Doğrusal geçişli işlemsel akım kuvvetlendirici gerçekleşmesi ve filtre uygulamalarının analizi

Abstract

Doğrusal Geçişli İşlemsel Akım Kuvvetlendirici ( TOCA : Translinear Operational Current Amplifier ) elemanı iki girişi ve birbirine eşit iki çıkışı olan doğrusal aktif bir elemandır. Akım kuvvetlendiricilerinin filtre uygulamalarında gerilim kuvvetlendiricilerinde meydana gelen bazı kısıtlamalara sebep olmadığı için tercih edildiği bilinmektedir. Aynca TOCA iki eş çıkışı sayesinde hem geri besleme hem de kaskad bağlamaya uygundur. Bu çalışmada TOCA elamanının gerçeklemesi ve filtre uygulamaları incelenmiştir. Bu hesap ve analizler Microcap adlı bilgisayar simülasyon programı yardımıyla yapılmıştır. Bununla beraber duyarlık analizleri de her bir devre için tablo halinde gösterilmiştir. Yukarıda bahsi geçen tüm bu özellikler tezde gösterilmiş, aynca filtre uygulamaları Microcap bilgisayar programında analiz edilmiştir. Literatürdeki bazı TOCA ile gerçeklenmiş devreler ve bu devrelerin sebep olduğu kısıtlamalar incelenmiştir. Bu kısıtlamaları ortadan kaldıracak alternatif devre üzerinde çalışılmış ve bu devrenin de analizleri yapılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, TOCA elemanı tanıtılmış. Eleman ile ilgili genel bazı özellikler anlatılmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde, TOCA elemanı iç devresi NPN ve PNP transistörler kullanılarak gerçeklenmiştir. Aynca küçük işaret eşdeğeri çizilmiştir. Bu bölümde bilgisayar analizi ile elemanın giriş direnci, çıkış direnci, band genişliği ile ilgili hesaplar da yapılmıştır. Elemanın idealsizlik sabiti hesaplanmıştır. TOCA elemanı kullanılarak bazı temel fonksiyonlu devreler tasarlanmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde, literatürde bulunan TOCA ile gerçeklenmiş iki ayn konfigürasyondaki filtre devreleri incelenmiştir. Bu devrelerin analizi yapılmış ve kısıtlamalan gösterilmiştir. Ayn ayn iki devrenin de idealsizlik katsayılan göz önüne alınarak analizler yapılmıştır. Aynca duyarlık analizleri her bir devre için tablolar halinde sunulmuş ve bağımlılıklar gösterilmiştir. IX Çalışmanın son bölümünde, literatürde bulunan bu iki konfigürasyondaki kısıtlamalar ve duyarlık analizleri sonuçlanndaki bağıl iradelerden kurtulmak amacıyla yeni bir konfigürasyon önerilmiştir. Bu yeni devre için filtre uygulamaları yapılmıştır. Bununla beraber devrenin aktif ve pasif duyarlık analizleri de yapılmıştır. Sonuçlar kısmında, TOCA elemanı kullanılarak yapılan filtre uygulamaları avantajları anlatılmıştır. Bununla beraber literatürdeki konfigürasyonlann avantaj ve dezavantajları incelenmiştir. Ayrıca önerilen konfigürasyonun analiz sonuçlan diğer uygulamalarla karşılaştrnlmıştır. Tüm bu devrelerin duyarlık analiz sonuçlan yorumlanmaya çalışılmıştır.

Recently, a new active device, called translinear operational current amplifier ( TOCA ), has been analysed. A TOCA has ben defined as a differential current controlled current source ( DCCCS ) having two identical outputs and a unity transfer current ratio. It has been shown that, a dual output DCCCS can be obtained directly by cascading both a single output current controlled current source ( CCCS ) and a CCCS with a complimentary dual output mirror stage. This dual output can be used as a current amplifier. To overcome the typical limitations of the operational voltage amplifier ( OVA ) like low voltage slew rate and - 3dB limited bandwidth, some voltage transfer functions has been implemented by using current controlled current sources. The TOCA basically is a linear active device with differential inputs driven by currents. It is a grounded element with two identical output currents, which provides a stable current operation without feedback. In this study, the purpose is to implement an active device called TOCA. At the mean time, some filter applications of TOCA, defined in literature, has been analysed. Lastly, an alternative configuration for filter application of TOCA has been defined to get rid of some limitations in filter applications defined in literarture. The study contains four chapters. The first chapter is the introduction which contains the objects of this study, and general identification of the element and some applications. In chapter 2, TOCA is realized with P 101 NPN and p 102 PNP. The element is analysed with Microcap simulation program. At the mean time, some basic blocks with TOCA is realized and analysed. In Chapter 3 some filter applications with TOCA is studied. Sensitivity analyses has been studied and limitations af these configurations identified. The frequency responses of the circuits is studied with Microcap. XI In chapter 4, an alternative circuit configuration has been realized to overcome some limitations identified in chapter 3. Some filter applications, frequency responses and sensitivity analyses of the circuit is studied.