CMOS ECCII ile yüksek dereceden ayarlanabilir aktif süzgeç tasarımı

Abstract

Akım taşıyıcıları ve uygulamaları son yıllarda birçok çalışmaya konu olmuştur. Akım modlu devre elemanlarına olan bu ilgi, akım modlu devre elemanlarının gerilim modlu devre elemanlarına göre daha yüksek frekans cevabına sahip olmalarından, daha iyi lineerlik göstermelerinden ve daha büyük yükselme eğimine sahip olmalarından kaynaklanmaktadır. Günümüzde ekonomik baskılar, geniş ölçekli tüm devre üreticilerini aynı alana daha çok devre yerleştirmek ve tüm devrelerin besleme gerilimlerini düşürmek zorunda bırakmaktadır. Akım modlu devreler daha düşük besleme gerilimlerinde çalışabilmekte ve daha az güç tüketmektedirler. Matematiksel işlemler (toplama, çıkarma, çarpma...vb.) akım modlu olarak daha kolay yapılabilmektedir. Böylece silikon alam küçülmekte ve tasarım kolaylaşmaktadır. Bu çalışmada, elektronik olarak kontrol edilebilen ikinci kuşak akım taşıyıcısı kullanılarak (ECCII), yüksek dereceden ayarlanabilir gerilim ve akım modlu süzgeçlerin elde edilmesi amaçlanmıştır. Tasarım prosedürü kolay ve açıktır. Önerilen ECCII yapılan, klasik ECCII yapılarına göre yüksek çıkış direncine ve geniş giriş gerilimi salınım aralığına sahiptir. Önerilen yüksek dereceden ayarlanabilir süzgeçler, işaret akış diyagramı kullanılarak sentezlenmiştir. Yüksek dereceden ayarlanabilir süzgecin her bir katsayısı, sadece bir ECCII tarafından kontrol edilmekte böylece süzgeç katsayıları birbirinden bağımsız olarak değiştirilebilmektedir. ECCII kontrol akımları ayarlanarak süzgeç alçak geçiren, band geçiren, band söndüren, yüksek geçiren vs. olarak çalıştırılabilmekte aynı zamanda yine kontrol akımları değiştirilerek seçilen süzgecin kazancı, kesim frekansı, değer katsayısı elektronik olarak ayarlanabilmektedir. Bölüm l'de çalışmanın amacı ve akım modlu devrelerin üstünlükleri anlatılmıştır. Bölüm 2 'de ECCII elemanı tanıtılmıştır. Bölüm 3 'de ECCII elemanı için iç yapılar önerilmiştir. Bölüm 4 'de CMOS ECCII ile yüksek dereceden ayarlanabilir gerilim ve akım modlu süzgeç yapılarının sentezlenmesi gösterilmiştir. Bölüm 5 'de önerilen ECCII iç yapılarının ve önerilen yüksek dereceden ayarlanabilir süzgeçlerin benzetim sonuçlarından elde edilen eğriler verilmiştir. Bölüm 6' da çalışmadan elde edilen sonuçlar yorumlanmış ve ileriye dönük değerlendirmeler yapılmıştır.

In the last years, current conveyors and its applications are subject to many studies. The reasons for the interest on current mode circuit elements are its better, frequency response, linearity and slew-rate than voltage mode circuit elements. Now a days, economic pressures forces the VLSI semiconductor manifacturers to pack larger number of circuits into a given area and reduce the IC power supply voltages. Current mode circuit elements can work at low supply voltages and consumes less power. Mathematical operations of adding, subtracting or multiplying signals represented by currents are simpler to perform than when they are represented by voltages. This also means that the resulting circuits are simpler and require less silicon area. In this study, high-order voltage and current mode tunable active filters built by electronically tunable second generation current conveyors (ECCII) are presented and analysed. Design procedure is easy and obvious. Proposed ECCII circuits provides higher output impedance and input voltage swing than the classical ECCII circuits. Proposed high-order tunable voltage and current mode active filters are designed using signal flow graphs. Each coefficient of the high-order tunable active filter can be tuned by one and only one ECCII so all of the coefficients can be tuned independently. By changing the control currents, the filter can implement the low-pass, band-pass, band-reject, high-pass as well. Also by the control currents, the gain, pole frequency, and the quality factor of the filter can be set electronically. In chapter 1, the aim of the study and the superiority of the current mode circuits are given. In chapter 2, ECCII is presented. In chapter 3, ECCII stuctures are proposed. In chapter 4, high-order tunable voltage and current mode active filters employing ECCHs are proposed. In chapter 5, simulation results of proposed ECCII circuits and proposed high-order tunable active filters are given. In chapter 6, obtained results are discussed and the conclusion is given.