Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής υπήρξε η μελέτη μιας νέας μεθόδου ενίσχυσης ακουστικών συχνοτήτων, που μπορεί να αναπαράγει τον ήχο με την υψηλή ποιότητα των ενισχυτών τάξης Α και ταυτόχρονα με υψηλή απόδοση ισχύος, που χαρακτηρίζει τους ενισχυτές τάξης D. / This Diploma Thesis studies a new method of audio amplifying that can reproduce sound with both high fidelity as found in a class A amplifier and high efficiency which is characteristic of class D amplifier.

The main purpose of this theses is to design a pre-power for WiMAX in the 5.65 GHz frequency range. The pre-power amplifier main features are moderate linearity and output power. Another goal of the theses is to design the phisical layout of the amplifier for PCB presentation.The described power amplifier is designed to operate as a pre-amplifier, class AB and at 5.65 GHz with a gain of around 10 dB with an approximate bandwidth of 300 MHz. / -

- / -

Στην εργασία αυτή περιγράφεται η διαδικασία σχεδίασης ενός ενισχυτή χαμηλού θορύβου, ο οποίος αποτελεί το πιο κρίσιμο κομμάτι ενός δέκτη υψηλών συχνοτήτων όσον αφορά τη θορυβική συμπεριφορά. Η μέθοδος εφαρμόζεται στη σχεδίαση ενός ενισχυτή χαμηλού θορύβου στη συχνότητα των 1.42 GHz, ο οποίος θα αποτελέσει το πρώτο στάδιο του δέκτη ενός ραδιοτηλεσκόπιου. Τέλος σχεδιάζεται η πλακέτα πάνω στην οποία υλοποιείται ο ενισχυτής και παρουσιάζονται τεχνικές μέτρησης πολύ χαμηλού θορύβου. / In this thesis a methodology for the design of a Low Noise Amplifier is described. This amplifier consists the most critical part of a Radio Frequency receiver regarding the noise performance. The method is applied to the design of a low noise amplifier at the frequency of 1.42GHz, which will be the first stage of a radio telescope receiver. At the end, the printed circuit board of the amplifier is designed and very low noise measurement techniques are presented.

Στη διπλωματική αυτή εργασία περιγράφεται η σχεδίαση και η υλοποίηση σε πλακέτα (PCB) ενός Ultra Wideband Low Noise Amplifier (UW-LNA) με περιοχή λειτουργίας 3.1- 10.6 GHz. Ο ενισχυτής αυτός αποτελεί το σημαντικότερο κομμάτι ενός δέκτη σε ό,τι α- φορά τη θορυβική συμπεριφορά του τελευταίου. / In this diploma thesis we designed an Ultra Wideband Low Noise Amplifier (UW-LNA), operating in the band of frequencies between 3.1-10.6 GHz. The LNA has also been implemented on a PCB. The LNA is the most important component of a receiver as far as the noise behavior is concerned.

Η ψηφιακή τεχνολογία έχει διεισδύσει πλήρως στην περιοχή της Ακουστικής και της Τεχνολογίας Ήχου, όπως επίσης και σε όλους σχεδόν τους κλάδους της σύγχρονης επιστήμης και της τεχνολογίας. Στον τομέα των ηλεκτρονικών για ηχητικές εφαρμογές, ιδιαίτερα καθοριστικό ρόλο κατέχουν οι ενι- σχυτές. Σκοπός της εργασίας αυτής, είναι να παρουσιάσει το λειτουργικό μοντέλο ενός ψηφιακού ενι- σχυτή Class-D για ηχητικά σήματα, το οποίο προσομοιώθηκε και λειτούργησε σε περιβάλλον Matlab & Simulink. Στο τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα χρήσιμων μετρήσεων για σημαντικούς δεί- κτες της ηλεκτροακουστικής όπως η Απόκριση Συχνότητας, Total Harmonic Distortion(THD), Total Harmonic Distortion plus Noise (THD+N) ως προς τη συχνότητα και ως προς την ισχύ, από όπου βγαίνουν συμπεράσματα σχετικά με την ποιότητα και την απόδοση της συγκεκριμένης τεχνολογίας υλοποίησης. / DigitalTechnology has been fully into Acousctics and Audio Technology,as in virtually all branches of modern science and technology.In audio electronics applications, amplifiers have a significant role. The purpose of this thesis is to present the functional model of a digital Class-D amplifier for audio signals, which has been simulated and run in Matlab & Simulink environment. Finally the results of measurements relating to some important electroacoustics indexes like Frequency Response, Total Harmonic Distortion (THD), Total Harmonic Distortion plus Noise (THD+N), relative to the audio signal’s frequency and power, are presented and lead to some conclusions concerning the quality and efficiency of this implementation technology.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής ήταν η μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση επεξεργαστή‐ ενισχυτή σήματος προερχόμενο από ηλεκτρική κιθάρα. Το σήμα αφού περάσει από αυτή την συσκευή, αποκτά κάποια ειδικά χαρακτηριστικά και είναι σε θέση να οδηγήσει το σύστημα μεγαφώνου ώστε να αναπαραχθεί. Η επεξεργασία του σήματος γίνεται σε 2 βασικά μέρη: τον αναλογικό προενισχυτή–ψαλιδιστή-ισοσταθμιστή και την μονάδα ψηφιακής επεξεργασίας σήματος. Η σχεδίαση του πρώτου έγινε με έμφαση στα ηχητικά χαρακτηριστικά που προσέδιδε στο σήμα, ενώ στη συνέχεια έγινε προσπάθεια να ερμηνευτούν αυτά με ηλεκτρονική-επιστημονική προσέγγιση. Για τη δεύτερη, χρησιμοποιήθηκαν γνωστοί αλγόριθμοι ενώ σχεδιάστηκε εκ νέου η διασύνδεση-επικοινωνία της μονάδας αυτής με τον χρήστη. Η ενίσχυση του σήματος σε επαρκή για οδήγηση στάθμη έγινε μέσω του ενισχυτή ισχύος (P. A.) ενώ την αναπαραγωγή του αναλαμβάνει το σύστημα μεγαφώνου. / The goal of this project, was to study design and implementate a special purpose processor-amplifier for guitar signals. After this fore‐mentioned processing, special sound attributes are gained. Then in order to be propagated, the processed signal flows in the amplification stage to get the adequate level for audio speaker driving. Processing, is divided into 2 main stages:the analog preamp‐clipper‐equalizer and the digital signal processing stage. Design of the first one focuses on subjective sound attributes gained, with respect to deliver wide range of guitar sounds. Another effort was to testify these sound attributes with a common scientific approach. For the making of the dsp stage, standard algorithms were used in order to achieve standard effects such as delay, chorus, flanger and pitch shifter, while the control of the effects‘ parameters by the user was a different special task requiring further experimentation. The amplification stage design as well as the audio speaker design, followed classic techniques in order to achieve their standard purpose.

