Penning-trap deneyi frekans ölçümleri için aktif, ayarlanabilen bant-durdurucu filtre dizaynı

Bu tez çalışmasında Almanya'da bulunan Max Planck Enstitüsündeki Penning-Trap deneylerinde kullanılmak üzere istenilen kesme frekanslar 400KHz, 500KHz ve 600 KHz olan ayarlanabilir bir aktif bant-durdurucu filtre dizaynı yapılması amaçlanmıştır. Bessel, Butterworth, ve Chebyshev bant durduran filtre simülasyon çıktıları, planlanan frekans çıktıları için karşılaştırılmış olup bu topolojilerden gereksinimlere en uygun olan Bainter notch filtre topolojisi seçilmiştir. Kullanılacak simülasyon programı bileşenleri ideal olarak kabul edileceğinden, devre dizaynında gerçek bileşenler, simülasyon programına en yakın olarak seçilmiş olup, üzerinde belirli ayarlamalar yapılarak farklı kesme frekansları için uygun, pasif ve aktif devre elemanları seçilmiştir. Filtrenin kalitesini belirleyecek olan kalite faktörü olan Q değerinin değişken olarak ayarlanabilmesi için, filtre simülasyon çıktılarındaki uygun direnç ve kapasitör gibi pasif elemanlar ayarlı olarak seçilmiş olup ideale yakın olarak çalışacak op-amp ile birlikte filtre devresi Eagle programı ile çizilip, sıcak baskılı yöntemle basılmış ve böylece tek bir filtre dizaynında, farklı kesme frekansları yanında, farklı kalite faktörlerine sahip filtre dizaynları elde edilmiştir. Tek bir filtre baskılı devresinde, farklı kesme frekansları için en iyi Q değerini elde etmek yerine, tek bir kesme frekansına özel, en iyi Q değerini ve dar bant aralığını verecek bir bant durduran filtre dizayn etmenin daha verimli olacağı sonucuna varılmıştır. Özel olarak istenilen KHz mertebesindeki bant durduran filtre dizaynları için, bant aralığı ve filtreleme şiddeti, değişken olarak ayarlanabilen, feedback dirençlerine ve birbirlerine göre olan oranlarına bağlı olduğu sonucuna varılmıştır. Filtre dizaynlarının PCB üretimine bağımlılıklarının, kapasitör oranları, op-amp gerilimi faktörlerinin, filtrelemeye etkisinin araştırılması, gelecek çalışmalar için önemli olacağı anlaşılmıştır.