Akım taşıyıcıları kullanılarak kesirli dereceli evrensel süzgeç tasarımının gerçekleştirilmesi
Performance design of fracti̇onal order universal filter by using current conveyor
Yazar: FADİLE ŞEN
Danışman: PROF. DR. ALİ KIRÇAY
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada üç adet çok çıkışlı ikinci nesil akım taşıyıcı (MOCCII) ile akım modlu evrensel bir süzgeç sunuldu. Bu süzgeç iki adet direnç ve topraklanmış iki adet kondansatörden oluşmaktadır. Sunulan süzgeç kesirli dereceli olarak tasarlandı. Bu tasarlama işlemi iki farklı şekilde gerçekleştirilmektedir. Bunlardan ilki sabit faz elemanı olarak da bilinen kesirli dereceli kapasitör elemanı kullanılarak gerçekleştirilir. Ancak kesirli dereceli kapasitör henüz ticarileşemediği için bu elemanı RC ağı devresi oluşturularak yapılmaktadır. İkinci olarak ise kesirli dereceli süzgeç transfer fonksiyonlarını tam sayı dereceli süzgeç transfer fonksiyonlarına yaklaştırılarak gerçekleştirilmektedir. Bu tez çalışmasında ise kesirli dereceli süzgeç birinci yolla elde edilmiştir.  Kesirli dereceli kapasitör için Foster-I RC ağı devresi kullanılmıştır. Bunun sebebi sunulan evresel süzgeç devresinin biyomedikal yapılarda da kullanılabilmesi sağlamak amacıyla tercih edilmiştir ve bu şekilde süzgeç daha avantajlı bir hale getirilmiştir. Ayrıca kesirli dereceli süzgeç devresi akım modlu olarak tasarlandığı için yüksek doğrusallık, düşük hassasiyet ve daha düşük gerilim/güç uygulamaları için de kullanılabilir. Sunulan kesirli dereceli süzgecin avantajlı kılan bir diğer yanı ise aynı devrede kesirli dereceli alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren, bant durduran ve tüm geçiren gibi beş standart süzgeç fonksiyonlarının çıkışları alınabilmektedir. Tüm süzgeçlerin kesirli dereceli transfer fonksiyonları verilmektedir ve varsayılan dereceleri (1+α),  burada 0< α< 1' dir. Son olarak(1+α)= 1.5,1.8 ve 1.9 dereceleri için tasarlanan devreler BJT (Bipolar Junction Transistör) kullanılarak ORCAD SPICE benzetim programı ile simüle edildi ve çıktıları sunuldu. Bu simülasyon sonuçlarında süzgeçlerin kesim frekansı 100 KHz olarak ölçülmüştür ve kesirli süzgeç çıkışlarının istenilen durdurma bandı zayıflatmasının sağladığı ve zayıflama eğiminin daha kesin kontrolünü sunduğunu görülmüştür. Ayrıca 100 KHz' lik biyomedikal yapılarda kullanılabilir.

Abstract:
In this study, three multi-output second generation current carriers (MOCCII) and a current mode universal filter are presented. This filter consists of two resistors and two grounded capacitors. The presented filter is designed as a fractional order. This design is carried out in two different ways. The first of these is carried out using a fractional order capacitor element, also known as a fixed phase element. However, since the fractional capacitor cannot be commercialized yet, this element is made by creating a RC network circuit. Secondly, fractional order filter transfer functions are carried out by bringing them closer to integer order filter transfer functions. In this thesis, fractional filter is obtained in the first way. Foster-I RC network circuit is used for fractional order capacitor. The reason why this has been preferred in order to provide the use of the proposed universal filter circuit in biomedical structures, thus making the filter more advantageous. In addition, since the fractional order filter circuit is designed as current mode, it can be used for high linearity, low sensitivity and lower voltage / power applications. Another advantage of the presented fractional order filter is that five standard filter functions such as fractional order low pass, high pass, band pass, band stop and all pass can be output in the same circuit. Fractional order transfer functions of all filters are given and their default degrees (1 + α), where 0 <α <1. Finally, the circuits designed for (1 + α) = 1.5,1.8 and 1.9 degrees were simulated with BJT (Bipolar Junction Transistor) with ORCAD SPICE simulation program and their outputs were presented. In these simulation results, the cut off frequency of the filters is measured as 100 KHz and it is seen that the fractional order filter outputs provide the desired band stop attenuation and provide more precise control of the attenuation slope. It can also be used in biomedical structures of 100 KHz.