Σκοπός της διπλωματικής εργασία είναι η μελέτη και μοντελοποίηση ενός δορυφορικού καναλιού. Το δορυφορικό κανάλι, όπως κάθε κανάλι είναι ένα μη-γραμμικό σύστημα που χαρακτηρίζεται από ποικίλους και απρόβλεπτους παράγοντες που αλλοιώνουν την αρχική πληροφορία. Οι καιρικές συνθήκες που επικρατούν σε μια περιοχή για παράδειγμα επηρεάζουν το κανάλι προκαλώντας μεταβολή της ισχύος με τυχαίο τρόπο, γεγονός το οποίο δυσκολεύει την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του. Για το λόγο αυτό έγινε προσπάθεια ανάπτυξης ενός δυναμικού μοντέλου που θα μπορεί να εξομοιώνει τη συμπεριφορά ενός τέτοιου καναλιού, δίνοντας τις πιθανές καταστάσεις στις οποίες μπορεί να βρεθεί. Συγκεκριμένα τα φαινόμενα τα οποία μελετήθηκαν είναι η εξασθένιση λόγω βροχής, η απορρόφηση από υγρασία και οξυγόνο και η τροποσφαιρική σκέδαση. Η κατασκευή του μοντέλου έγινε με τη χρήση και επεξεργασία μετεωρολογικών δεδομένων από την Ε.Μ.Υ. Επίσης, έγινε προσπάθεια μοντελοποίησης του ενισχυτή ισχύος (TWTA) ο οποίος συναντάται τόσο στο δορυφόρο όσο και κεντρικό σταθμό βάσης στη γη. / The objective of this project is the study and the modeling of a satellite channel. The satellite channel, as any satellite channel, is a non-linear system that is characterized by multiple and unpredictable factors that alter the initial information. The weather conditions that exist in an region affect the channel causing random power fluctuations and result in unpredictable performance. Thus, a dynamic model has been developed that simulates the performance of such a channel by predicting possible conditions that can arise. More specifically, the phenomena that have been studied is the rain attenuation, gaseous absorption and the tropospheric scintillation. The model was implemented through the use and analysis of meteorological data taken from the Hellenic National Meteorological Service. In addition, a high power amplifier (TWTA) that can be found both in the satellite and the central base station.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία ασχοληθήκαμε με την μελέτη, ανάλυση και εξομοίωση του πιο διαδεδομένου αναλογικού κυκλώματος, του Τελεστικού Ενισχυτή. Αρχικά επιχειρήθηκε μια ανάλυση της επιμέρους δομής ενός Τ.Ε, ενώ παράλληλα γίνεται μια παρουσίαση κάποιων βασικών αναλογικών κυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται στον σχεδιασμό του. Ακολούθως επεξηγούνται οι βασικές καθώς και οι προηγμένες επιδόσεις και τεχνικά χαρακτηριστικά του Τ.Ε και δίνονται παραδείγματα για την διασαφήνιση των φαινομένων που τις επηρεάζουν καθώς και των τεχνικών βελτίωσής τους. Σε όλες τις εξομοιώσεις χρησιμοποιήθηκαν EDA (Electronic design automation) tools και η όλη προσέγγιση γίνεται με την χρήση της CMOS τεχνολογίας. Τέλος, παρουσιάζονται οι κατευθύνσεις που τείνει να ακολουθεί σήμερα η τεχνολογία των Τ.Ε. καθώς και θέματα που απασχολούν ή και πρόκειται να απασχολήσουν και στο μέλλον τους σχεδιαστές. / In this Diploma Thesis, I studied, analyzed and simulated today’s most widely used analog circuit block, the Operational Amplifier. In the beginning an analysis of the basic OpAmp structure is presented and various analog circuits that are commonly used during the design process of an OpAmp are described. Then, basic as well as more advanced technical characteristics of the OpΑmp are explained and simulation results are presented to illustrate the phenomena and the parameters that affect the performance of the OpAmp. In simulations EDA (Electronic design automation) tools were used and the whole approach was made with the use of CMOS technology. Concluding, technology trends and issues that designers will face in the future are presented.

