VDTA VE VDGA TABANLI GERİLİM MODLU SÜZGEÇ TASARIMLARININ GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Abstract

Bu tez çalışmasında, Voltage Differencing Gain Amplifier (VDGA) ve Voltage Differencing Transconductance Amplifier (VDTA) aktif yapı blokları kullanılarak, gerilim modlu ikinci dereceden Kerwin Huelsman–Newcomb (KHN) tipi analog filtre tasarımlarının gerçekleştirilmesi ve karşılaştırmalı olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Her iki aktif eleman için de aynı KHN çekirdek topolojisi temel alınarak; alçak geçiren (LP), bant geçiren (BP), yüksek geçiren (HP), bant durduran (BS) ve tüm geçiren (AP) filtre fonksiyonları eş zamanlı olarak elde edilmiştir. Önerilen filtre yapılarının teorik analizleri ideal aktif eleman varsayımları altında gerçekleştirilmiş, doğal frekans ve kalite faktörü gibi temel filtre parametrelerinin elektronik olarak ayarlanabilirliği analitik ifadelerle ortaya konulmuştur. Tasarlanan devreler, 0.18 µm CMOS teknolojisi kullanılarak PSpice ortamında transistor seviyesinde benzetilmiş ve teorik sonuçlar doğrulanmıştır. Elde edilen benzetim sonuçları, VDTA tabanlı yapının özellikle doğrusal performans ve üretim toleranslarına karşı dayanıklılık açısından daha üstün olduğunu göstermiştir. VDTA tabanlı filtrede, giriş gerilimi 100 mV seviyesine kadar artırıldığında dahi toplam harmonik bozulma (THD) değerinin %0,1’in altında kaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca Monte Carlo analizleri, VDTA yapısında merkez frekans sapmasının daha düşük olduğunu ortaya koymuştur. Buna karşılık, VDGA tabanlı yapı, ilave bir gerilim kazanç parametresi (β) sayesinde kalite faktörü (Q) ve doğal frekansın (ω₀) birbirinden bağımsız olarak elektronik kontrolüne olanak tanıyarak daha yüksek tasarım esnekliği sunmaktadır. Ancak bu yapıda THD değerlerinin VDTA tabanlı yapıya kıyasla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma, VDGA ve VDTA tabanlı KHN filtre yapılarının avantaj ve sınırlamalarını sistematik bir biçimde ortaya koyarak, düşük bozulma gerektiren uygulamalar için VDTA’nın; yüksek ayarlanabilirlik ve tasarım esnekliği gerektiren uygulamalar için ise VDGA’nın daha uygun bir seçenek olduğunu göstermektedir.