Indonesian Journal of Electrical  Engineer ing and Computer Scien ce   V o l. 9, N o . 2 ,  Febr u ar y 201 8, pp .  25 3 ~ 25 ISSN: 2502-4752, DOI: 10. 11591/ijeecs .v9. i 2 .pp253-256          2 53     Jo urn a l  h o me pa ge : http://iaescore.c om/jo urnals/index.php/ijeecs  Cascaded Ripple Carry Adder  base d SRCSA fo r Effic i e n t   FIR Filter      Mohamed  S ye d Ali   Research  Associate, A MET Business Sc hool, AMET University, Chen na     Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Oct 16, 2017  Rev i sed   D ec 12 , 20 17  Accepte d Ja n 4, 2018      Filter  is  one  o t h key   com pone nts  of  a ll  signals  p rocessing  e lements.  B oth  the  FIR  and  IIR   f ilter  are  used  t reduce  the  un wanted  s igna i n   the  origin al  signal.  H ere  dis c ussing  the  FIR  filter  and  design   t he  e fficient   F IR  f ilte using  Dual  R ipple  Ca rr y   Adder  (RC A bas e S Q RT -carr y   s el ect  a d d er  ( CS LA).   Man y   c om ponents  present  in  t he  F IR  f ilter,  one  o the  m a in  c o m p onent  i Adder.  A dder  is  u sed  to  c ombine  t he  s ignal  for  avoid  the  noise  occurring  in   the  output.  Proposed  a   D ual  RCA  b as ed  S QRT-CSLA  f or  s peed  up  th filte ring  proces s.  T he  f ilte perform ance  c a n   b anal yz ed   b y   Xi linx  simulation envir onment.   K eyw ords :   Dual RC A  bas ed SQRT C S L A   FIR Filter  Xilin x   Copyright ©  201 8 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r M oham e d Sy e d   A l i ,   Research As s ociate, AMET B u siness  Sc h ool   AM ET  Uni v er sity ,   Ch enn a i.      1.   INTRODUCTION  Filter  is  a   d ev ice  th at  r e m o v e th u n wan t ed   s ign a ls.  In   a n y   e l ectro n i circu its,  Filters  a re  w id ely   use d   i t h f u ndam e nt al   h an ds  o t o ol   i di scusse i n   [ 1] The  b a sic  fun c tio n   o f   t h e   f ilter  is  t o   selec tiv ely  allo th d e sired   sign al  t o   p a ss  th ro ugh   a nd  /o con t ro th u n desi re si g n a l   based  on  t h e   fre que ncy .   A   s i gnal   p r o cessi n g   filter  satisfies  a   s et  o requ iremen ts  w h i ch   a re  r ea lizatio an d   im p r ov emen o f   t h e   f ilter  is   p r esen ted   i n   [ 2].  filter  syste m   c o n s ists  o an   a n a l o g   to   d ig i tal  co nv erter  is  u sed   to   s amp l th in pu sig n a l ,   traced  b m i croprocess o a n som e   c om pone nts  s u c h   a s   m e m o ry  t o   sto r t h d a ta  a nd   f ilter  co efficien ts  i d e scri b e d   i n   [ 3].    F ilters  can   easily  b d e sig n ed   t o   b e   lin ear   p h a se”  and   it  is  easy  to   i m p le m e n t Filters  h ave  t w uses,  si g n a l   separat i o a nd  si gnal   re st o r at i o n .   T he  c o n cept   o id eal  f ilters  i u s ed   f ilter  tran sfer  f un ctio n   characte r istics  and  im ple m entati on  t e c hni qu es  f or   d et erm i ni n g   t h e i r   e lectron i filter  and   si g n a p r o c essin g   n eeds  is  e x p l ain e d   in   [ 4 ] An   i d eal  f ilter  will  h a v e   a m p litu d e   resp o n s e as  uni t y   a fi xed  gai n   f o r   t he  fre que ncy  of  i nterest  called  as  p ass  ba nd  r at io  e very whe r else   cal l e as  s t op  b a n d T h fre que ncy   at   w hi ch  t h re sp o n ses  chan ges   f r om   p ass  ba nd   t o   s t op  ba n d   i ca l l e as  c u t - of f   fre q u e n cy   i di scuss e d   i n   [ 5] T h e   fre que ncy   bo u nda ry   b et wee n   t he  p ass- ba nd   a n d   t he   s t o p- ban d   i d efin ed   b all  filters  o ffer  a   p ass-ban d st op -ba n a n d   cut o ff   f req u e n cy E n er gy   e f f i c i e nt   v ol t a ge  c on v ersion   r ang e   o m u ltip le  l ev el  s h i fter  d esig in  m u lti v o ltage do m ain   is p resen t ed in   [6 ].      