AKIM MODLU ISLEMSEL KUVVETLENDIRICI (COA) TASARIMI VE UYGULAMALARI Mustafa Altun Tez Danismani: Hakan Kuntman

1
AKIM MODLU ISLEMSEL KUVVETLENDIRICI (COA)
TASARIMI VE UYGULAMALARIMustafa AltunTez
Danismani Hakan Kuntman

• Elektronik ve Haberlesme Mühendisligi Bölümü
• Elektrik-Elektronik Fakültesi
• Istanbul Teknik Üniversitesi, 34469, Maslak,
  Istanbul

2
Taslak

• Giris
• COA (akim modlu islemsel kuvvetlendirici) tanimi
  ve tanim bagantilari
• Giris ve çikis empedansi iyilestirme yöntemleri
• Önerilen COA yapilari ve benzetim sonuçlari
• Tek girisli çift çikisli COA yapilari
• Çift girisli çift çikisli (tamamen farksal) COA
  yapilari
• Uygulama devreleri ve benzetim sonuçlari
• Sonuçlar
• Kaynaklar

3
Giris

• Son yillarda, aktif süzgeç, osilatör gibi analog
  devre bloklarinin gerçeklestirilmesinde akim
  modlu devreler geleneksel gerilim modlu
  devrelerin yerini almaya baslamistir .
• Gerilim modlu çalismayla kiyaslandiginda akim
  modlu çalismanin önemli üstünlükleri
  bulunmaktadir 1, 2
• Akim modlu devrelerin genellikle frekans
  cevaplari ve hizlari daha iyidir.
• Akim modlu devreler daha düsük besleme
  gerilimlerinde çalisabilmekte ve daha az güç
  tüketmektedirler.
• Matematiksel islemler (toplama,çikarma,
  çarpma...vb.) akim modlu olarak daha kolay
  yapilabilmektedir.

4
Giris

• Litaratürde degisik akim modlu devre bloklari
  önerilmis ve bunlardan bazilari ticari olarak da
  üretilmektedir (akim tasiyici ve akim
  geribeslemeli islemsel kuvvetlendirici)
• Akim modlu islemsel kuvvetlendirici (COA) diger
  bir önemli yapi blogudur.
• COA kullaniminin en çekici yönlerinden biri,
  neredeyse bütün OPAMP-RC devrelerinin bitisik
  dönüsüm yöntemiyle (adjoint network principle)
  COA-RC olarak gerçeklenebilmesidir 3, 4.

5
Giris

• COAnin hem giris hem de çikis isareti akim
  boyutundadir. Diger bir ifadeyle gerçek akim
  modlu aktif elemandir. Böylece COA tabanli akim
  modlu devreler tampon devresi eklemeksizin art
  arda baglanabilir.
• Bu çalismada tümdevre olarak gerçeklenmeye uygun
  4 adet CMOS COA yapisi önerilmistir ve yapilarin
  hiçbirinde direnç elemani kullanilmamistir.
• Bu 4 yapidan 2 tanesi tek girisli (COA-1 ve
  COA-2) 2 tanesi tamamen farksaldir (COA-3 ve
  COA-4).

6
COA tanimi ve tanim bagintilari
Sekil-1 Tek girisli COA sembolü, esdeger devresi
ve tanim bagintilari
Sekil-2 Çift girisli COA sembolü, esdeger
devresi ve tanim bagintilari
7
COA tanimi ve tanim bagintilari

• Idealde, akim modlu islemsel kuvvetlendiricinin
  giris direnci sifir, akim kazanci (Ai) ve çikis
  direnci sonsuz olmalidir.
• Uygulama devrelerinde çift girisli çift çikisli
  (tümüyle farksal) COA larin kullanimi tek
  girisli çift çikisli COAlarin kullanimi ile
  kiyaslandiginda daha elverislidir
• Gürültü performansi daha iyi
• Düsük distorsiyon
• Yüksek dinamik çalisma araligi
• Uygulamada esnek kullanim

8
Giris ve çikis empedansi iyilestirme yöntemleri

• Gerilim veya akim modlu analog yapi bloklarinin
  idealde giris veya çikis dirençleri sifir veya
  sonsuzdur.
• Ideale daha yakin empedans degerleri elde etmek
  amaciyla geribesleme feedback yöntemine
  basvurulmustur.
• Geribesleme pozitif ve negatif olmak 2 türlüdür
  ve bu 2 tür besleme de empedans iyilestirmek için
  kullanilabilir.
• Herhangi bir x dügümünden görülen direnç degeri -
  rx negatif veya pozitif geribesleme kullanilarak
  arttirilabilir veya azaltilabilir.
• rx1 geribeslemesiz halde rx2 ise geribesleme
  uygulanarak x dügümünden görülen direnç
  degerleridir.

