New possibilities in the design of analog integrated circuit with MOS-C realization

Abstract

Bu tezde, analog tümdevrelerdeki MOS-C gerçeklemesi yaklaşımı incelenmiştir. Bu yaklaşıma göre, devrelerdeki dirençler MOS tranzistörler ile gerçeklenir. Bu amaç için, ilk olarak MOS tranzistör akımındaki doğrusal olmayan terimlerin yok edilme teknikleri incelenmiş ve bu tekniklere ait denklemler verilmiştir. Bahsedilen bu tekniklerin kullanılabileceği uygun aktif eleman yapıları işlemsel kuvvetlendirici, işlemsel geçiş-direnç kuvvetlendiricisi, birinci nesil akım taşıyıcı, ikinci nesil akım taşıyıcı, üçüncü nesil akım taşıyıcı, ikinci nesil tersleyen akım taşıyıcı, diferansiyel gerilim akım taşıyıcı, diferansiyel fark akım taşıyıcı sunulmuş, terminal bağlantıları ve eleman simgeleri gösterilmiştir. Bahsedilen doğrusal olmayan terimleri yok etme tekniklerini ve bunlara uygun aktif elemanları kullanarak iki adet yeni birinci dereceden tüm geçiren süzgeç devresi tasarlanmıştır. Kerwin-Huelsman-Newcomb Fleischer-Tow ve Tow-Thomas filtre devreleri tümüyle tümleşik edilebilir ve elektronik olarak ayarlanabilir özellikte yeniden geliştirilmiştir, Yeni bir tek aktif elemanlı filtre devresi tasarlanmış ve daha önce sunulmuş olan bir osilatör devresi geliştirilerek elektronik ayarlı frekansa sahip hale getirilmiştir. Ayrıca bir uygulama devresi olarak da beşinci dereceden eliptik video filtre uygulaması sunulmuştur. Sunulan bütün devrelerdeki dirençler MOS tranzistörler ile gerçeklenmiş ve bu özellik sayesinde devreler tümdevre edilebilir hale gelmişlerdir. MOS tranzistörlerin kapı gerilimlerini değiştirerek, sunulan devrelerin açısal frekansları, kalite faktörleri ve kazançları elektronik olarak ayarlanabilir özelliğe sahip olmaktadır. Sunulan devrelerin çalışabilirliği PSPICE benzetim sonuçlarıyla gösterilmiştir. In this thesis, MOS-C realization approach in analog integrated circuits is investigated. According to this approach, resistors in a circuit are implemented by MOS transistors. For this purpose, firstly the nonlinearity cancellation techniques in the MOS transistor currents are examined and the relevant equations are presented. Appropriate active elements, namely operational amplifier, operational transresistance amplifier, first generation current conveyor, second generation current conveyor, third generation current conveyor, inverting second generation curret conveyor, differential voltage current conveyor, differential difference current conveyor, for the nonlinearity cancellation techniques are given, also the element representations and the terminal equations are shown. Using the nonlinearity cancellation techniques and above mentioned active elements, two new first order allpass filters are presented. Kerwin-Huelsman-Newcomb, Fleischer-Tow and Tow-Thomas biquads are improved for fully integrable and electronically tunable property. A novel single amplifier biquad is obtained and an oscillator circuit is modified for tunable oscillation frequency. As an application example, fifth order elliptic video filter is given. In all of the above mentioned circuits, the resistors are implemented via MOS transistors and this feature gives them fully integrable property. By changing the gate voltage of the MOS transistor, the circuit parameters have electronically tunable feature. The natural frequency, the quality factor and the gain of the circuits can be changed electronically. The workability of the presented circuits has been verified by PSPICE simulation results.