Aktif filtre devrelerinin iyileştirilmesi için yeni olanaklar
New possibilities for improvement of active filter circuits
Yazar: ABDULLAH YEŞİL
Danışman: DOÇ. DR. FIRAT KAÇAR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif filtreler = Active filters

Özet:
Bu tez kapsamında aktif filtrelerde yüksek kalite faktörü elde etmek ve kapasite değerlerini azaltmak için yeni yöntemler sunulmuştur. Ayrıca bu yöntemler aracılığıyla aktif filtrelerin kutup frekansları elektronik olarak değiştirilmiştir. Literatürdeki aktif filtre devreleri incelendiğinde merkez frekansının değiştirilmesi ve yüksek kalite faktörünün elde edilmesi önemli yer tutmaktadır. Literatürde, merkez frekansı ve kalite faktörünü değiştirmek için farklı yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler bazı dezavantajlara sahiptir.
Tezde, aktif filtre devrelerindeki bu dezavantajları gidermek için farklı yöntemler sunulmuştur. Bu yöntemler Lakys ve Fabre tarafından önerilen yöntem göz önünde bulundurularak geliştirilmiş, farklı filtre çıkışlarından geribesleme uygulandığında merkez frekansı ve kalite faktörünün değişimi incelenmiştir. 
Bu sonuçlar ışığı altında, aktif filtre devrelerinde yüksek kalite faktörü elde edilmiştir. Kullanılan yöntemler ile aktif filtre devrelerinde harici kapasite değerleri azaltılmıştır. Bu yolla analog tümdevrelerde önemli bir parametre olan yonga alanı minimum yapılabilir.  Ayrıca merkez frekanslarının elektronik olarak ayarlanması sağlanmıştır. 
Tüm yöntemlerin genelleştirilmiş transfer fonksiyonları, kalite faktörleri ve merkez frekansları verilmiştir. Ayrıca parazitik, ideal olmama durumlarının etkileri ve duyarlık analizleri araştırılmıştır. Dahası, tek kutuplu model göz önünde bulundurularak, aktif filtrelerin kararlık koşulları belirlenmiş ve gerilim ve geçişiletkenliği kazançların frekans sınırlama etkileri araştırılmıştır. Bu etkiler varsayılarak, aktif filtrenin çalışma koşulları ve sınırları Routh-Hurwitz kriterleri ve MATLAB programı aracılığıyla hesaplanmıştır. 
Tüm yöntemlerin başarımlarını göstermek için, aktif elemanların CMOS gerçeklemeleriyle benzetim sonuçları verilmiştir. AM, FM alıcılar ve düşük frekans devreleri için uygulama örnekleri sunulmuştur

Abstract:
In this thesis, new methods are presented to obtain a high quality factor and low capacitance values in active filters. Also the pole frequency of the active filter can be changed electronically by means of these methods. When the active filters in the literature have been examined, they have the importance place to be changed of the center frequency and being obtained high quality factor. In the literature, there are different techniques to change center frequency and quality factor. These methods have some disadvantages. 
In the thesis, different methods are presented to resolve these disadvantages in the active filters. Considering the presented method by Lakys and Fabre, these methods are improved. The changes of the center frequency and quality factor with feedback from different filter outputs are investigated. 
In the light of these results, high quality factors are obtained in active filters. Using the presented methods, the values of the externally connected capacitors in filter structures are reduced. In this way, the chip area, which is an important parameter in the integrated circuits, can be minimized. Also the center frequency of the active filter cab be changed electronically.
Generalized transfer functions, quality factor and center frequency of all methods are given. Also, effects of the parasitic and non-ideal element as well as sensitivity analyses are investigated. Moreover, the stability conditions of active filters are defined, and the frequency limitation effects of voltage and transconductance gains are investigated by taking into account the single pole model. Considering these effects, operating conditions and boundaries of the active filter are calculated with Routh-Hurwitz criterion and by means of MATLAB® program.
To demonstrate the performances of all methods, simulation results are given with CMOS realizations of the active elements. Application examples are presented for AM, FM receiver circuits and low frequency circuits.