9
Giris ve çikis empedansi iyilestirme yöntemleri

• Geribesleme kazanci ß ne kadar büyük seçilirse o
  kadar küçük rx2 direnç degerleri elde edebiliriz.

Sekil-3 Negatif geribesleme ile rx direnç
degerini düsürme yöntemi

• Bu yöntem akim girisli analog yapi bloklarinda
  giris direncini iyilestirmek için
  kullanilmaktadir.
• ß genellikle diferansiyel kat ile gerçeklenir ve
  karalilik açisindan kompanzasyon kapasitesine
  genellikle ihtiyaç duyulur.

10
Giris ve çikis empedansi iyilestirme yöntemleri

• Geribesleme kazanci ß ne kadar büyük seçilirse o
  kadar büyük rx2 direnç degerleri elde edebiliriz.

Sekil-4 Negatif geribesleme ile rx direnç
degerini arttirma yöntemi

• Bu yöntem analog devrelerin çikis dirençlerini
  veya kazançlarini arttirmak için siklikla
  kullanilmaktadir. Kaskot yapilari örnek olarak
  gösterebiliriz.

11
Giris ve çikis empedansi iyilestirme yöntemleri

• Pozitif geribesleme empedans iyilestirmek için
  önerilen diger önemli bir yöntemdir 5.

Sekil-5 Pozitif geribesleme ile rx direnç
degerini düsürme yöntemi

• Geribesleme kazanci ß teorik olarak rx1 degerine
  esit seçilirse sifir rx2 direnç degeri elde
  edilebilir. Fakat pratikte bu mümkün degildir.
• Amacimiz (1-ß/rx1) degerini sifira yakin ve
  pozitif seçmektir. Kararlilik açisindan
  (1-ß/rx1)gt0 olmalidir.

12
Giris ve çikis empedansi iyilestirme yöntemleri
Sekil-6 Pozitif geribesleme ile rx direnç
degerini arttirma yöntemi

• Geribesleme kazanci ß teorik olarak 1/rx1
  degerine esit seçilirse sonsuz rx2 direnç degeri
  elde edilebilir. Fakat pratikte bu mümkün
  degildir ve bu yöntemle çok yüksek rx2 degerleri
  elde etmek pek mümkün gözükmemektedir.

13
Önerilen COA-1 yapisi

• Önerilen COA yapisi 6 tek girisli, çift
  çikislidir.
• COA A sinifi giris ve çikis katlarindan
  olusmaktadir.
• Giris katinda M5, M4 ve M3 positif geribesleme
  çevrimini olusturmakta ve giris direncini
  düsürmektedir.
• Çikis kati katli-kaskot yapidir.
• M11 direnç görevi görmekte ve frekans cevabini
  iyilestirmektedir

Sekil-7 COA-1in sematik gösterimi
14
Önerilen COA-1 yapisi

• Literatürde önerilen diger giris direnci düsürme
  yöntemleri 7, 8 daha karisik devrelerle
  yapilmakta ve devrenin frekans cevabini
  kötülestirmektedirler.
• Giris direnci denkleminde ikinci terimi sifira
  yakin bir deger seçebilirsek, ayni zamanda giris
  direncini de sifira yaklastirmis oluruz.
• Giris direnç degerinin pozitif olmasi karalilik
  açisindan önemlidir.
• Teorik olarak (W/L)M2 (W/L)M3 ve (W/L)M4
  (W/L)M5 seçtigimizde istenen iki durumu da
  saglamis oluruz.

