Título :	Unidad en arquitectura FPGA modular y acoplable a sistemas científicos y tecnológicos que requieran análisis de fase y amplitud
Autor(es):	Gonzalo Macias Bobadilla
Palabras clave:	Amplificador Lock-In FPGA FPGA Fotoacústica Lock-In Amplifier Photoacustic
Área:	INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación :	ago-2011
Facultad:	Facultad de Ingeniería
Programa académico:	Doctorado en Ingeniería
Resumen:	En el campo de la investigación de materiales y sistemas físicos, las funciones de detección de amplitud y fase de señal son ampliamente utilizadas para realizar una caracterización de los mismos. Para llevar a cabo el análisis de la señal de respuesta del sistema o material de estudio, es común utilizar un Amplificador Lock-In, estos dispositivos son capaces de medir señales periódicas, de voltaje o de corriente, de amplitudes muy pequeñas (del orden de los nanovolts) y en presencia de altos niveles de ruido. El análisis de este tipo de señales requiere de operaciones complejas, lo que involucra el uso de múltiples circuitos para el análisis y proceso de las señales medidas. El funcionamiento de los Amplificadores Lock-In modernos comerciales (Digitales) por lo general se basa en Microcontroladores (¿C) o Procesadores Digitales de Señales (DSP), pero estos con el tiempo quedan descontinuados. En este trabajo de investigación se presenta el desarrollo de un Amplificador Lock-In basado en Arquitectura FPGA, lo que le permite disponer de reconfigurabilidad del hardware, además de una alta capacidad de procesamiento información de manera simultánea. Se presentan los criterios que se tomaron en cuenta para el desarrollo del mismo y se detalla el proceso diseño desde la parte en la lógica digital como en la parte analógica. Se presentan los resultados de diferentes pruebas y simulaciones. Finalmente los resultados permiten apreciar que el dispositivo es factible para uso en experimentos de Fotoacústica y Radiometría a bajas frecuencias. In the Material and Physical System Research, the phase and amplitude detection are widely used to determine it characteristics. In order to analyze the signal response from material or study system, it is common to use Lock-In Amplifiers; these devices allow measuring Voltage or Current periodic signal waves, at nanovolts order in presence of high noise levels. The analysis of this kind of materials requires of complex mathematical operations and are involved too many circuits to analyze and process the measured signals. The digital commercial Lock-In amplifiers usually employ Microcontrollers (¿C) or Digital Signal Processors (DSP), but after a time this kind of circuits are no longer used or made by the Companies. In this research work a FPGA based Lock-In Amplifier is presented, this allows to modify the hardware inside the FPGA, also allow processing a large amount of information simultaneously. The criteria to develop these devices are presented and the manufacturing design from the digital logic to analog section. Results of different kind of test and simulation are presented. Finally the results allow determining that the developed device can be implemented in Photoacustic and Radiometry experiment at low frequencies.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/572
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