FPGA kullanılarak doğrudan sayısal sentez tabanlı fonksiyon üreteci tasarımı
Design of direct digital synthesis function generator using FPGA
Yazar: NAZİRE MERVE AYDOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. ALİ ZİYA ALKAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Periyodik dalgalar telekomünikasyon, elektromanyetik, biyomedikal gibi birçok
elektronik alanda kullanılmaktadır. Doğrudan Sayısal Sentez (DDS), istenilen
frekansta ve yüksek frekans çözünürlüğünde dalga formları üretmek için kullanılan
bir yöntemdir. DDS sistemleri analog ve sayısal olmak üzere iki kısımdan olu?ur.
Örneklenmiş dalga verilerini içeren başvuru çizelgesi ve frekans belirleme
algoritması sayısal kısımda bulunur. Bu kısımda dalga formları örneklenmiş veriler
şeklinde üretilir. Sayısal olarak bulunan dalga formlarının analoga çevrilmesi için
D/A çevirici kullanılır. D/A çevirici bloğu ise analog kısmı ifade eder.
Bu tez kapsamında, yüksek doğruluklu lokal osilatörlere veya farklı dalga
şekillerine ihtiyaç duyulan sistemlerde kullanılmak üzere, FPGA üzerinde DDS
tabanlı fonksiyon üreteci tasarlanmıştır. Sinüs, kare, üçgen, testere ve sabit gerilim
gibi bilinen dalga formları, frekansları ve genlikleri ayarlanabilir şekilde üretilmiştir.
Frekans ve genlik değerleri, tez kapsamında geliştirilen seri kanal haberleşme
arayüz programı aracılığıyla gerçek zamanlı olarak belirlenmektedir. FPGA
programlanmasında VHDL programlama dili kullanılmıştır.
Fonksiyon üretecinin FPGA kullanılarak gerçeklenmiş olması, sistem hızının,
hafıza boyutunun ve sistem büyüklüğünün kısıtlı ve önemli olduğu durumlarda
kullanılabilirliğini ön plana çıkarmıştır. Üretilen dalgalar tasarlanan D/A çevirici
bloğu ile analog formda kullanılabildikleri gibi FPGA çıkış hatlarından direkt
alınarak sayısal olarak da kullanılabilmektedir. Sayısaldan analoga çevrim işlemi
en az kaynakla en yüksek doğruluk değerlerini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Abstract:
Periodic waveforms are necessary for many applications like telecommunication,
electromagnetic and biomedical. Direct Digital Synthesis (DDS) is a method of
generating signals with high frequency resolution and fast frequency switching
speeds by digital control. A general DDS system comprises analog and digital
part. Frequency determining algorithm and look up table that holds the sampled
waveform data make digital part. In this part waveforms are generated as sample
points. D/A converter is used to convert digital data to analog data. D/A converter
block makes up digital part of DDS.
In this thesis, we implemented a DDS based function generator by using FPGA, to
be used in systems such as local oscillators or different kinds of waveforms are
needed. Well known waveforms like sinus, rectangular, triangular, sawtooth and
DC wave are generated with adjustable frequency and amplitude parameters.
Frequency and amplitude values are determined by serial channel user interface
which is implemented in this thesis. VHDL programming language is used to
program FPGA.
Due to the usage of FPGA, this design will be suitable for applications where
system speed, memory size and dimensions of system are important and limited.
Generated waveforms can be used as digital data by directly using them from the
FPGA output, also they can be used as analog signals from the output of D/A
converter block. Digital to analog conversion is designed to supply highest
accuracy with minimum resources.