15
Önerilen COA-1 yapisi

• Kararlilik sorununu tam anlamiyla çözebilmek için
  en kötü hal analizleri Worst Case Analysis de
  yapilmalidir.
• Bu çalismada akim kazanç faktörü Current Gain
  Factor (K) ve esik gerilimindeki Threshold
  Volatge (VT) idealsizlikler göz önüne alinarak en
  kötü hal analizleri yapilmistir.

16
COA-1 benzetim sonuçlari

• Benzetimler SPICE programi ile yapilmistir. AMS
  0.35µm CMOS teknolojisi kullanilmis ve
  tranzistorlar yüksek dogruluklu BSIM3v3 ile
  modellenmistir.

Tablo-2 COA-1 tranzistor boyutlari
Tranzistor W(µm)/L(µm)
M1, M9 30/1.4
M2 10/0.7
M3 9.2/0.7
M4, M5, M6 5/0.7
M7, M8 11/1.4
M10 5/0.7
M11 9/1
M12, M13 80/1
M14 140/1.4
M15, M16 70/1.4
M17, M18 41/1
M19, M21 120/1.4
M20, M22 30/1
Tablo-1 COA-1 DC degerler
Parametre Deger
VDD VSS 1.5 V, -1.5V
Vb1, Vb2 0.5V, 0.2V
Vb3, Vb4,Vb5 0.3V, -0.2V, -0.7V
ID1,2 15uA
ID12,13 100uA
ID17,18 200uA
17
COA-1 benzetim sonuçlari
Sekil-8. COA-1 giris empedansi (Zin) genligi
(a) Önerilen giris kati 1-Nominal hal
(145O) 2-En kötü hal - yüksek (228O) 3- En kötü
hal - düsük (66O) (b) Geleneksel A sinifi giris
kati (5.54kO)
18
COA-1 benzetim sonuçlari

• Sekil-9a göre,
• Birim kazanç band-genisligi yaklasik 200 MHz
• Açik çevrim kazanci 100dBye yakin
• Faz payi 45 üzerinde

Sekil-9 COA-1in açik çevrim frekans cevabi.
19
COA-1 benzetim sonuçlari
Tablo-3 COA-1in basarim parametreleri
Parametre Deger
Güç Tüketimi 1.3 mW
Açik Çevrim Kazanci 95 dB
GBW 202 MHz
Faz Payi (Cc0.3p, Rc1.2k) 65
Çikis Gerilimi Salinim Araligi 1 V
Yükselme Egimi 10uA/ns
Giris Direnci 145 ?
Çikis Direnci 11.2 M?
Giris Gerilim Ofseti 2mV
Sekil-10 COA-1in kare dalga cevabi. Birim
kazançli geribesleme yapisina 5 µA genlikli kare
dalga uygulanmistir (f10MHz).

• Yüksek basarimli basit bir COA elde edilmistir.
• Sükunet akimi yükselme egimini sinirlamistir.

20
Önerilen COA-2 yapisi
Sekil-11 COA-2nin sematik gösterimi
21
Önerilen COA-2 yapisi

• Önerilen COA-2 yapisi 9 AB sinifi giris ve A
  sinifi çikis katlarindan olusmaktadir.
• Giris katinda kesikli çizgilerle içinde
  gösterilen tranzistorler pozitif geribesleme
  çevrimlerini olusturmakta ve giris direncini
  düsürmektedir.
• Literatürde akim modlu AB sinifi giris katinin
  giris direncini düsürmek için bir yapi
  önerilmistir 10. Fakat bu yapi önerilen yapiya
  oranla oldukça karmasiktir ve yapida kompanzasyon
  kapasitesi kullanilmistir.
• K kazanci tasarimda esneklik saglamaktadir.
  Katli-kaskot (folded-cascode) OPAMP literatürdeki
  COA yapilarinda çikis kati olarak tercih
  edilmektedir 11. Önerilen çikis kati
  katli-kaskot yapiya göre genellikle daha hizidir
  ve bandgenisligi daha iyidir 12.

22
Önerilen COA-2 yapisi

• Asagidaki denklemde görüldügü üzere CMRR dogrudan
  akim kaynaginin (kesikli çizgiler içindeki) çikis
  direncine baglidir.
• Yüksek çikis dirençli ve salinimli akim kaynagi
  wide swing current source kullanilarak CMRR
  degeri oldukça arttirilmis ve böylece
  literatürdeki CMRR arttirma yöntemlerine 13, 14
  göre daha basit-kullanisli bir yöntem
  uygulanmistir.

