y sencilla, las características y el comportamiento de un ADC según una serie de parámetros introducidos, prestando especial atención a las consecuencias de las no idealidades inherentes a cualquier circuito real, tales como offset, no linealidad, error de ganancia, DNL, INL, etc. Para ello se utilizará el entorno MATLAB, aprovechando su potencial en los cálculos con matrices, y que gracias a su amplia implantación en el mundo académico y comercial facilitará el desarrollo de proyectos relacionados. Aprovechando la herramienta gráfica de MATLAB, además de la salida convertida y de los datos numéricos para el estudio de las no idealidades, se puede ver gráficamente la función de transferencia del conversor y el comportamiento de la salida en función de la entrada, lo que facilitará en gran medida el estudio de los datos. Los resultados de este proyecto final pretenden ser útiles para el análisis y simulación de circuitos de señales analógicas y mixtas en aplicaciones de transceptores modernos. Resultando útil en el codiseño, simulación y análisis de circuitos integrados que incluyan conversores A/D, a modo de caja negra, se puede estudiar el comportamiento del circuito general, según posibles no idealidades o mal funcionamiento del conversor, y así poder contrarrestar dichos errores y que el circuito no se vea afectado. De igual manera, el código implementado pretende resultar de ayuda en tareas educativas, para enseñar a alumnos pimerizos las consecuencias del mal funcionamiento de determinados componentes circuitales, en este caso los ADCs.
Este proyecto intentará proporcionar una mejor comprensión de los conversores de datos, más concretamente en la representación matemática y la codificación de no idealidades del conversor. Como herramienta de programación se usará el entorno MATLAB, sobre el que se realizará la codificación y el análisis del comportamiento de los conversores añadiéndoles diversas no linealidades, aprovechando la simplicidad, claridad, y extensibilidad que proporciona este entorno. En resumen, se va a estudiar el campo de los convertidores, específicamente A/D, utilizando para ello MATLAB. Una vez asumida la importancia y presencia de los conversores de datos en nuestro mundo, se puede entender mejor por qué se ha decidido realizar este proyecto. Si bien resulta imposible, debido a la magnitud del campo a tratar, abarcar en profundidad todos los aspectos de los conversores de datos, este trabajo puede servir como punto de partida para otros que pretendan profundizar más en ciertas características o como apoyo en proyectos más amplios en los que se utilicen ADCs. En concreto, este trabajo pretende mostrar, de una manera fácil y sencilla, las características y el comportamiento de un ADC según una serie de parámetros introducidos, prestando especial atención a las consecuencias de las no idealidades inherentes a cualquier circuito real, tales como offset, no linealidad, error de ganancia, DNL, INL, etc. Para ello se utilizará el entorno MATLAB, aprovechando su potencial en los cálculos con matrices, y que gracias a su amplia implantación en el mundo académico y comercial facilitará el desarrollo de proyectos relacionados. Aprovechando la herramienta gráfica de MATLAB, además de la salida convertida y de los datos numéricos para el estudio de las no idealidades, se puede ver gráficamente la función de transferencia del conversor y el comportamiento de la salida en función de la entrada, lo que facilitará en gran medida el estudio de los datos. Los resultados de este proyecto final pretenden ser útiles para el análisis y simulación de circuitos de señales analógicas y mixtas en aplicaciones de transceptores modernos. Resultando útil en el codiseño, simulación y análisis de circuitos integrados que incluyan conversores A/D, a modo de caja negra, se puede estudiar el comportamiento del circuito general, según posibles no idealidades o mal funcionamiento del conversor, y así poder contrarrestar dichos errores y que el circuito no se vea afectado. De igual manera, el código implementado pretende resultar de ayuda en tareas educativas, para enseñar a alumnos pimerizos las consecuencias del mal funcionamiento de determinados componentes circuitales, en este caso los ADCs.
Description
Keywords
Proceso de señales, Conversores A/D, MATLAB, Signal processing, A/D converters