Η ανάγκη για εξοικονόμηση ενέργειας δεν θα μπορούσε να αφήσει ανεπηρέαστα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Έτσι, κατά τον σχεδιασμό ενός σύγχρονου ηλεκτρονικού κυκλώματος γίνεται προσπάθεια για αύξηση της αποδοτικότητας διαχείρισης της ισχύος ώστε να μειωθεί η κατανάλωση και να αυξηθεί η αυτονομία. Ένα από τα πιο γνωστά κυκλώματα που συναντάται στις περισσότερες εφαρμογές της ηλεκτρονικής είτε πρόκειται για αναλογικές είτε για ψηφιακές, είναι αυτό του τελεστικού ενισχυτή. Προς, αυτήν την κατεύθυνση, διάφορες καινοτόμες τοπολογίες έχουν προταθεί για την σύγχρονη ενισχυτική βαθμίδα που σκοπό έχουν την μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας διαχείρισης του σήματος, με την ελάχιστη κατανάλωση. Συνεπώς, ένας αποδοτικός τελεστικός ενισχυτής, εκτός από μεγάλο κέρδος σε μεγάλη περιοχή συχνοτήτων, θα πρέπει να παρέχει ταυτόχρονα την ικανότητα διαχείρισης σημάτων με το μέγιστο δυνατό εύρος και την δυνατότητα οδήγησης μεγάλων φορτίων. Κατά συνέπεια, νέες τεχνικές παρουσιάζονται για την διαχείριση του σήματος, τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο κάτω από συνθήκες χαμηλής τροφοδοσίας. Αυτή η εργασία έχει σαν αντικείμενο την μελέτη των βαθμίδων εισόδου τελεστικών ενισχυτών με εύρος rail-to-rail καθώς και των βαθμίδων εξόδου τάξεως ΑΒ. Μια rail-to-rail βαθμίδα εισόδου, μπορεί να διαχειριστεί την τάση τροφοδοσίας στο έπακρο δεχόμενη σήματα μεγάλου εύρους τάσεων, ενώ η βαθμίδα εξόδου έχει σαν κύριο πλεονέκτημα την γρηγορότερη οδήγηση μεγάλων φορτίων με ελαχιστοποίηση της παραμόρφωσης. Έτσι, στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι βασικές αρχές που διέπουν τα κυκλώματα χαμηλής τροφοδοσίας και οι περιορισμοί που πρέπει να ληφθούν υπ’ όψιν κατά τον σχεδιασμό των κυκλωμάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο αυτής της εργασίας παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας των rail-to-rail βαθμίδων εισόδου και οι βασικές τεχνικές υλοποίησής τους. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας των βαθμίδων εξόδου τάξεως ΑΒ με τις αντίστοιχες τεχνικές υλοποίησης. Στα επόμενα κεφάλαια αυτού του συγγράμματος προτείνεται ένας νέος τελεστικός ενισχυτής ο οποίος αποτελείται από μια rail-to-rail βαθμίδα εισόδου και από μία βαθμίδα εξόδου τάξεως ΑΒ ενώ γίνεται χρήση 1V για την τάση τροφοδοσίας. Άλλο ένα πλεονέκτημα της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής, είναι αυτό της δυνατότητας ρύθμισης των συνθηκών πόλωσης ώστε να διατηρείται η λειτουργικότητα του ενισχυτή αλλά και να προσαρμόζεται στις εκάστοτε ανάγκες της κάθε εφαρμογής. Πιο συγκεκριμένα ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του τελεστικού ενισχυτή, είναι η δυνατότητα ρύθμισης της διαγωγιμότητας της εισόδου με γραμμικό τρόπο μέσω μιας πηγής ρεύματος. Αντίστοιχα, επιλέγοντας μεγαλύτερο ρεύμα για την βαθμίδα εξόδου υπάρχει η δυνατότητα μείωσης της καθυστέρησης μετάδοσης του σήματος σε μεγάλα φορτία. / A new technique for rail-to-rail input stage is proposed in this Letters. The proposed technique is based on the master-slave approach of complementary MOS transistor pairs. The input transconductance is linearly tunable over a large range and is almost constant for rail-to-rail common-mode range. The effectiveness of the proposed technique was verified by simulations using a standard 0.18μm CMOS process.