• K akim kazanci degerini arttirarak daha yüksek
  kazanç ve kazanç-bandgenisligi degerleri elde
  edebiliriz.

23
COA-2 benzetim sonuçlari
Tablo-5 COA-2 tranzistor boyutlari

• Benzetimler SPICE programi ile yapilmistir. AMS
  0.35µm CMOS teknolojisi kullanilmis ve
  tranzistorlar yüksek dogruluklu BSIM3v3 ile
  modellenmistir.

Tranzistor W(µm)/L(µm)
M1 6/1
M4 5/1
M2,5,6 15/0.7
M3,7,8 10/0.7
M9, 10,11 15/1
M12,13,14 7/1
M15 50/1
M16 9/1
M17 15/07
M18 50/2.8
M19 10/2.8
M20 2.8/2.8
M21 14/2.8
M22,23 60/0.7
M24 60/1.4
M25 140/1.4
M26,28 15/0.7
M27,29 45/0.7
M30,31 85/1.4
M32,33 80/1.4
M34,35 20/1
Tablo-4 COA-2 DC degerler
Parametre Deger
VDD VSS 1.5 V, -1.5V
Vb1, Vb2 0.5V, -0.8V
ID1, ID4, ID5, ID7 10uA
ID22, ID23 40uA
ID29, ID30 120uA
24
COA-2 benzetim sonuçlari
Sekil-12. COA-2 giris empedansi (Zin) genligi
(a) Önerilen giris kati 1-Nominal case
(123O) 2-En kötü hal - yüksek (232O) 3- En kötü
hal - düsük (9O) (b) Geleneksel AB sinifi giris
kati (3.1kO)
25
COA-2 benzetim sonuçlari
Sekil-13. COA-2 CMRR genligi (a) Önerilen
COA-yüksek salinimli akim kaynagi kulanilarak
(b) COA- kaskot akim kaynagi kulanilarak (c)
COA-basit akim kaynagi kulanilarak
26
COA-2 benzetim sonuçlari

• Sekil-14e göre,
• Birim kazanç band-genisligi yaklasik 100 MHz
• Açik çevrim kazanci 110dBde yakin
• Faz payi 45 üzerinde

Sekil-14 COA-2nin açik çevrim frekans cevabi.
27
COA-2 benzetim sonuçlari
Tablo-6 COA-2nin basarim parametreleri
Parametre Deger
Güç Tüketimi 1.15 mW
Açik Çevrim Kazanci 107 dB
GBW 102 MHz
Faz Payi (Cc0.8p, Rc2k) 60
Çikis Gerilimi Salinim Araligi 0.7 V
Yükselme Egimi 163uA/ns
Giris Direnci 123 ?
Çikis Direnci 14 M?
CMRR 113 dB
Giris Gerilim Ofseti 1.6mV
Sekil-15 COA-2nin kare dalga cevabi. Birim
kazançli geribesleme yapisina 100 µA genlikli
kare dalga uygulanmistir (f10MHz).

• Giris kati AB sinifi olan yüksek CMRR ve düsük
  giris dirençli COA elde edilmistir.

28
Önerilen COA-3 yapisi
Sekil-16 COA-3ün sematik gösterimi
29
Önerilen COA-3 yapisi

• Önerilen COA-3 yapisi 15 tamamen farsksaldir.
• COA-3 yapisinin giris kati M1 M16
  tranzistorlerinden olusmaktadir ve negatif giris
  ucu için M1, M2, M3 ve M4, pozitif giris ucu
  için M9, M10, M11 ve M12 pozitif geribesleme
  çevrimlerini olusturmakta ve giris direncini
  düsürmektedir.
• COA-3 yapisinin çikis kati M18 M27
  trazistorlerinden olusmaktadir ve temelde Arbel
  Goldminz çikis katindan 16 yararlanilmistir.
• Klasik Arbel Goldminz katinin çikis direnci
  asagidaki denklemle ifade edilir

30
Önerilen COA-3 yapisi

• Önerilen COA yapisinin çikis direnci ise,

• Çikis direnci gmro oraninda (30-40 kat)
  iyilestirimistir.
• Bu iyilestirme ayni zamanda COA-3 çikis gerilim
  salinimini VDSsat kadar düsürmüstür. Baska bir
  ifadeyle COAnin sürebilecegi maksimum direnç
  degeri düsmüstür.

