øleri Analog Tümdevre Tasarımı

ELE512
øleri Analog Tümdevre Tasarımı
2009-2010 Bahar Yarıyılı
Yıl Sonu Projesi
Yapılan hesapları, elde edilen sonuçları, bunların yorumunu kapsamlı biçimde içeren bir
rapor hazırlanacaktır. Hazırlanan rapor 7 Haziran 2010 Pazartesi akúamına kadar teslim
edilecektir.
CDTA (Current Differencing Transconductance Amplifier: Akım farkı alan geçiú iletkenli÷i
kuvvetlendiricisi) elemanı (ùekil-1) kullanılarak ve ùekil-2’de verilen yapıdan
yararlanılarak ikinci dereceden akım modlu bir aktif süzgeç tasarlanacaktır. Aktif süzgecin
kutup frekansı fp = 3MHz olacaktır; süzgecin Butterworth karakteristi÷i sa÷laması
istenmektedir.
CDTA Tasarımı
a- Süzgecin gerçekleútirilmesinde kullanılmak üzere 0.35Pm CMOS teknolojisi ile bir CDTA
yapısı tasarlayınız (CDTA'nın kutuplama akımlarının IBi d 100PA bölgesinde,
e÷imlerinin de g d 900PA/V bölgesinde seçilmesi önerilir). Devreyi tasarlayarak
tranzistorların boyutlarını belirleyiniz.
Yukarıda belirtilen çalıúma bölgesi içinde
- E÷imin ve akım kazançlarının band geniúli÷i f3dB > 50 MHz,
- Giriú uçlarının dirençleri d 1k
- Çıkıú uçlarının dirençleri > 50 M:
olması beklenmektedir.
SPICE benzetim programı yardımıyla devrenin
b- Devredeki akım farkı kuvvetlendiricisinin IZ=IZ(IP-IN) DC akım geçiú
karakteristiklerini çıkartınız. Bunun için p giriúine sabit bir akım uygulayınız, n
giriúine uyguladı÷ınız akımı uygun bir aralıkta de÷iútirerek iz akımının de÷iúimini
inceleyiniz; p giriúine uyguladı÷ınız sabit akımın de÷erini de÷iútirerek (p giriú
akımını parametre alarak) incelemenizi tekrarlayınız.
c- Çıkıútaki geçiú iletkenli÷i kuvvetlendiricisinin IX+ = IX+(VZ) ve IX- = IX-(VZ) DC geçiú
karakteristiklerini çıkartınız. Geçiú iletkenli÷i kuvvetlendiricisinin kutuplama akımı
parametre alınacaktır.
d- Ki = iz/(ip -in) akım kazancının frekansla de÷iúimini,
e- g e÷iminin frekansla de÷iúimini,
f- Giriú ve çıkıú uçlarına iliúkin empedanslarının frekansla de÷iúimlerini inceleyiniz
Elde etti÷iniz sonuçları yorumlayınız, CDTA tasarımında öngördü÷ünüz hedeflere ulaúıp
ulaúamadı÷ınızı araútırınız.
II- Süzgeç tasarımı
a- Aktif süzgeç devresini oluúturunuz. Devre elemanlarını ve CDTA'ların (geçiú
iletkenli÷i katı) kutuplama akımlarını belirleyiniz.
SPICE benzetim programı yardımıyla
b- Süzgecin frekans yanıtını çıkartınız, frekans yanıtını ideal elemanlarla kurulan
sü
üzgeç karak
kteristi÷i ille aynı eksen takımın
na çiziniz.
c- Sü
üzgecin bü
üyük iúareet yanıtınıı inceleyin
niz. Bunun
n için frekansı geçirme band
dı
iççinde olan
n bir giriúú iúareti uygulayınız. Uygula
anan iúaretin genlii÷ini belirrli
ad
dımlarla arttırarak
a
çıkıútaki THD(%) toplam ha
armonik d
distorsiyon
nunun girriú
iúúareti seviyyesine ba÷llı de÷iúimiini belirleyyiniz.
d- Ellde etti÷iniiz tüm son
nuçları ayrıntılı bir úekilde irdeleyiniz.
KAYN
NAKLAR
[1] D. Bioolek, CDTA-bbuilding blocck for current-mode analo
og signal processing. Procceedings of the
t ECCTD’003,
Cracow
w, Poland, p. 397–400,
3
20033.
[2] F. Kaççar, H. Kuntm
man, “A new CMOS curreent differencin
ng transconduuctance ampliifier (CDTA) and its biquuad
filter appplication”, Proceedings
P
off EUROCON’2009 (CD-RO
OM), pp.208--215, St. Peterrsburg, RUSSIA, May 18-223,
2009.
[3] A.Uygur, H. Kuntm
man, ‘Seventh order ellipticc video filter with
w 0.1dB paass band ripplee employed CMOS
C
CDTAs’,
I
J
Journal
of Eleectronics and Communicatio
C
ons, Vol.61, 320-328,
3
20077.
AEU: International
[4] A. Uyggur, H. Kuntm
man and A. Zeki,
Z
Multi-innput multi-outtput CDTA-bbased KHN fıılter, Proceediings of ELEC
CO
2005: The 4th Interrnational Connference on Electrical
E
and Electronics Engineering,
E
((Electronics), pp.46-50, 7-11
mber 2005, Burrsa, Turkey.
Decem
[5] C. Tunnç, CMOS Farrksal Akımlı Geçiú
G
øletkenlii÷i Kuvvetlen
ndiricisi Tasarıımı, Seminer Ödevi, ELE512: øleri Analoog
Tümdeevre Tasarımı,, 21.04.2010.
Not: Ö÷r
renci num
marası son
n rakamı (0,1,2)
(
ola
anlar alçak
k geçiren süzgeç (LP
PF), (3,4,5
5)
olanlar yüksek ge
eçiren süz
zgeç (HPF
F), (6,7) ollanlar ban
nd geçiren
n süzgeç, (8,9) ban
nd
söndüre
en süzgeç (BS)
(
tasar
rlayacakla
ardır.
ùekil-1. CD
DTA elemanı sembolü,
s
tanıım ba÷ıntıları
(b)
ùekil-2. CD
DTA tabanlı genel
g
ikinci deerece aktif süzzgeç yapısı [4].
ùekil-2’d
deki devre için Ii1 = Iin
a (2), (3) vee (4) eúitlik
kleri ile verrilen yükseek
i , Ii2 = 0 allındı÷ında
geçiren (HP),
(
band
d geçiren (BP) ve allçak geçireen (LP) sü
üzgeç iúlevvleri, Ii2 = Iin, Ii1 = 0
alındı÷ın
nda ise (5),, (6) ve (7) eúitlikleri ile verilen yüksek geeçiren (HP)), band sön
ndüren (BS
S)
ve alçak geçiren (LP) süzgeç iúlevleri
i
eld
de edilmek
ktedir.