VDTA ve vdgA tabanlı gerilim modlu süzgeç tasarımlarının gerçekleştirilmesi
Implementation of voltage-mode filter designs based on VDTA and VDGA
- Tez No: 998227
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KIRÇAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
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.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the implementation and comparative analysis of voltage-mode second-order Kerwin–Huelsman–Newcomb (KHN) analog filter designs using Voltage Differencing Gain Amplifier (VDGA) and Voltage Differencing Transconductance Amplifier (VDTA) active building blocks. For both active elements, the same KHN core topology is employed, enabling the simultaneous realization of low-pass (LP), band-pass (BP), high-pass (HP), band-stop (BS), and all pass (AP) filter responses. The theoretical analysis of the proposed filter structures is carried out under ideal active element assumptions, and the electronic tunability of key filter parameters such as the natural frequency and quality factor is derived analytically. The designed circuits are verified through transistor-level PSpice simulations using 0.18 µm CMOS technology. Simulation results demonstrate that the VDTA-based structure exhibits superior linearity and improved robustness against process variations. For the VDTA-based filter, the total harmonic distortion (THD) remains below 0,1% even when the input signal amplitude is increased up to 100 mV. Moreover, Monte Carlo analyses reveal smaller deviations in the center frequency compared to the VDGA-based design. On the other hand, the VDGA-based structure provides greater design flexibility by allowing independent electronic control of the quality factor (Q) and natural frequency (ω₀) through an additional voltage gain parameter (β). However, this flexibility is achieved at the expense of higher THD levels. Overall, this study systematically highlights the advantages and limitations of VDGA- and VDTA-based KHN filter architectures, indicating that VDTA is more suitable for low-distortion applications, whereas VDGA is preferable in applications requiring enhanced tunability and design flexibility.
Benzer Tezler
- Geçiş iletkenliği tabanlı yeni aktif eleman tasarımı ve uygulamaları
Transconductance based new active element design and its applications
ABDULLAH YEŞİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FIRAT KAÇAR
- Aktif eleman tabanlı kapasite çarpıcı tasarımı ve düşük frekans uygulamaları
The design of active element based capacitor multipliers and low frequency applications
BURAK SAKACI
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMilli Savunma ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DENİZ ÖZENLİ
- Düşük güçlü MOS tasarım yöntemlerinin incelenmesi ve bazı üniversal aktif elemanlara uygulanması
Investigation of low power MOS design methods and application to some universal active elements
PELİN DOĞAN SEKRETER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ALÇI
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLLA UYGUR
- CMOS realization of new alternative active elements for analog signal processing and their applications
Analog sinyal işleme için yeni alternatif aktif elemanların CMOS gerçeklemesi ve uygulamaları
ARDA GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HULUSİ HAKAN KUNTMAN
- Lineer olmayan hafızalı devre elemanı tasarımı
Design of nonlinear memelements
MEHMET ZİYA HOŞBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. FIRAT KAÇAR