31
COA-3 benzetim sonuçlari
Tablo-8 COA-3 tranzistor boyutlari

• Benzetimler SPICE programi ile yapilmistir. AMS
  0.35µm CMOS teknolojisi kullanilmis ve
  tranzistorlar yüksek dogruluklu BSIM3v3 ile
  modellenmistir.

Tranzistor W(µm)/L(µm)
M1, M2, M15 20/0.7
M3, M4, M5, M6 20/1
M7, M17 10/0.7
M8 27/0.7
M9, M10 15/0.7
M11, M12, M13 20/1.4
M14 40/1.4
M16 17.8/1.4
M18 118/1
M19 47/1
M20, M21 75/1
M22, M23 40/0.7
M24, M25 100/1
M26, M27 60/0.7
Tablo-7 COA-3 DC degerler
Parametre Deger
VDD VSS 1.5 V
Vb1, Vb2 0.6V, -0.3V
Vb3, Vb4 0.3V, -0.8V
ID8, ID16 30uA
ID18, ID19 100uA
32
COA-3 benzetim sonuçlari
Sekil-17. Giris empedansi(n) genligi (a)
Önerilen giris kati 1-Nominal case (124O) 2-En
kötü hal - yüksek (200O) 3- En kötü hal - düsük
(52O) (b) Geleneksel A sinifi giris kati (3.8kO)
33
COA-3 benzetim sonuçlari
Sekil-18. Giris empedansi(p) genligi (a)
Önerilen giris kati 1-Nominal case (109O) 2-En
kötü hal - yüksek (175O) 3- En kötü hal - düsük
(47O) (b) Geleneksel A sinifi giris kati (2.2kO)
34
COA-3 benzetim sonuçlari

• Sekil-19a göre,
• Birim kazanç band-genisligi yaklasik 90 MHz
• Açik çevrim kazanci 100dBde yakin
• Faz payi 45 üzerinde

Sekil-19 COA-3ün açik çevrim frekans cevabi.
35
COA-3 benzetim sonuçlari
Tablo-9 COA-3ün basarim parametreleri
Parametre Deger
Güç Tüketimi 0.66 mW
Açik Çevrim Kazanci 96 dB
GBW 92 MHz
Faz Payi (Cc1.2p, Rc2.4k) 60
Çikis Gerilimi Salinim Araligi 0.6 V
Yükselme Egimi 4uA/ns
Giris Direnci (n) 124 ?
Giris Direnci (p) 109 ?
Çikis Direnci 30 M?
Giris Gerilim Ofseti (n), (p) 1.6mV, -3.5mV
Sekil-20 COA-3ün kare dalga cevabi. Birim
kazançli geribesleme yapisina 5 µA genlikli kare
dalga uygulanmistir (f5MHz).

• Tamamen farksal yüksek basarimli bir COA
  tasarlanmistir.

36
Önerilen COA-4 yapisi
Sekil-21 COA-4ün sematik gösterimi
37
Önerilen COA-4 yapisi

• Önerilen COA-4 yapisi AB sinifi giris ve çikis
  katlarindan olusmaktadir ve yüksek kapasiteleri
  sürmek için elverislidir.
• Literatürdeki tamamen farksal COA yapilariyla
  17-19 karsilastirildiginda hem yeterince hizli
  hem de yüksek frekanslarda (GBWgt50MHz)
  çalisabilen tek yapidir.
• Süzgeçlerde yüksek çikis empedansli yapi bloklari
  kullanilarak çok düsük frekanslarda filtreleme
  yapilabilir ve filtreleme hatalari Filtering
  errors azaltilabilir 20, 21.
• Literatürde COA tabanli filtre yapilari
  önerilmistir 22-24.
• Gerek bu yapilarda gerekse COA tabanli yeni
  filtre gerçeklemeleri için yüksek empedansli bir
  COA tasarimi uygun olacaktir.
• Önerilen COA-4 yapisinin çikis direnci çok yüksek
  degerlidir.

