Filtre ve sentetik bobinlerin birim kazançlı hücreler kullanarak tasarımları ve performans analizleri
Designs and performance analyses of filter and synthetic inductor using unity gain cells
Yazar: HALİL ALPASLAN
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN YÜCE
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif devreler = Active circuits ; Aktif filtreler = Active filters ; Akım taşıyıcı devreler = Current conveyor circuits ; Analog tasarım = Analog design ; Analog tümleşik devreler = Analog integrated circuits

Özet:
Geçmiúten günümüze kadar pasif devre elemanlarÕ ile farklÕ elektronik devretasarÕmlarÕ yapÕlmÕúWÕr. Teknolojide meydana gelen geliúmeler ile tasarlanan devreboyutlarÕQÕn küçülmesi, güç tüketimlerinin azalmasÕ, düúük gerilim ile çalÕúabilme,maliyet gibi özellikler önem kazanmÕúWÕr. Bu nedenle analog devre tasarÕmlarÕnda,pasif devre elemanlarÕQÕn aktif devre elemanlarÕ ile tasarlanmasÕ yaygÕnlaúPÕúWÕr.AyrÕca, aktif devre elemanlarÕ ile tasarlanan devre yapÕlarÕ tümleúik devrefabrikasyon teknolojisi için oldukça uygun yapÕlardÕr. Aktif devre elemanlarÕ çalÕúmaprensibine göre gerilim-modlu (VM) elemanlar ve akÕm-modlu (CM) elemanlarolarak iki gruba ayrÕlabilir. VM devre elemanlarÕna, bilinen klasik iúlemsel yükselteçyapÕlarÕ (OAs) örnek olarak verilebilece÷i gibi CM devre elemanlarÕna da akÕmtaúÕ\ÕFÕlar (CCs), akÕm geri beslemeli yükselteçler (CFOAs), akÕm takipçileri (CFs)örnek olarak verilebilir. CM aktif devre elemanlarÕ ile yapÕlan tasarÕmlar, VM aktifdevre elemanlarÕ ile yapÕlan tasarÕmlara göre daha iyi do÷rusallÕk, daha iyi bantgeniúli÷i, daha büyük dinamik aralÕk gibi üstünlükler sergilemektedir. CM devreelemanlarÕndan CC'lar ile tasarlanan devre yapÕlarÕ hem ideal olmayan akÕmkazancÕndan hem de ideal olmayan gerilim kazancÕndan etkilenmektedir. Bu nedenleaçÕk çevrim konfigürasyonlu analog tümleúik devre uygulamalarÕnda CC'lar yerinebirim kazançlÕ hücrelerin (UGCs) kullanÕPÕ; daha büyük de÷erli bant geniúli÷i, dahageniú dinamik aralÕk, düúük güç tüketimi, yüksek do÷ruluk derecesi açÕVÕndan dahaavantajlÕGÕr.Bu çalÕúmada UGC'ler ve negatif empedans çeviriciler (NIC) kullanÕlarak CMsentetik bobin ve evrensel tip filtre devreleri tasarlanmÕúWÕr. Bir tane sentetik bobiniçyapÕVÕ oluúturulmuú ve serim planÕ çizilmiútir. AyrÕca, tasarlanmÕú devreler içinideal ve ideal olmayan durumlardaki karúÕlaúWÕrmalarÕ yapmak amacÕ ile performansanalizleri de yapÕlmÕúWÕr.Anahtar Kelimeler: Birim kazançlÕ hücreler, akÕm taúÕ\ÕFÕlar, akÕm-modlu aktifdevre elemanlarÕ ile analog devre tasarÕPÕ

Abstract:
Different electronic circuits have been designed with active and passive circuitcomponents from past to present. With technological advancements, some propertiessuch as scaling of the designed circuit sizes, decreasing of the power consumption,operating with low voltage and cost are important issues. Therefore, design of thepassive circuit components with active circuit components has become widespread inanalog circuit design. Besides, the circuits designed with only active circuitcomponents are preferred in integrated circuit (IC) fabrication. The active circuitcomponents can be classified into two groups as voltage-mode(VM) and currentmode(CM). The traditional operational amplifiers (OAs) can be given as an examplefor VM circuit compoenents whereas current conveyors (CCs), current feedbackoperational amplifiers (CFOA), current followers (CFs) can be given as an examplefor CM circuit components. The circuits based on CM active devices have someadvantages such as good linearity, better bandwidth and greater dynamic range withrespect to VM active devices. The circuit blocks designed with CCs are affectedfrom both nonideal voltage gains and nonideal current gains. Thus, the use of unitygain cells (UGCs) instead of CCs in the analog IC applications with open loopconfiguration has several advantages such as high value bandwidth, wider dymanicrange, lower power consumption and higher accuracy etc.In this study, active inductor circuits, active resistor circuits and universal activefilter circuits are designed by the UGCs and negative impedance converters (NICs).An active inductor structure is created and its layout is drawn. Also, a number ofperformance analyses are performed for designed circuits.Key Words: Unity gain cells, current conveyors, circuit design with current-modeactive devices