Fraksiyonel dereceden elektronik devreler ve uygulamaları
Fractional order electronic circuits and applications
Yazar: İBRAHİM ETHEM SAÇU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALÇI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anharmonik osilatör = Anharmonic oscillator ; Filtre devreleri = Filter circuits ; Tümleşik devreler = Integrated circuits

Özet:
Bu tez çalışmasında, fraksiyonel dereceden elektronik devreler ve uygulamalarının çeşitlendirilmesi ve mevcut yapıların iyileştirilmesi düşünülmektedir. Bu amaçla, fraksiyonel dereceden filtre ve fraksiyonel multivibratör devreleri önerilmektedir.
Tez çalışmasında, ilk olarak fraksiyonel dereceden filtre transfer fonksiyonları ortaya konulmaktadır. Daha sonra bu fonksiyonları devresel olarak gerçeklemek için CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) aktif elemanlar ve pasif elemanlardan faydalanılmaktadır. Filtreleri gerçeklemek için biri voltaj modlu (VM) diğeri akım modlu (AM) iki farklı filtre topolojisi önerilmektedir. Önerilen yapılarla; düşük güç tüketimi, düşük besleme voltajı ve filtre parametrelerinin elektronik olarak ayarlanması avantajları elde edilerek literatüre katkı sağlanmıştır. VM'lu topolojide fraksiyonel alçak geçiren ve yüksek geçiren filtre yanıtları elde edilmektedir. Diğer taraftan AM'lu topolojide, alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren ve bant durduran filtre yanıtlarına ulaşılmaktadır. Önerilen bu yapılar üzerinde kapsamlı bir benzetim çalışması yürütülmektedir. Ek olarak ortaya konulan devreler, literatürdekilerle karşılaştırılmaktadır. Dahası AM'lu 1.5 dereceden fraksiyonel alçak geçiren filtre deneysel olarak da gerçekleştirilmektedir.
İkinci olarak, yeni bir fraksiyonel astable multivibratör tasarlanarak literatüre sunulmuştur. Önerilen multivibratör üzerinde kapsamlı benzetim yapılmış ve deneysel olarak da doğrulanmıştır. Normal multivibratörle karşılaştırıldığında fraksiyonel multivibratör daha yüksek osilasyon frekansı sunabilmektedir.

Abstract:
In this thesis, it is thought to diversify fractional order electronic circuits and applications and make improvement on proposed ones before. For this aim, fractional order filter circuits and fractional multivibrator have been designed.
In this thesis, firstly, the transfer functions of fractional order filters have been introduced. Then, in order to realize these functions, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) active devices and passive components are employed. To realize the filters, two different filter topologies namely voltage mode (VM) and current mode (CM) are proposed. By the proposed topologies, a contribution is made to the literature by providing advantages of low power consumption, low supply voltages and electronic controllability of filter parameters. In the VM topology, fractional order low pass and high pass filter responses are achieved. On the other hand, in the CM topology, low pass, high pass, band pass and band reject filter responses are obtained. An extensive simulation process is conducted on these proposed filters. Additionally, the introduced circuits have been compared with the ones in literature. Furthermore, the CM fractional low pass filter order of 1.5 is also implemented experimentally
Secondly, a new fractional astable multivibrator has been designed and published in the literature. The proposed multivibrator has been simulated widely. It was also verified experimentally. The fractional multivibrator can provide higher oscillation frequency in comparison with the normal multivibrator.