Geçiş iletkenliği tabanlı yeni aktif eleman tasarımı ve uygulamaları
Transconductance based new active element design and its applications
Yazar: ABDULLAH YEŞİL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FIRAT KAÇAR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Devre sentezi = Circuit synthesis ; Elektrik devreleri = Electric circuits ; Filtre devreleri = Filter circuits ; Filtre tasarımı = Filter design

Özet:
Analog işaret işleme uygulamalarında, örneğin filtrelerde, osilatorlerde ve endüktans benzetimlerinde aktif elemanlar sıklıkla kullanılmaktadır. Dahası yeni aktif elemanlar tasarımcılar için yeni tasarım olanakları sağlamaktadır. Yakın zamanda analog işaret uygulamaları için gerilim farkını alan geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi(VDTA) tanıtılmıştır.Bu tezde, iki farklı yeni ve basit CMOS teknolojisi ile gerçekleştirilmiş VDTA içyapısı önerilmiştir. Birbirleri ile karşılaştırıldığında, her bir VDTA yapısının bazı önemli üstünlükleri vardır.VDTA elemanı iki gerilim girişine ve iki çeşit akım çıkışına sahiptir, bu yüzden gerilim ve geçiş iletkenliği modlu uygulamaları için avantaj sağlayacaktır. VDTA yapısında iki farklı geçiş iletkenliği değeri bulunur ki, bu da VDTA tabanlı uygulamalarda harici direnç kullanımına gerek kalmaz. Bu özelliği ile analog devre tasarımlarında avantaj sağlayacaktır.Ayrıca, tez kapsamında VDTA kullanılarak bazı uygulama devreleri önerilmiştir. Pozitif ve negatif endüktans benzetimi önerilmiştir ve endüktans benzetimleri gerçekleştirilirken minimum sayıda aktif ve pasif eleman kullanılmış ve harici direnç kullanılmamıştır. Gerilim, geçiş iletkenliği ve akım modlu filtre devreleri önerilmiştir. Bazı filtre devreleri hem tek girişli, çok çıkışlı hemde çok girişli, tek çıkışlıdır.Önerilen devrelerin duyarlık analizleri, geçiş iletkenlik kazancının frekans sınırlama etkileri ve kararlılık analizleri yapıldı ve önerilen devrelerin performanslarını göstermek için SPICE programı ile test edildi.

Abstract:
Active elements are widely used in analog signal processing, such as filters, oscillators and inductance simulators etc. Furthermore, new designs are provided for researchers with these new proposed active elements. The voltage differencing transconductance amplifier (VDTA) is a recently introduced active element for analog signal processing.In this thesis, two different new and simple CMOS realizations of VDTA are proposed. Each of these VDTA structures has some sufficient advantages compared to each other.The VDTA element has two voltage inputs and two kinds of current output, so it is functional for voltage- and transconductance-mode operation. Furthermore, VDTA exhibits two different values of transconductance so that there is no need to external resistors for VDTA based applications which seem to be a good advantage for analog circuit designer.Besides, some application circuits using VDTAs have also been proposed in this thesis. Positive and negative floating inductance simulators are presented. Proposed inductance simulators employing minimum number of active and passive components use no external resistors. Voltage- transconductance- and current-mode filters are proposed. Some filters have both single input-three outputs and multi inputs-single output.Sensitivity analyses, effects of frequency limitation of transconductance gain and stability analyses of the proposed circuits are investigated and demonstrating the performance of the proposed circuits is tested with SPICE program.