2.   RELATED WORKS  Yo us uf R .   e t   al 20 0 8   p rese nt ed  a nd  veri fi ed  a   n e w   m etho d o l o gy   f o r   C SA.  I n   t hi m e t hod ol o g y ,   s u m   w a s   d e t e r m i n e d  f o r  c a r r y - i n   o f  ‘ 0  a n d  o t h e r  s u m  f o r  c a r r y - i n   o ‘1 ’.  T hese  s u m were  c om put ed  by  m a ki ng  use   o f   o ne  XOR   g at an a n   i n v e r t e r.  F i n al   s um -o ut   w as  o bt ai ned   by   m aki n use  of   m ul t i pl exe r   wh ose  st r o be  s i gnal   was  t h carry   o t h p r evi o us  s t a ge  ( C i n)  [ 7] Fo hi g h   s pee d   a p p l i cat i ons  car r y   s el ect  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        ISS N 2502- 4 752  In d onesi a n  J  E l ec En g &   C o m p  Sci , Vol .   9 ,  N o.  2 ,   Fe br uar y  20 1 8   :   2 53 – 256  25 4 adde i s   m ost l y   prefe r r e bec a use  i t   co nt ai out put   f o r   bot h   ca ses  C i n=0   a nd  C i 1 .   B a s ed  on  t h sel e ct i on  l i n e fr om  t he p revi ous  st a ge  t he  out put  ca n  b e sel ect ed a nd   g en erate th e outp u t  with ou t any d e lay.   K i m ,  Y .   e t  a l ,  2 0 0 1  e x p l a i n e d  a   d e s i g n   o f   r i p p l e   c a r r y  a d d e r ,   i ge neral   S Q R T   C SL i s   d esi g ne b y   onl y   on R C A   a d d er Here   u si ng   t w o   R C A   f or   d esi gni ng   t he  car ry - selec t   a dder.  T h ci rcuit  of  zero  fi ndi ng  and  MUX  t o   d ecrease  t h a r e a   p ower  w ithout  a n affection  i n   t he   out put   s i d e   [ 8 ] .   F or   b i t   l e n g t h   n = 3 2,  t he  pr o pose d  ca rry -sel ect  ad d er  re qui res  19  %  o f   t r ansi st o r s i t   i s   hi g h er  t ha n t h e   d u al  ri pple-carry-select adde r Ku m a r,  D .J.  et   a l,  2 014   p resen t ed   F IR  f ilter  i m p l e m en tatio n   of  Wallace  m u ltiplier,  u si ng  M o dified  Carry   s elect  A dde (M CS LA an Car r y   Sk ip  A dde r.  I re duce s   b ot h   area  a n d   d e lay  in   b oo th   m u ltip lier  u s i n m o d i fied   carry   s av ad d e r.  D u e   t o   p a rallel  ad d ition   p r o c ess  in   m odified  carry  s a v a d der,  it  achieve very   h i gh  sp e ed  [9 ] . Th is typ e of FIR  filter is also app licab le in c om m uni cat i on  pu r pose .   S a h o o ,  S . K .   e t  a l ,  2 0 0 8  p r e s e n t e d   a   n ovel  a rchitecture  for  hi gh  s p ee d   Fi ni t e   I m pul se  R espo nse   (FIR Filter.  C SHM  conv erts  t h e   m u ltip lica tio n   pro c ess  in to   a   s eri e of   s hi ft   a n d   a d d   ope rat i o n s C S H M   of fers  a   m arkedl y   im prove d   perf o r m a nce  ove C a rry   S a v A rray   M u ltip lier  CSAM  i m p le men t atio n .   T he  adde in  t he  l ast  stage  lies  in  c ritical  p ath  uses  a   carry  s ave   a d d er T h use  o f   D ua l   C h annel   A d der  a n d   Com p resso at  e very   i nte r m e diate  stage  to  r educe  c o m putational  del a y s   [ 1 0 ] ,   p r opa gat i ng  s u m   and  c a rry   sep a rately to the end   an d th en  u sing a  ve r y hi gh speed adder  li ke a Car ry-L oo k Ahead Adder.       3.   OVERVIEW OF CARRY S ELECT ADDER (CSL A)  Carry  s elect  a dder  is  u se to  s peed  up  t h overall  circuit.  T he   car r y   s elect  a d d e r   co m e i n   t h e   g r oup  of  c onditional  sum   adder.  I works  with  s om conditions  b ase d   o arc h i t ectural  d esign.  S um   a nd  carry  a re   expect e d   b y   as sum i ng  i n put   c arry   a s 1   a n d   0   p ri or  t he  i np ut   carr c o m e s.  