MOS-C tabanlı analog devre tasarımı
MOS-C based analog circuit design
Yazar: TUĞBA KISMETLİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN SÖZEN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektronik devreler = Electronic circuits ; Eşdeğer devre = Equivalent circuit

Özet:
Analog filtreler, analog sinyallerin filtrelenmesi ve haberleşme alanında yoğunlukla kullanılırlar. Pasif filtre devreleri direnç, kondansatör ve bobin elemanları ile gerçekleştirilir. Aktif filtre devreleri ise başta OPAMP, OTA, OTRA, CCII ve DVCC gibi aktif devre blokları ile gerçekleştirilebilmektedir. Pasif devre elemanlarından olan direnç; ısı, güç tüketimi, kontrol edilebilirlik ve boyut gibi daha birçok sınırlayıcı dezavantaja sahip olmaktadır. Düşük frekanslarda çalışılmak istendiğinde ise yüksek değerlikli elemanlar kullanılır. Bu daha karmaşık devrelerde boyutsal olarak daha fazla alan kaplamasına neden olur. Bu durum aynı zamanda daha fazla güç tüketimine de neden olmaktadır. Bu dezavantajlar istenmeyen bir durumdur.
Günümüzde aktif filtre devrelerinde kullanılan direnç ve kapasitör devre elemanları MOSFET ile tasarlanabilmektedir.  Analog devrelerde direnç ve kapasitör elemanları yerine MOSFET yapılı direnç elemanı kullanılarak devre üzerindeki eleman çeşitliliği azaltılmış, daha düşük güç tüketimine sahip ve boyutsal anlamda daha verimli devreler tasarlanmış olmaktadır.
Bu çalışmada, yukarıda bahsedildiği gibi direnç elemanının devrelerde sebep olduğu dezavantajların yok edilmesi amaçlanmaktadır. Direnç yerine MOSFET elemanın kullanılabilmesi için literatürde bulunan doğrusal olmayan terimlerin yok edilmesi için gerçeklenen devrelerden bahsedilmiştir. MOSFET kullanılarak elde edilen yapılara ait doğrusal olmayan terimlerin yok edilmesi teknikleri teorik olarak ifade edilmiş ve benzetim programı ile gözlemlenmiştir. Doğrusal olmayan terimlerin yok edilmesine ilişkin yöntemler için benzetim programı kullanılarak elde edilen çıktılar kıyaslanmıştır. Bu tekniklerin direnç elemanına daha eş değer olması için gerekli olan çalışma aralığı tespit edilmiştir. Farklı analog devreler üzerinde bu değerler kullanılmıştır. Bu devrelerde hem normal direnç elemanı hem de MOSFET temelli direnç elemanı aynı anda benzetim programı ile incelenmiştir. Benzetim sonuçlarına göre kıyaslamalar yapılmıştır.

Abstract:
Analog filters are used extensively in the field of filtering analog signals and communication. Passive filter circuits are realized with resistor, capacitor and coil elements. Active filter circuits can be implemented with active circuit blocks such as OPAMP, OTA, OTRA, CCII and DVCC. Resistance, one of the passive circuit elements has many limiting disadvantages such as heat, power consumption, controllability and size. When it is desired to work at low frequencies, high value elements are used. This causes it to take up more dimensionally space in more complex circuits. This also causes more power consumption. These disadvantages are undesirable. Today, resistor and capacitor circuit elements used in active filter circuits can be designed with MOSFET. By using MOSFET resistor elements instead of resistors and capacitors in analog circuits, the element diversity on the circuit is reduced, circuits with lower power consumption and more efficient dimensions are designed.
In this study, it is aimed to eliminate the disadvantages caused by the resistor element in the circuits, as mentioned above. In order to use MOSFET elements instead of resistors, circuits implemented to eliminate the non-linear terms found in the literature are mentioned. Techniques for eliminating nonlinear terms of the structures obtained using MOSFET are theoretically expressed and observed with a simulation program. The outputs obtained using the simulation program for the methods of eliminating nonlinear terms were compared. The working range required for these techniques to be more equivalent to the resistor element has been determined. These values have been used on different analog circuits. In these circuits, both the normal resistor element and the MOSFET-based resistor element were examined simultaneously with the Pspice simulation program. Comparisons were made based on simulation results.