CMOS OTA tabanlı endüktans, direnç benzetimi devreleri ve uygulamaları

Bu çalışma kapsamında, farklı DO-OTA elemanlarını analog devrelerde kullanarak endüktans ve direnç benzetimi sağlayıp, bu benzetimler sonucu elde edilen endüktans ve direnç simülatörleri ile farklı uygulamalar oluşturulması amaçlanmıştır.Bu tezin amacı akım modlu ayarlanabilir bloklar tasarlayarak haberleşme dalında öneriler getirmektir. Son yıllarda, aktif süzgeç, osilatör gibi analog devre bloklarının gerçekleştirilmesinde akım modlu devreler geleneksel gerilim modlu devrelerin yerini almaya başlamıştır. Akım modlu devreler daha az güç tüketimine sahip olmaları, daha düşük besleme geriliminde çalışabilmeleri, daha geniş band genişliğine sahip olmaları, frekans cevaplarının ve hızlarının daha iyi olmasından dolayı tercih edilmişlerdir. Bu amaçla farklı aktif elemanlarla farklı yapılar oluşturulmuş, bunların başarımı ORCAD programının araçlarıyla incelenmiş, elde edilen sonuçlar kıyaslanarak birbirlerine göre üstünlükleri ve zayıflıkları ortaya konmuştur. Aktif elemanlarla gerçekleştirilmiş endüktans benzetimi devreleri üzerine birçok araştırma yapılmıştır. Benzetim devreleri ile CMOS teknolojisinde kullanılan pasif endüktans elemanının bazı dezavantajları giderilmeye çalışılmaktadır. CMOS teknolojisi ile üretilen pasif endüktans elemanı elektromanyetik etkileşime sahiptir ve bu nedenle gürültü meydana gelmektedir. Bir başka dezavantajı da fazla alan gerektirmesidir. Aktif elemanlarla bu gibi sorunlar giderilmeye çalışılırken, CMOS teknolojisi ile gerçekleştirilen benzetim devrelerinin yine de önemli kısıtları bulunmaktadır. Sınırlı band genişliği, gürültü performansı ve üretimden gelen rastgele dengesizlikler bahsedilen kısıtlardandır. Yapılan araştırmalarda klasik DO-OTA, klasik Arbel Goldminz, değiştirilmiş Arbel Goldminz yapıları incelenmiştir ve bu yapılar CMOS TSMC 0.18μ teknolojisi ile gerçeklenmek üzere ele alınmıştır. Bu düşünce ve literatür araştırma sonuçlarından sonra, ele alınan farklı DO-OTA yapılarının farklı kutuplama akımlarına göre akım geçiş karakteristikleri, gerilim geçiş karakteristikleri, eğimleri (g_m), giriş empedans karakteristikleri, çıkış empedans karakteristikleri ve çıkış akım karakteristikleri detaylı incelenmiştir. İncelenen DO-OTA yapıları ile direnç simülatörleri, endüktans simülatörleri ve seri rezonans devreleri SPICE benzetim programı yardımıyla kurulmuş ve test edilmiştir. Daha sonra Serdar Menekay ve diğerleri tarafından önerilen benzetim devre topolojileri ele alınmıştır. Ele alınan topolojiler bu çalışmada elde edilen endüktans ve direnç simülatör yapıları kullanılarak gerçeklenmiştir. Bir sonraki aşamada, çalışma kapsamında elde edilen yapılar, A.Uygur ve H.Kuntman tarafından CMOS akım farkı alan geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi (CDTA) kullanılarak oluşturulan yedinci dereceden eliptik video süzgecine uygulanmıştır ve benzetim sonuçları incelenmiştir. Bu süzgeç dört farklı DO-OTA yapısı ile elde edilen direnç ve endüktans simülatör yapıları kullanılarak gerçeklenmiştir. Farklı DO-OTA yapıları kullanılarak SPICE programı yardımıyla kurulan süzgeç yapısı idealleri ile birlikte karşılaştırılmıştır.