C arry  S elect  h ybrid  a dder  i s   better  choi ce  fo hi g h   s pee d   a ppl i c at i ons.  It   c o n t a i n t w ri p p l e   carr add e and   on m u ltip le x e (MUX).  A d d i ng  t w n - bi t   num bers   w i t h   t w o   a dde rs  i or de t o   p e r f o rm   t he  cal c u l a t i on  one   t i m e,  t he  a ssum p t i on  of   carr y   bei n zer an d   t h ot her  ass u m i ng  i s   one.  T h n u m b er  o bi t s   c a n   b e   u n i form Efficien cy,  flex ib ility,  stab ility   are  the  fact ors  are  re qui red  t o   achieve  a   h igh  spee d,  L ow  p owe r area  e f ficient,  a dders.  T he  C SL circuit  is   wid e ly  u sed   to   r ed u c th p r ob lem  o f   d elay  i n   th filter  b y   g en e r ating  m u ltiple  carries  a nd  t hen  select  a   carry  to ge n e r ate the sum .       4.   DU AL  R C A   B ASED  C SLA   The  st ruct ure  of  D ual   R C A   b ase d   C SLA  i s   s ho wn  i Fi gu re  1 T h i s  s t r u c t u r e  o f   t h e   D u a l  R C A  i s   sim p le  b ecause   it  contains only  two  RCA  a dders .   T he  C i n   i nput  t o   th ad de r   is   1   a nd   0 On e   RCA  t a k th e   0 ’  in pu an d   th o t h e RCA  t akes  t h e   1’  a in pu to   g en erate  th output.  RCA  g ene r ally  g ene r ate  propagation  del a y   t o   a voi d t h del a y   by   a ddi n g   a n o t h e r   R C A   i t h ci rcui t .   On o f   t h e   RCA  i in itial l y   s tarts  with   C i n   =   0   an d   t h o t h e RCA  i n itiate  w ith   C in =1 bo th   t h e   r esu lts  a re  r ea dy   t gi ve  t he  o ut p u t Fi nal l y   b ase d   o t h pre v i o us  r e s ul t s   t he  o ut p u t   can  b sel ect ed The  fi nal   o u t p ut are  selected  b the  2:1  MUX.  C SLA  has  two  uni t s o n i s   t h e   s um   a nd  ca rr y   gene rat o uni t   (SC G a n d   t h ot he i s   t he  s um   a nd  ca rry   s el ect i on  u n i t   ( S C S ) .   Du to   d u a RCA,  trad ition a CSLA  d o e no p r o v i d e   b etter  p e rfo rm ance.  I o r de t o   o v e rcom t h i s   p robl em BEC  circuits  a re used   in   C SL A fo r gene ratin the   s u m   and carry .  So m o f   t h e   B EC b ased   c ircu its with  Cin =1  in   t h e   t rad itio nal  CSLA  t o   ach i ev lower  area  an d   po wer  co n s u m p t i on.  T he  R C A   h as  l o w est   spee am on al l   the adde rs bec ause of  larg e pr op ag atio n d e l a y b u t  it o c cu pies t he least are a . Car ry i.e.  0 a n d 1.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In d onesi a n  J  E l ec En g &   C o m p  Sci    ISS N :   2 5 0 2 - 47 52       Ca scad ed  Ri p p le Ca rry Add e r ba sed   S R CS fo r Efficien t  FIR Filter (Mo hamed S y ed   Ali )   25 5     F i g u r e  1 Du al RCA  bas ed SQRT-CSL A       5.   RESULTS  A ND  DI S C U S S I ON   Sim u l a t i on o f  t he D ual   R C A   b ase d  SQR T - C S LA i s d o n e b y   M odel s i m   6.3c si m ul at i on envi ro nm ent .   It   i t o ol   t si m u l a t e   t he  d esi gn  i n   i n d i v i dua l   m a nner.   T he   s im ul at i on  o u t put   i s h ow i n   F i g u r 2.  I t   cl earl y   sh ow s th e sim u lated   o u t pu t of  th e  add er, and  also   sh ow s t h e in p ut  a nd  o ut put  i n cl ear  m anne r.           F i g u r e  2 S i m u latio n   Ou tpu t  of   Du al  R CA  b ased   S Q R T- CSLA      On   t he  o t h e r   h and   t h per f o r m ance  o f   t he  a dde ca be  s y n t h esi z e d   a nd  eval uat e by   u si ng  Xi l i n x   ISE 1 0 .1  Sim u l atio n   env i ro nmen t.  I is  u sed  to   e v a lu ate  t h p e r form ance  for  t h propose adde r.  