38
Önerilen COA-4 yapisi

• Yapinin pozitif ve negatif girisler için direnç
  ifadeleri asagidaki gibidir.

• COA-4ün çikis kati M14 M37 trazistorlerinden
  olusmaktadir. Devrenin çikis direncini
  iyilestirmek için ayarli kaskot Regulated
  Cascode (RGC) yapisi 25 kullanilmistir.
• Önerilen COA yapisinin çikis dirençleri ise,

• Çikis direnci kaskot yapiya oranla gmro kat
  iyilestirilmistir.

39
COA-4 benzetim sonuçlari
Tablo-11 COA-4 tranzistor boyutlari

• Benzetimler SPICE programi ile yapilmistir. AMS
  0.35µm CMOS teknolojisi kullanilmis ve
  tranzistorlar yüksek dogruluklu BSIM3v3 ile
  modellenmistir.

Tranzistor W(µm)/L(µm)
M2, M4, M6, M14 M15, M16, M17, M28, M28, M37 20/0.7
M1, M3, M5, M18, M19, M20, M24, M26, M27, M30, M31, M34, M36 30/0.7
M21, M22, M23, M25, M32, M33, M35 10/0.7
M7, M8 30/1
M9, M10 10/1
M11 20/1.4
M12 40/1.4
Tablo-10 COA-4 DC degerler
Parametre Deger
VDD VSS 1.5 V
Ib 20µA

• DC kaynak olarak besleme gerilimlerinin disinda
  gerilim kaynagi kullanilmamistir.

40
COA-4 benzetim sonuçlari

• Sekil-22ye göre,
• Birim kazanç band-genisligi 90 MHze yakin
• Açik çevrim kazanci yaklasik 100dB
• Faz payi 45 üzerinde

Sekil-22 COA-4ün açik çevrim frekans cevabi.
41
COA-4 benzetim sonuçlari

• Sekil-23e göre,
• Önerilen COA-4 yapisi -350µA ile 350µA giris
  akim araliginda lineer olarak çalismaktadir (20µA
  lik sükunet akimiyla).

Sekil-23 Birim kazançli geribesleme yapisinda,
COA-4ün giris-çikis akim karakteristigi .
42
COA-4 benzetim sonuçlari
Tablo-12 COA-4ün basarim parametreleri
Parametre Deger
Güç Tüketimi 0.72 mW
Açik Çevrim Kazanci 100 dB
GBW 85 MHz
Faz Payi (Cc1.2p, Rc2.4k) 62
Çikis Gerilimi Salinim Araligi 1 V
Çikis Akim Salinim Araligi 250 uA
Yükselme Egimi 100uA/ns
Giris Direnci (n), (p) 1.6 k?
Çikis Direnci (n), (p) 6.1 G?
Giris Gerilim Ofseti (n), (p) 0.1mV
Sekil-24 COA-4ün kare dalga cevabi. Birim
kazançli geribesleme yapisina 200 µA genlikli
kare dalga uygulanmistir (f1MHz).

• AB sinifi giris ve çikis katlarindan olusan bir
  COA tasarlanmistir. Yüksek kapasiteleri
  sürebilmektedir

43
Uygulama devresi-1
Sekil-25 Band-geçiren çoklu geribeslemeli
(multiple feedback) COA tabanli filtre yapisi

• Süzgeç benzetimlerinde Sekil-7 deki COA-1 yapisi
  kullanilmistir.

44
Uygulama devresi-1
Sekil-27 BGSin toplam harmonik distorsiyon (THD)
degerlerinin girise uygulanan isaretin tepeden
tepeye genligiyle degisimi (f10MHz)
Sekil-26 Önerilen band-geçiren süzgecin (BGS)
frekans cevabi fo10Mhz.
45
Uygulama devresi-2

• Önerilen alçak-geçiren süzgeç (AGS) Low-Pass
  Filter (LP) ve yüksek geçiren süzgeç (YGS) -
  High-Pass Filter (HP) için eslesme kosullari
  asagida verilmistir
• AGS gerçeklemesi için R1R3RLP, C1C2CLP
• YGS gerçeklemesi için R4R5RHP, C4C6CHP
• Süzgeç benzetimlerinde Sekil-16 deki COA-3 yapisi
  kullanilmistir.

