Akım ve voltaj modlu aktif elemanların düşük gerilim düşük güçlü olarak tasarlanması
Low voltage low power design of current and voltage mode active elements
Yazar: ÖKKEŞ GÖKALP SÖKMEN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALÇI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Analog tümdevre tasarımlarında akım modlu devreler, voltaj modlu devrelere göre yüksek lineerlik, yüksek değişim hızı (slew-rate), büyük bant genişliği, düşük güç tüketimi ve daha basit devre yapısına sahip olma gibi avantajlara sahiptir. Son yıllarda, diz üstü bilgisayarlar, tabletler, kameralar, akıllı telefonlar, akıllı saatler, kalp pilleri, işitme cihazları ve taşınabilir biyomedikal ölçüm cihazları gibi batarya bağımlı taşınabilir elektronik cihazlar ile implante ve giyilebilir medikal cihazların kullanımı giderek artış göstermiştir. Bu durumun bir sonucu olarak da besleme gerilimlerini ve güç tüketimini düşürmek, analog devre tasarımının en önemli çalışma konularından biri haline gelmiştir. Bu sebeple bu tez çalışmasında akım modlu işaret işleme uygulamalarında kullanılan literatürdeki aktif devre bloklarının daha az güç tüketebilecek ve daha düşük besleme gerilimleriyle çalışabilecek şekilde yeniden tasarlanması ve akım modlu çalışmaya uygun yeni aktif elemanların önerilmesi amaçlanmıştır. 
Bu çerçevede tez çalışmasında, literatürde bulunan işlemsel geçiş iletkenliği kuvvetlendicisi (OTA) ve voltaj farkı alan eviren tamponlanmış kuvvetlendirici (VDIBA) yapıları daha düşük besleme gerilimleri ile çalışabilecek ve daha düşük güç tüketecek şekilde yeniden tasarlanmıştır. Buna ek olarak akım modlu devrelerde kullanılabilecek çift-X fark gerilim akım kontrollü akım taşıyıcı (DX-DVCCC) ve tam farksal voltaj farkı alan kontrollü akım taşıyıcı (FD-VDCCC) olarak adlandırılan iki yeni aktif eleman önerilerek tasarlanmıştır.

Abstract:
In analog IC designs, current-mode circuits have advantages such as high linearity, high slew-rate, large bandwidth, low power consumption, and simpler circuitry compared to voltage mode circuits. In recent years, the use of battery-dependent portable electronic devices, such as laptops, tablets, cameras, smartphones, smart watches, pacemakers, hearing aids, and portable biomedical measurement devices, and implantable and wearable medical devices have increased steadily. As a result of this situation, reducing supply voltages and power consumption has become one of the most important study areas for analog circuit designs. For this reason, in the thesis it is aimed to design the active circuit blocks, which are used for current mode signal processing applications in the literature, to consume less power and operate with lower supply voltages and also to propose new current mode active elements.
In this thesis, operational transconductance amplifier (OTA) and voltage differencing inverting buffered amplifier (VDIBA) structures found in the literature are re-designed to work with lower supply voltages and to consume less power. In addition, two new active elements called fully differential voltage differencing current controlled current conveyor (FD-VDCCC) and dual-X differential voltage controlled current conveyor (DX-DVCCC), which can be used in current mode circuits, have been designed.