Ayarlanabilir Akım Aynaları

Abstract

Bu çalışmada, literatürde mevcut ayarlanabilir akım aynası yapıları ayarlanabilirliğin sağlanması yolları kapsamında dört ana başlık altında sınıflandırılmıştır. Bu yöntemlere alternatif olarak, akım bölücü kuralı kullanılarak elde edilen yeni ayarlanabilir akım aynası yapısı önerilmiştir. Bu yapıda PMOS transistor kullanılarak klasik akım aynası giriş transistoru üzerinden akım çalınarak giriş transistoru üzerinde kazancı 0-1 aralığında kontrol edilebilen akım elde edilmekte ve bu akım çıkış transistoru üzerine aynalanmaktadır. Akım bölme oranı PMOS transistorun geçit gerilimi aracılığıyla sağlanmaktadır. Bunun yanında, akım bölücü kuralı ve farksal kuvvetlendirici kullanımı ile elde edilen ayarlanabilir akım aynası yapısının doğrusallığı ve kontrol gerilimi dinamik aralığı kaynak dejenerasyon direnci kullanılarak artırılmıştır. Elde edilen yeni ayarlanabilir yapıların karakteristikleri, diğer yöntemler ile elde edilen yapıların karakteristikleri ile hem ayarlanabilir akım aynası olarak hem de OTA uygulaması içerisinde kullanılmak üzere karşılaştırılmış ve yapıların birbirlerine göre üstünlükleri ve olumsuzlukları incelenmiştir. Yeni ayarlanabilir akım aynasının uygulanabilirliğinin ve başarımının gösterilmesi kapsamında uygulama olarak sırasıyla CMOS OTA ve ikinci dereceden bant geçiren filtre tasarımları yapılmıştır.

In this study, tunable current mirror structures avaliable in literature are classified in the manner of programmability is achieved into four methods. As an alternative to these methods, new tunable current mirror structure obtained with current division method is proposed. In this structure PMOS transistor is used to steal current from input transistor of conventional current mirror so that current where the gain is tunable between 0 to 1 is obtained on input transistor of current mirror and after mirrored to output transistor. Here, current division ratio is adjusted by the gate voltage of PMOS transistor. Besides, linearity and control voltage dynamic range of the tunable current mirror based on differential pair are increased by using source degeneration resistor. The characteristics of new tunable current mirror structures are compared with the characteristics of the other tunable current mirror structures obtained with other methods both as a tunable current mirror and as used in OTA application, and also advantages and disadvantages of the structures are examined according to each other. To show viability and performance of novel tunable current mirror a CMOS OTA and second order band pass filter are designed successively as an application.