P e r formance   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        ISS N 2502- 4 752  In d onesi a n  J  E l ec En g &   C o m p  Sci , Vol .   9 ,  N o.  2 ,   Fe br uar y  20 1 8   :   2 53 – 256  25 6 can  b a n alyzed  b Sparta de v i ce  w ith  p ack ag (p q-20 8)   a nd   s et  t he  s pee d   a -5.  The  a n alyzed  r esults  sho w  i n Ta bl 1.       Tabl e1 . C om p a ri so of  N orm a l   an d Dual R CA based SQRT-CSL A   Para m e ters   N o r m a l   SQRT -CS L A   Dual RCA based S QRT-CS LA   LUTs   2 1 6   Occupied Slices   1 10  Delay  ( n s)  2 . 3ns   1 . 7ns   Power   (W)  0. 25w  0 . 21w      6.   CO NCL USI O N   In  t his  pape r,  D ual  RCA  b as ed  S QRT - CSL A   a dder  w as  d esigne for  h i gh  s p eed  a nd   l ow  p owe r   ap p lication s Th efficien add e is  a p p lied   in to   t h e   F IR  f i lte MAC  unit .   T he  p erformance  of  t he  a dder  i s   i ndi vi dual l y   c o m put ed  b y   usi ng  xi l i nx  I S t ool T h pr o p o se ad der  provides  b etter  re sults  f or  a rea,  d elay  and  power.  It  t akes  l e ss  number  o L U a n slices;  also  d elay  o th ci rcu it  is  r edu c ed.  So  it  is  s u itab l fo efficien FIR  filter  d e sign It   r ed u c es  t h e   L UT  a nd   s lices  c o u n up   t 24%  a nd   a ch iev e 26 r e d u c ti o n   i del a y   an 16 %   re duct i o n i n   p owe r  i n t h e   p r o pos ed  ad d er .       REFERE NC ES   [1]   B u r i a n  A  a n d   T a k a l a  J . ,   V L S I - e ffic i ent  im plem enta tion  of  f u ll  adder-bas ed   m edian  fi lter ,  I E EE International  Symposium on C i rcuits and  Systems , pp. 817-820 , 2004.  [2]   Chang  C.  H .,  et al. “Information  th eoretic  a pproach  t co mplexity   r eduction  of  F I fi lt er  d es ign ,  IE EE  Transactions on  Circuits and  Sys t ems,  vol/issue: 55(8), pp . 2310- 2321, 2008 [3]   Chang H . M .,  et al. , “ Low-la tenc y pol yphase fi l t e schem e  based on the IIR filter  for the OF DM repeat er,  IEEE on   Wireless Teleco mmunications Symposium ( W TS ) ,   pp. 1-1, 2012.  [4]   Chang  T.  Y an Hsiao  M.  J .,  “Carr y -select  add e using  single  r ipple- carr y   a dd er,”  El ec tr onics  l e tt er s vol/issue:   34(22), pp . 2101 -2103, 1998 [5]   Cheng C. and P a rhi K . K ., “ F u rther com p lexit y  re duction of para l l e l FIR filters,”  I EEE Internat ion a l Symposium on  Circuits and  Sys t ems , pp . 1835-1 838, 2005 [6]   Sinthuja  S . “Energ y   ef ficient  vo ltag e   c onv ersion   r ange  o mult ip le  l eve l   s hif t er   d esign  in   m ulti   v oltag e   dom ain ,   Indian Journal o f  Science and  Technology , vo l . 7, pp. 82, 2014.  [7]   Rajinder  T.  a nd   M ishra  G.  R .,  Novice  Ap proach  o Designing  C MOS  Based  Switchabl e   Filter  for  ASP  Applications,”  I n ternational Jou r nal of  Electr ica l  and Computer  Engineering , vol/issue: 5(6) , pp .  1354-1362, 201 5.  [8]   Gopinathan  S .,  et al. “Wavelet  and  FFT  B ased  I mage  D enoising  Using  Non-Lin ear  F ilte rs,”  International Journal  of Electrical and  Co mputer  Eng i neer ing , vol/issue: 5(5) , pp . 1018 -1026, 2015 [9]   Sharma  J and  C h akraborty   S .,  M OCCCDTA-b ased  c urr e nt  M o d Tun a ble  Universal  Biqu ad  F ilter  fo Blu e tooth  Applications,”  I n ternational Jou r nal of  Electr ica l  and Computer  Engineering , vol/issue: 6(4) , pp .  1499-1505, 201 6.  [10]   Alexander S., “A Review of Diffe rent Mult i pli e r   in Digital Cir c uits,”  Internationa l Journal  of MC Square Scientific  Research , vol/is sue: 4(1), pp . 1- 6 , 2012 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.