Especificaciones iniciales

Introducción:
Este proyecto tiene como fin último el desarrollo de un sistema capaz de modular en frecuencia (FM) cualquier señal que introduzcamos a su entrada.

Especificaciones:
Hacer notar que algunas de las restricciones que se irán especificando van a depender de la placa de desarrollo y la fpga que se empleen.

Se pide diseñar un sistema digital totalmente síncrono, que trabaje con una señal de reloj global CLK de 50 MHz. Si es necesario utilizar otras señales de reloj de menor frecuencia, éstas se obtendrán a partir de la señal principal. El sistema debe ser optimizado para su implementación mediante FPGAs. La frecuencia de reloj ya supone una limitación física para nuestro circuito de modulación, puesto que sólo vamos a poder generar, como máximo, señales a una frecuencia que sea la mitad que la de reloj (Principio de Nyquist). Si tenemos en cuenta que la banda comercial de FM está comprendida entre 88 y 108 Mhz, vemos la imposibilidad de llegar a estas frecuencias.

Sin embargo, si imponemos que la entrada de nuestro modulador sea siempre de audio nos va a servir; el audio llega hasta los 20Khz, y considerando que para la modulación necesitamos una señal portadora que tenga una frecuencia bastante superior, podemos considerar que 20Mhz es suficiente. Además, en la síntesis de audio la limitación del reloj no es un problema puesto que se modula con frecuencias más bajas (las audibles).

El sistema tiene que contar con dos modos de funcionamiento: sintetizador FM monofónico de audio y modulador FM de una señal externa. Para esto, el circuito constará con una entrada de selección de modo y las siguiente entradas que serán utilizadas dependiendo del modo.

Modulador:

• Entrada de audio digital: entrada donde se introducirá la señal de audio muestreada que posteriormente será modulada (señal moduladora).
  
• Índice de modulación.
• Frecuencia central de salida: frecuencia de la señal portadora.

Sintetizador:

• Nota: entrada con la que seleccionaremos la nota que queremos reproducir. Serán 12bits cada uno de los cuales indicará que la tecla de una nota está pulsada. Estas notas tendrán prioridades unas frente a otras puesto que sólo se permitirá que suene una nota de cada vez (sera un sintetizador monofónico). En caso de que no haya ningún bit activo la salida será silencio, una señal con amplitud cero.
  
• Octava: entrada con la octava a la que pertenece la nota que queremos reproducir.
  
• Instrumento: entrada que nos permitirá seleccionar que instrumento vamos a sintetizar. Las distintas opciones de instrumentos que se podrán seleccionar se verán una vez diseñado el sistema, probando con diferentes parámetros.
  

Este sistema tendrá como única salida la señal de audio digital -señal ya modulada. Esta salida será convertida a una señal analógica con un convertidor digital-analógico que nos permitirá introducir dicha señal a un osciloscopio o bien a un altavoz.