11/04/2017 AKIM MODLU DEVRELER (EHM5301) (Tezli Yüksek

11/04/2017
AKIM MODLU DEVRELER (EHM5301)
(Tezli Yüksek Lisans Programı)
ÖDEV-1
1. Aşağıda CFOA (Current Feedback Operational Amplifier) aktif elemanı kullanılarak
gerçekleştirilen çeşitli aktif devreler verilmiştir.
a) Her bir devrenin çıkış akım veya gerilimlerinin, giriş akımlarına ve pasif
elemanlara göre elde edilen matematiksel denklemlerini bulunuz.
b) CFOA aktif elemanının bağımlı kaynaklar kullanılarak elde edilen ideal eşdeğer
devresinin şematik çizimini ORCAD programında çiziniz. CFOA elemanının
tanım bağıntıları: (Vx=Vy, Iy=0, Iz=Ix, Vw=Vz).
c) Şekil (a) ve (b)’de verilen devrelerin girişine belirleyeceğiniz genlikte bir
sinüsoidal akım kaynağı bağlayınız ve zaman domeni analizlerini gerçekleştirerek
çıkış işaretlerinin değişimlerini elde ediniz. Not: Direnç elemanlarının değerleri
keyfi olarak seçilebilir. (b) şıkkında oluşturduğunuz ideal CFOA elemanlarını
kullanınız.
d) İdeal CFOA elemanını kullanarak,
Şekil 1(c)’deki devrenin frekans
karakteristiklerini farklı R ve C değerleri için PSPICE (ORCAD PSPICE)
programını kullanarak elde ediniz. Eleman değerlerinin seçimine bağlı olarak
kazanç değişimlerini ve frekans karakteristiğindeki değişimleri inceleyiniz.
2. Aşağıdaki CCII aktif elemanları ile gerçeklenen devrelerin çıkışlarına ilişkin
matematiksel ifadeleri bulunuz. Simülasyon yapılmayacaktır.
3. Şekil 3(a)’da verilen devre için;
a) Giriş empedansını (Zin) Z1, Z2 ve Z3 empedansları cinsinden bulunuz.
b) Şekil 3(a)’daki devrenin bir ucu topraklı endüktans simülatör devresi olabilmesi
için Z1, Z2 ve Z3 empedanslarının ne tür elemanlar olması gerektiğini belirleyiniz.
c) Şekil 3(a)’daki devrenin FDNR (Frequency Dependent Negative Resistor) elemanı
olması için Z1, Z2 ve Z3 empedansları nasıl belirlenmelidir?
d) Şekil 3(b)’deki devrenin floating (iki ucu serbest) endüktans simülatör devresi
olduğunu gösteriniz. Matematiksel ifadesini bulunuz.
4. Şekil 4 ile verilen DO-CCII(Dual Output Second Generation Current Conveyor) aktif
elemanını Tablo 1’de belirtilen kanal uzunluk ve genişliklerini kullanarak ORCAD
programında şematik çizimini yapınız. DO-CCII iç yapısının alındığı referans ödeve
ek olarak verilecektir [1]. Devrenin besleme gerilimleri ±1.5 V’dur. VB ve Vc bias
gerilim değerleri sırasıyla +0.5 V ve -0.5 V’dur. Teknoloji parametreleri olarak da
0.35um TSMC CMOS parametreleri kullanılmıştır. Bu parametrelere ilişkin
kütüphane dosyası ödev ile birlikte verilecektir.
[1] E. Yuce, O. Cicekoglu, S. Minaei, “CCII-Based Grounded to Floating Immittance
Converter and Floating Inductance Simulator”, Analog Integrated Circuits and Signal
Processing, 46, 287–291, 2006.
a) DO-CCII aktif elemanının lineer çalışma koşullarının belirlenmesi için DOCCII’nin uçlarına ilişkin DC transfer karakteristiklerini ORCAD Pspice
programını kullanarak elde ediniz. Elde edilen simülasyon sonuçlarını ödeve
ekleyiniz.
b) DO-CCII aktif elemanının uç tanım bağıntılarına ilişkin genlik-frekans
karakteristiklerini ORCAD Pspice programını kullanarak elde ediniz. Elde edilen
simülasyon sonuçlarını ödeve ekleyiniz.
Şekil 4. CMOS tranzistörler ile gerçekleştirilen DO-CCII devresi [1]
Tablo 1. W/L değerleri
5. Şekil 4’de verilen CMOS DO-CCII devresini ve Şekil 3(a)’da verilen bir ucu topraklı
endüktans eşdeğer devresini kullanarak, Şekil 5’de verilen filtre devresini sadece DOCCII’ler, direnç ve kapasite elemanları kullanarak gerçekleyiniz.
a) DO-CCII elemanını hiyerarşik blok olarak ORCAD programında oluşturunuz. Bir
ucu topraklı endüktans eşdeğer devresini kullanarak, Şekil 5’de verilen yüksek
geçiren filtre devresindeki endüktans elemanlarını gerçekleyiniz ve Şekil 5’deki
pasif filtre devresini aktif filtre devresine dönüştürünüz.
b) Bu devrenin ORCAD PSpice programını kullanarak genlik-frekans karakteristiğini
elde ediniz ve devrenin bir yüksek geçiren filtre devresi olduğunu gösteriniz.
Ayrıca Şekil 5’de verilen pasif yüksek geçiren filtre devresinin genlik-frekans
karakteristiğini elde ediniz ve iki sonucu karşılaştırınız.
c) Devrenin girişine ii(t) akımı olarak köşe frekansı değerinde ve genliği 100 µA olan
bir sinüsoidal akım kaynağı bağlayınız ve zaman domeni analizlerini
gerçekleştirerek, çıkış akımının zamana göre değişimini inceleyiniz.
Şekil 5. Yüksek geçiren filtre devresi
6. Aşağıda bir girişli, üç çıkışlı akım modlu bir filtre devresi verilmiştir.
𝐼
(𝑠) 𝐼
(𝑠) 𝐼
(𝑠)
a) Her bir çıkışına ilişkin akım transfer fonksiyonlarını bulunuz ( 𝐼𝑂1(𝑠) , 𝐼𝑂2(𝑠) , 𝐼𝑂3(𝑠) ).
𝑖𝑛
𝑖𝑛
𝑖𝑛
b) Şekil 4’de verilen DO-CCII devresini kullanarak frekans domeni analizlerini
gerçekleştiriniz.
Ödevin Teslim Tarihi: 25/04/2017
Yrd. Doç. Dr. Umut Engin AYTEN
Not: Vize sınavı, 25 Nisan 2017 tarihinde, Saat:14:00’da B155 no’lu derslikte
yapılacaktır.