Geçiş direnci temelli aktif elemanlar ile avantajlı devre uygulamaları
Transresistance based active components with advantageous circuit applications
Yazar: MEHMET CEM DİKBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. UMUT ENGİN AYTEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif devreler = Active circuits ; Akım devreleri = Current curcuits ; Akım kuvvetlendiriciler = Current amplifier ; Analog tümleşik devreler = Analog integrated circuits ; Elektronik devreler = Electronic circuits ; Filtre devreleri = Filter circuits

Özet:
Aktif devre elemanları, arzu edilen matematiksel işlem ve fonksiyonları gerçekleştirmek üzere teşkil edilmiş kullanışlı devre bloklarıdır. Analog elektronik tasarımı probleminde, aktif devre elemanlarından faydalanmak tasarım sürecini basitleştirmekte ve hızlandırmaktadır. 
Önerilen ilk aktif devre elemanı İşlemsel Kuvvetlendiricidir (Op-Amp). Gerilim çalışma modunda çalışan oldukça kullanışlı bu aktif devre elemanı sabit bir kazanç bant genişliğine sahiptir. Sıklıkla kullanılan ve ilk aktif devre elemanları arasında yer alan diğer bir aktif devre elemanı ise İşlemsel Geçiş İletkenliği Kuvvetlendiricisidir (OTA). Geçiş iletkenlik çalışma modunda çalışır. Analog ve dijital elektronik devrelerin birlikte varolduğu hibrit sistemlerde sıklıkla kullanılmaktadır. Süreç içerisinde, akım modlu çalışmanın sağladığı avantajlar daha belirgin olarak ortaya çıkmıştır. Öyleki, akım çalışma modunda, sabit kazanç bant genişliği sorunu ortadan kalkmakta olup, daha yüksek çalışma frekanslarına ulaşmanın mümkün olduğu gözlemlenmiştir. Söz konusu bu avantajlar neticesinde, diğer bir sıklıkla kullanılan ve akım çalışma modunda çalışan aktif devre elemanı, Akım Taşıyıcı (CC) tanıtılmıştır.
Günümüzde, aktif devre elemanı tasarımı hali hazırda araştırmacılar için ilgi odağı olmayı sürdürmektedir. Öyleki, yukarıda sıralanan aktif devre elemanlarının tanıtılmasından günümüze, sürekli olarak yeni aktif devre elemanı önerileri tanıtılmakta, önerilmekte ve avantajlı devre uygulamaları ile sunulmaktadır.
Bu tez çalışmasında, analog devre elemanı tasarımı üst başlığı altında, eksikliği hissedilen bir saha olarak geçiş empedans çalışma modlu aktif devre elemanları ve uygulamaları ve bu eksikliğe cevaben önerilen yeni aktif devre elemanları, avantajlı uygulamaları ile verilmiştir.
Tanıtılan aktif elemanlar, Metal-Oksit Yarıiletken (MOS) transistörler kullanılarak gerçekleştirilmiş, çalışabilirlik, karakteristiklerin ve çalışma bölgelerinin tespiti maksadıyla çeşitli AC/DC analizler yürütülmüştür. 
Önerilen aktif devre elemanlarından bir tanesi olan Farksal Gerilimli Geçiş Direnci Kuvvetlendiricisi (VDTRA) kullanılarak, adavntajlı bir Frekansa Bağımlı Negatif Direnç (FDNR) simülatör devre gerçeklemesi uygulama örneği olarak sunulmuş, avantajları ortaya konulmuştur.
Yine, önerilen diğer bir aktif devre elemanı olan Farksal Akımlı Geçiş Direnci Kuvvetlendiricisi (CDTRA) temelli entrümentasyon kuvvetlendirici devre yapısı önerilmiştir. Diğer uygulama örnekleri olarak, CDTRA temelli tam dalga doğrultucu devre önerisi ve PID kontrolör ve faz ilerlemeli-gecikmeli kompanzatör tasarımı önerisi sunulmuştur. 
Tez çalışması sürecinde, geliştirilen ve önerilen devre yapıları ve tasarımların çalışabilirliği, performans analizleri PSPICE ortamında simülasyonları gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Active components are useful electonic building blocks to perform desired mathematical operations and functions. Analog electronics design problem enjoys to employ active components to tield into faster and simplified solutions. The first announced active component is Operational Amplifier (Op-Amp).  Immensely versatile this active component, operates in voltage mode and has a constant gain bandwidth product. Another well respected active component Operational Transconductance Amplifier (OTA), has a very wide use in mixed signal system designs. 
Studies over current mode operation had shown that it had got superiorities over voltage mode operation, such as, theoritically unlimitted gain bandwidth product, and their ability to operate in higher frequencies. These advantages resulted in rise of attraction through researchers, thus Current Conveyor (CC) was announced. 
Present day, active components keep to be a source of excitement for researchers. New active components are being introduced together with their advantageous application examples.
The projection of this thesis is, recognition of deficiency for transimpedance mode operation examples in the area, then introduction of new active components and presentation of supportive design examples as an opportunity to show functionality and advantageous sides of designs.
Implementations for introduced active components are covered using Metal-Oxide Semiconductor (MOS) transistors. Various DC and AC analysis are performed to obtain characteristics to see the functionality, to determine linear operation regions, and maximum operation frquencies.
An advantageous Frequency Dependent Negative Resistor (FDNR) simülator circuit proposal using one of two introduced active components Voltage Difference Transresistance Amplifier (VDTRA) is given as an application example. An instrumentation amplifier circuit proposal based on the other introduced active component Current Difference Transresistance Amplifier (CDTRA) is given as another application example. One of many features the introduced instrumental amplifier has is its ability to operate in both current mode operation and transimpedance mode operation in a single body. 
A full wave rectifier circuit using CDTRA to operate in both current mode operation and transimpedance mode operation is formed. A PID controller and leadlag compansator realization using CDTRA is also given.
PSPICE simulations are performed on verification purposes.