MOS transistör tabanlı elektronik olarak ayarlanabilir analog devreler
MOS transistor based electronically tunable analog circuits
Yazar: FIRAT YÜCEL
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN YÜCE
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif devre sentezi = Alcogel ; Aktif devreler = Active circuits ; Akım taşıyıcı devreler = Current conveyor circuits ; MOS transistör = MOS transistor ; Tümleşik devreler = Integrated circuits

Özet:
Bu tezde; ayarlanabilir, lineerliği yüksek, az sayıda devre elemanı içeren, düşük gürültü, düşük güç tüketimi, düşük toplam harmonik bozulma ve geniş dinamik aralık özelliklerine sahip MOS transistör tabanlı yeni analog devrelerin tasarımı amaçlanmıştır. Bu kapsamda; ayarlanabilir direnç, transkondüktör, kare alıcı, birinci ve ikinci dereceden süzgeç devreleri hazırlanmıştır.

İlk olarak, ayarlanabilir bir topraklanmış direnç ve bu devrenin ikinci dereceden çok fonksiyonlu süzgeç uygulaması önerilmiştir. Ayrıca, altı adet MOS transistör kullanılarak, iki adet ayarlanabilir lineer transkondüktör devresi hazırlanmıştır. Bir uygulama örneği olarak ise pozitif kayıpsız bir topraklanmış endüktans simülatörü verilmiştir.

Başka bir çalışmada, kaskat bağlanabilir, gerilim giriş akım çıkışlı, MOS transistör tabanlı bir analog kare alıcı ve bu devrenin dört kadranlı analog çarpıcı uygulaması verilmiştir. Ayrıca, daha önce önerilen transkondüktör devrelerinden türetilmiş bir kare alıcı devre daha verilmiştir.

Tez kapsamında, dört adet elektronik olarak ayarlanabilir, gerilim modlu birinci dereceden tüm geçiren süzgeç devresi tasarlanmıştır. Bunlardan birisi, yalnızca üç adet NMOS transistör ile tasarlanan bir süzgeçtir. İkinci çalışmada ise CCII- tabanlı bir süzgeç verilmiştir. Son olarak ise, iki adet CCII tabanlı ayarlanabilir süzgeç devresi hazırlanmıştır.

Diğer bir çalışmada, ikinci dereceden akım modlu bir evrensel süzgeç, beş adet CCII+ elemanı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, iki adet çok çıkışlı CCII elemanıyla tasarlanan, ikinci dereceden gerilim modlu çok fonksiyonlu bir süzgeç önerilmiştir.

Hazırlanan devrelerin performans ve çalışabilirliğini göstermek üzere, SPICE programında, 0.13 μm ve 0.25 μm CMOS teknoloji parametreleri kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, bazı çalışmalar için deneysel test sonuçları da verilmiştir. Simülasyon ve deneysel test sonuçları, kuramı en iyi şekilde desteklemiştir.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to design new MOS transistor based analog circuits having the features of tunability, better linearity, low power dissipation, low number of component, low noise, low total harmonic distortion and wider dynamic range. For this purpose, tunable resistor, transconductor, squarer, first and second order filter circuits are implemented.

Firstly, an electronically tunable grounded resistor and its second-order multifunctional filter application are proposed. Further, two new highly linear tunable transconductors using six MOS transistors are proposed. Additionally, a positive lossless grounded inductor simulator is given as an application example of the proposed transconductors. 

As another work, a cascadable voltage input current output MOS based analog squarer and its four quadrant analog multiplier application are given. A new squarer circuit derived from previously proposed transconductors is also given.

In this thesis, four first-order all-pass filter circuits are designed. One of them is electronically tunable filter design using only three NMOS transistors. A new all-pass filter using only one CCII- is proposed. CCII based two voltage-mode tunable all-pass filters are given.

A second-order current-mode universal filter in this thesis is implemented by using five CCII+s. Also, a second-order voltage-mode multifunctional filter using two multiple output CCIIs is proposed.

Simulations of the proposed circuits by using 0.13 μm and 0.25 μm CMOS technology parameters in SPICE program are accomplished to test performance and workability. Experimental test results for some circuits are also achieved. Simulations and experimental results confirm the theory well.