Akım taşıyıcılar kullanarak filtre devreleriin VLSI tasarımı ve gerçeklenmesi

Abstract

ÖZET Aktif devre sentezi için önem taşıyan ikinci kuşak akım taşıyıcılar, (CCIIs) diğer devre elememanlarına göre geniş bir frekans bandına sahiptirler. Akım taşıyıcı yapılan aktif devre gerçeklemelerinde, işaret işleme ve benzeri uygulamalarda kabul edilir bir öneme sahip olup, CMOS tranzistörlerle tümleştirilebilirler. Bununla birlikte, akım taşıyıcı yapılarının tümdevre gerçeklemelerinin çok fazla bir geçmişi yoktur. Bu tezde akım taşıyıcılar ile, CCII+ ( pozitif akım taşıyıcı) ve CCn- ( negatif akım taşıyıcı), aktif devre sentezi yapılarak bir alçak geçiren filtre devresinin VLSI gerçeklemesi yapılmıştır. Çalışma aşamaları sırasıyla şöyledir:. İlk olarak, pozitif ve negatif akım taşıyıcı devrelerin (CCII+ ve CCII-) TÜBİTAK YİTAL'in (Marmara Araştırma Merkezi Yarıiletken Teknolojisi Araştırma Laboratuvan) PMOS ve NMOS transistörler için geliştirilen 3 um CMOS prosesine ait parametreleri kullanılarak, PSPICE simülasyonları yapılmıştır. Olumlu çıkan sonuçlar; bir sonraki adım olan akım taşıyıcılarla gerçeklenmiş alçak geçiren filtre devresinin simülasyonlarına olanak vermiştir.. İkinci olarak, filtre devresini oluşturan bağlantılarla beraber akım taşıyıcıların silisyum kırmık üzerindeki serim(layout)leri aynı prosese ait tasarım kuralları kullanılarak tasarlanmıştır.. Son adımda ise, filtre devresinin hat kapasitelerini ve parazitik dirençlerini içeren postsimülasyonu (CADENCE yazılımım kullanarak) yapılmıştır. Sonuç olarak akım taşıyıcıların çalışması; düğüm gerilimleri, çalışma noktası analizi, DC analiz ve devrenin etkin olacağı frekans aralığının belirlenmesini sağlayan AC analiz ile incelenmiştir. Filtre devresinin çalışması da AC analiz ile frekans karakteristiği çıkartılarak incelenmiştir.

ABSTRACT The second - generation current conveyors (CCIIs) which are important circuit elements for active network syntesis operate in larger frequency band than the other circuit elements. CCII circuit building block has demonstrated outstanding versatility, in applications such as in the realisations of active network elements and in signal processing systems. Nevertheless; it is only recently that, although CCIIs have the property of being integrated with CMOS tranzistors, integrated circuit realisations of CCIIs have been reported. In this thesis, by using both of CCII+ (positive current conveyor) and CCII- (negative current conveyor) active network synthesis has been demonstrated and VLSI demonstration of low pass filter circuit which employs a CCII+ and a CCII- has been realized. Studying stages are like that:. Firstly, positive and negative current conveyors have simulated by using PSPICE program and TÜBİTAK YİTAL's ( Marmara Reseach Center Semiconductor Technology Research Laboratories ) 3um CMOS proses parameters for PMOS and NMOS tranzistors. Good results had made possible simulation of filter circuit which has been made of CCII+ and CCII- circuits as a next stage.. Secondly, the silicon chip layout of current conveyors which has connections for realizing low pass filter circuit has designed by using the design rules of the 3 urn CMOS proses.. Finally, the postsimulation (by using CADENCE software) which includes line capacitors and parasitic resistans has applied to this filter circuit. As a result, the operations of the second generations current conveyors are investigated as; the node voltages, operating point analysis and an AC analysis for the frequency band that the circuit can be used. On the other hand; operating of low pass filter circuit is analysed by using only AC analysis in which frequency characterication of this circuit can be realized. II