Implementasi ProgrammableDAC pada FPGA Xilink Spartan-6 Berbasis VHDL

Abstract

Perkembangan desain digital telah mengalami kemajuan yang pesat. Hal ini memungkinkan untuk mengimplementasikan sebuah desain sistem digital dengan banyak variasi basis sistem. FPGA merupakan salah satu basis sistem yang dapat digunakan dengan keunggulan kecepatan pemrosesan karena desain diimplementasikan hingga tataran perangkat keras. Era saat ini telah mengalami digitalisasi, dimana besaran-besaran analog pun telah dikonversikan untuk disimpan dalam bentuk digital. Fungsi konversi digital ke analog (DAC) menjadi salah satu fungsi yang sangat umum digunakan. Penelitian ini dilakukan untuk mengimplementasikan fungsi DAC ke dalam FPGA dan dapat diprogram oleh pengguna, sehingga sistem ini disebut programmable DAC.

Programmable DAC diimplementasikan pada FPGA Spartan-6 LX45 yang tertanam pada papan pengembangan Atlys. Implementasi menggunakan VHDL untuk mendesainnya. Programmable DAC dirancang untuk melakukan rekonstruksi sinyal menggunakan 2 metode modulasi yaitu PWM dan delta-sigma. Penelitian ini menggunakan MATLAB mengkalkulasi nilai sinyal. Kemudian nilai tersebut dikirim menggunaka USB-UART yang terdapat pada papan pengembang Atlys. Nilai sinyal tersebut diolah oleh programmable DAC yang telah diprogram pada FPGA. Untuk memperhalus luaran digunakan tapis pelewat rendah dari komponen pasif RC. Sinyal kemudian dimunculkan melalui osiloskop. Sinyal hasil rekonstruksi memiliki bentuk dan frekuensi yang serupa. Implementasi menggunakan 1 % sumber daya dari FPGA, tepatnya 75 LUTs dan 65 Slices Register.

Kata kunci—Programmable DAC, FPGA, VHDL, PWM, Delta-Sigma

 Development of digital design is on rapid progress. This makes it possible to implement a digital system design with many variations of base system. FPGA is a base system that can be used with advantage on speed processing because the design is implemented on hardware level. This current era have been digitialization, where the analogue value have been converted to digital form. Therefore function of digital-to-analogue conversion (DAC) became one of commonly function used. This research implement DAC function into FPGA and can be programed by users, this system called programmable DAC.

The programmable DAC has been implemented on FPGA Spartan-6 LX45 embedded in Atlys Development Board. This implementation using VHDL to design. Programmable DAC was designed to reconstruct the signal using 2 method ie PWM and delta-sigma. This research uses MATLAB to calculate signal value. Then the data sent using USB-UART on Atlys development board.  The signal value was processed by programmable DAC that been programmed on the FPGA. For smoothing the output using low pass filter with passive RC components. Then the Signal was generated through an oscilloscope. The reconstructed signal had same shape and frequency. Implementation uses 1% of the FPGA resources, precisely 75 LUTs and 65 Slices Register.

Keywords—The programmable DAC, FPGA, VHDL, PWM, Delta-Sigma