Sekil-28 (a) COA tabanli alçak geçiren süzgeç
yapisi (b) COA tabanli yüksek
geçiren süzgeç yapisi
46
Uygulama devresi-2

• Asagidaki denklemlerde görüldügü üzere, AGSin wo
  ve Q degerleri birbirinden bagimsiz olarak -
  Orthogonally Adjustable degistirilebilir.

• Asagidaki denklemlerde görüldügü gzere, YGSin wo
  ve Q degerleri birbirinden bagimsiz olarak -
  Orthogonally Adjustable degistirilebilir.

47
Uygulama devresi-2
Sekil-29 Önerilen band-geçiren süzgecin (BGS)
benzetim ve ideal haldeki frekans cevaplari
fo1Mhz.
Sekil-30 BGSin toplam harmonik distorsiyon (THD)
degerlerinin girise uygulanan isaretin tepeden
tepeye genligiyle degisimi (f1MHz)

• Benzetimlerde alçak ve yüksek geçiren filtreler
  ard arda baglanarak band geçiren süzgeç yapisi
  elde edilmistir.

48
Uygulama devresi-3

Sekil-31 COA tabanli 2. dereceden band-söndüren
süzgeç (BSS) yapisi

• Süzgeç benzetimlerinde Sekil-21 deki COA-4 yapisi
  kullanilmistir.
• Önerilen band-söndüren süzgeç (BSS) Band-Stop
  Filter (BS) için eslesme kosullari asagida
  verilmistir
• BSS gerçeklemesi için R2 R1/2, C1 C2/2

49
Uygulama devresi-3
Sekil-33 BSSin toplam harmonik distorsiyon (THD)
degerlerinin girise uygulanan isaretin tepeden
tepeye genligiyle degisimi (f10kHz)
Sekil-32 Önerilen band-söndüren süzgecin (BSS)
benzetim ve ideal haldeki frekans cevaplari
fo400 kHz
50
Sonuç

• Bu çalismada 4 yeni akim modlu islemsel
  kuvvetlendirici (COA) yapisi önerilmistir.
• Iki tanesi tek girisli iki tanesi çift
  girislidir. Litaratürdeki devrelerle
  karsilastirdiklarinda herbirinin degisik kullanim
  faydalari vardir.
• Akim modlu devrelerden beklenen yeterince genis
  band genisligi 4 COA için de saglanmistir.
• Bu çalismada önerilen giris-çikis katlari ve
  empedans iyilestirme yöntemleri diger akim-modlu
  yapilarda da kullanilabilir.
• Tasarlanan COA larin basarimlarini sinamak için 3
  uygulama devresi (filtre yapilari)
  kullanilmistir.
• CMOS modellerinde BSIM 3v3 parametre setleri
  (yüksek dogruluklu) kullanilmistir.
• Benzetim sonuçlari idealle yüksek basarimda
  örtüsmektedir

51
Kaynaklar

• 1 Palmisano, G., Palumbo, G. and Pennisi S.,
  1999. CMOS Current Amplifiers, Kluwer Academic
  Publishers, Boston MA.
• 2 Toumazou, C., Lidjey, F.J. and Haigh, D.,
  1990. Analog IC Design the Current-Mode
  Approach, Peter Peregrinus Ltd, London.
• 3 Roberts, G.W. and Sedra, A.S., 1992. A
  General Class of Current Amplifier-Based
  Biquadratic Filter Circuits, IEEE Trans. Circuits
  Syst., 39, 257-263.
• 4 Roberts, G.W. and Sedra, A.S., 1989. Adjoint
  Networks Revisited, Proceedings of ISCAS, vol. 1,
  pp. 540-544.
• 5 Wang, W., 1996. Wideband Class AB (push-pull)
  Current Amplifier in CMOS Technology, Electronics
  Letters, 26, 543-545.
• 6 Altun, M. and Kuntman, H., 2006. A Wideband
  CMOS Current-Mode Operational Amplifier and Its
  Use for Band-Pass Filter Realization, Proceedings
  of Applied Electronics, Pilsen, pp. 3-6.
• 7 Surakampontorn, W., Riewruja, V., Kumwachara,
  K. and Dejhan, K., 1991. Accurate CMOS-Based
  Current Conveyors, IEEE Trans. Instrum. Meas.,
  40, 609-702.
• 8 Palmisano, G. and Palumbo, G., 1995. A Simple
  CMOS CCII, International Journal of Circuit
  Theory and Applications, 23, 599-603.
• 9 Altun, M. and Kuntman, H., 2007. High CMRR
  Current Mode Operational Amplifier with a Novel
  Class AB Input Stage, Proceedings of the 2007 ACM
  Great Lakes Symposium on VLSI (GLSVLSI 2007),
  Stresa, pp. 192-195.

