Dış pasif eleman kullanmadan ikinci dereceden akım-modlu süzgeç tasarımı

Abstract

Bu tez çalışmasında süzgeç literatüründe tümleştirme açısından önemli bir adım olarak görülen [1] dışarıdan pasif eleman kullanmadan gerçekleştirilen süzgeç yapısı incelenmiş ve OTA ve Op-Amp elemanlarının farklı modelleri kullanılarak PSPICE programında benzetimleri yapılmış, akım taşıyıcı kullanan farklı bir süzgeç yapısı önerilmiştir. Birinci bölümde süzgeç yapıları ve çeşitleri hakkında bilgiler verilmekte ve ikinci bölümde benzetimi yapılan süzgeç yapısının matematiksel analizi yapılmaktadır. Öncelikle devrenin transfer fonksiyonu hesaplanarak sırasıyla yüksek geçiren, alçak geçiren, band geçiren ve band durduran süzgeç transfer fonksiyonları elde edilmiş ve elde edilen transfer fonksiyonlanndaki parametrelerin OTA' ların gm değerleri değiştirilerek istenilen şekilde ayarlanabileceği görülmüştür. Üçüncü bölümde, önerilen süzgeç yapısı anlatılmış ve matematiksel. olarak analizi ve birinci bölümde verilen süzgeç yapısı ile karşılaştırılması yapılmıştır. İki devre yapısı arasındaki farklar ortaya konulmuştur. Süzgeç yapılarının benzetiminde kullanılan devre elemanlarının MOS transistor seviyesinde yapılan gerçeklemesi dördüncü bölümde verilmiştir. Her iki süzgeç yapısının benzetimi PSPICE programı yardımıyla yapılmış ve elde edilen sonuçlar matematiksel ifadelerle karşılaştırılarak devre karakteristiklerinin elektronik olarak ayarlanabildiği gösterilmiştir. Akım taşıyıcı kullanılarak benzetimi yapılan devrede, işlemsel kuvvetlendirici kullanan devreden farklı olarak gerilim bölücü devreler kullanılmamış ve böylece maliyet avantajı sağlanmıştır ve süzgeç kesim frekansı KHz seviyesinden MHz mertebesine çıkarılmıştır.

In this study, the design of current-mode filter without external passive elements, which is a very important step in terms of integration, for different types of element models, such as OTAs and Op-amps, is studied. The filter is simulated using PSPICE program and a new filter topology is also introduced. In the first part, filter types and topologies are introduced. In the second part, the mathematical analysis of the simulated filter topology is introduced. The transfer function of the proposed circuit is derived and HP, LP, BP and BS filter transfer functions are calculated and it is proved that the parameters in the transfer functions can be changed by adjusting the gm values of OTAs'. In the third part, the proposed circuit topology is introduced and compared with the one mentioned in the second part. The differences between these circuits are also explained. The MOS transistor level implementation of the circuit elements used in the simulation of the filter topology is explained in the fourth part. The simulation of each circuit is performed using PSPICE program and the results are compared with the mathematical expressions in order to show that circuit characteristics can electronically be adjusted. The voltage proportional blocks used at the input terminals of each Op- Amp are not used in the circuit which is designed using CCII and the circuit becomes cost effective and the corner frequencies of filter characteristics are increased from KHz level to MHz level.