Akım taşıyıcıları kullanarak aktif devre sentezinde yeni olanaklar

Abstract

ÖZET AKım Taşıyıcılar; Norton, Transkonduktans ve îşlemsel kuvvetlendiriciler gibi devre elemanlarına göre daha geniş bir frekans bandında çalışabilen ve CMOS'larla tümleştirilebilen aktif devre elemanlarıdır. Bu nedenle, bu tezde, akım taşıyıcıları kullanarak aktif devre sentezinde yeni olanaklar araştırılmıştır. Bu amaçla, akım taşıyıcılarla ilgili literatürde karşılaşılan çeşitli çalışmalar incelenmiş ve bunlardan yararlanarak yeni temel devreler elde edilmiştir. Elde edilen devrelerin, akım taşıyıcılı aktif devre sentezinde kullanılabileceği belirtilmiş ve bu tezde önerilmiştir. Bu tezde, ayrıca, yeni ve genel bir sentez yöntemi önerilmiştir. Bu yöntem ile basamaklı türden LC devreleri¬ nin simülasyonu; akım taşıyıcılar, bir ucu topraklı direnç ve kapasitelerle gerçekleştirilmiştir. Sunulan bu yöntemde, Temel Hücre (TH) olarak isimlendirilen akım taşıyıcılı simüle alt devreler kullanılmıştır. TH'ler, işaret-akış diyagramlarından yararlanarak elde edilmiştir. önerilen yöntemi kullanarak, basamaklı türden çeşitli filtre devrelerinin sımülasyonları yapılmıştır. Ayrıca bu devrelerin PSPICE programı ile AÇ analizleri yapılarak frekans karakteristikleri çıkarılmıştır. Burada yapılan tüm analizlerde hep ideal akım taşıyıcılar kullanılmıştır. Bu tezde önerilen yöntemle elde edilmiş çeşitli simüle devrelerde, ideal akım taşıyıcılar yerine ideal olmayan akım taşıyıcıların kullanılması durumunda karşılaşılabilecek sorunları görmek amacı ile bazı çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda, ilk olarak akım taşıyıcılardan kaynaklanan idealsizliklerin bir simüle devrenin frekans karakteristikleri üzerinde yaptığı etkiler incelenmiş ve oluşturduğu hatalar saptanmıştır. Daha sonra, iki ucu serbest R, L ve C simülasyonunda kullanılan TH'li simüle alt devrelerin aktif ve pasif parametre değişimlerine göre duyarlık analizleri yapılarak elde edilen sonuçlar tablolar halinde sunulumuştur. Son olarak, akım taşıyıcılarla gerçekleştirilmiş devrelerin girişine uygulanan işaretin genliğinin maksimum değerini saptayan ve böylelikle bu devrelerde genlik bozulması ve yükselme-eğimi gibi sorunları oluşturmayan bir yöntem araştırılmış ve basit bir formül elde edilmiştir. -iv-

ÖZET AKxm Taşıyıcılar; Norton, Transkonduktans ve îşlemsel kuvvetlendiriciler gibi devre elemanlarına göre daha geniş bir frekans bandında çalışabilen ve CMOS' larla tumleştırı- lebilen aktif devre elemanlarıdır. Bu nedenle, bu tezde, akım taşıyıcıları kullanarak aktif devre sentezinde yeni olanaklar araştırılmıştır. Bu amaçla, akım taşıyıcılarla ilgili literatürde karşılaşılan çeşitli çalışmalar incelenmiş ve bunlardan yararlanarak yeni temel devreler elde edilmiştir. Elde edilen devrelerin, akım taşıyıcılı aktif devre sentezinde kul lanılabilecef i belirtilmiş ve bu tezde önerilmiştir. Bu tezde, ayrıca, yeni ve genel bir sentez yöntemi önerilmiştir. Bu yöntem ile basamaklı türden LC devreleri nin simülasyonu; akım taşıyıcılar, bir ucu topraklı direnç ve kapasitelerle gerçekleştirilmiştir. Sunulan bu yöntemde, Temel Hücre (TH) olarak isimlendirilen akım taşıyıcılı simüle alt devreler kullanılmıştır. TH' ler, işaret-akış diyagramlarından yararlanarak elde edilmiştir. önerilen yöntemi kullanarak, basamaklı türden çeşitli filtre devrelerinin sımülasyonları yapılmıştır. Ayrıca bu devrelerin PSPICE programı ile AC analizleri yapılarak frekans karakteristikleri çıkarılmıştır. Burada yapılan tüm analizlerde hep ideal akım taşıyıcılar kullanılmıştır. Bu tezde önerilen yöntemle elde edilmiş çeşitli simüle devrelerde, ideal akım taşıyıcılar yerine ideal olmayan akım taşıyıcıların kullanılması durumunda karşılaşılabilecek sorunları görmek amacı ile bazı çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda, ilk olarak akım taşıyıcılardan kaynaklanan idealsizliklerin bir simüle devrenin frekans karakteristikleri üzerinde yaptığı etkiler incelenmiş ve oluşturduğu hatalar saptanmıştır. Daha sonra, iki ucu serbest R, L ve C simülasyonunda kullanılan TH'li simüle alt devrelerin aktif ve pasif parametre değişimlerine göre duyarlık analizleri yapılarak elde edilen sonuçlar tablolar halinde sunulumuştur. Son olarak, akım taşıyıcılarla gerçekleştirilmiş devrelerin girişine uygulanan işaretin genliğinin maksimum değerini saptayan ve böylelikle bu devrelerde genlik bozulması ve yükselme-egimi gibi sorunları oluşturmayan bir yöntem araştırılmış ve basit bir formül elde edilmiştir.