52
Kaynaklar

• 10 Kurashina, T., Ogawa, S. and Watanabe, K.,
  1998. A high performance class AB current
  conveyor, ISCAS 98, Monterey, Florida, 31 May
  03 June.
• 11 Abou-Allam, E. and El-Masry, E., 1997. A 200
  MHz Steered Current Operational Amplifier in
  1.2-µm CMOS Technology, IEEE J. Solid-State
  Circuits, 32, 245-249.
• 12 Johns, D. and Martin, K., 1997. Analog
  Integrated Circuit Design, John Wiley Sons,
  Inc., Cloth.
• 13 Abou-Allam, E. and El-Masry, E., 1994. High
  CMRR CMOS Current Operational Amplifier,
  Electronics Letters, 30, 1042-1043.
• 14 Luzzi, R., Pennisi, S. and Scotti, G., 2005.
  2-V CMOS current operational amplifier with high
  CMRR, ECCTD 2005, Cork, Ireland, 29 Agust - 02
  September.
• 15 Altun, M. and Kuntman, H., 2007. Design of a
  Fully Differential Current Mode Operational
  Amplifier with Improved Input-Output Impedances
  and Its Filter Applications, Accepted for
  Publication in AEU International Journal of
  Electronics and Communications, A06-339.
• 16 Arbel, A.F. and Goldminz, L., 1992. Output
  Stage for Current-Mode Feedback Amplifiers Theory
  and Applications, Analog Integrated Circuits and
  Signal Processing, 2, 243-255.
• 17 Kaulberg, T., 1993. A CMOS Current-Mode
  Operational Amplifier, IEEE J. Solid-State
  Circuits, 28, 849-852.

53
Kaynaklar

• 18 Cheng, K.H. and Wang, H.C., 1997. Design of
  Current Mode Operational Amplifier with
  Differential Input and Differential Output,
  Proceedings of IEEE International Symposium on
  Circuits and Systems, Hong Kong, pp. 153-156.
• 19 Jun, S. and Kim, D.M., 1998. Fully
  Differential Current Operational Amplifier,
  Electronics Letters, 34, 62-63.
• 20 Khorramaraoi, H. and Gray, P.R., 1984.
  High-Frequency CMOS Continues Time Filters, IEEE
  J, Solid Slate Circuits, 19, 939-948.
• 21 Zeki, A. and Kuntman, H., 1999.
  High-Output-Impedance CMOS Dual-Output OTA
  Suitable for Wide-Range Continuous-Time Filtering
  Applications, Electronics Letters, 16, 1295-1296.
• 22 Souliotis, G., Chrisanthopoulos, A. and
  Haritantis, L., 2001. Current Differential
  Amplifiers New Circuits and Applications, Int.
  J. Circ. Theor. Appl., 29, 553 574.
• 23 Kilinc, S. and Cam, U., 2004. Current-Mode
  First-Order Allpass Filter Employing Single
  Current Operational Amplifier, Journal of Analog
  Integrated Circuits and Signal Processing, 41,
  4147-4153.
• 24 Kilinç, S. ve Cam, U., 2003. Akim modlu
  alçak ve yüksek geçiren süzgeçlerin akim islemsel
  kuvvetlendirici ile gerçeklenmesi, Elektrik,
  Elektronik ve Bilgisayar Mühendisligi 10. Ulusal
  Kongresi, Istanbul, 18-21 Eylül.
• 25 Sackinger, E. and Guogbniiuhl, W., 1990. A
  High Swing High Impedance MOS. Cascode Circuit,
  IEEE J, Solid Slate Circuits, 25, 289-298.

54
TESEKKÜRLER