Üniversal Aktif eleman (UAE) Tabanlı Elektronik Devre Tasarımı
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2004
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Esma UZUNHİSARCIKLI
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mustafa ALÇI
Özet:Ill UNIVERSAL AKTİF ELEMAN (UAE) TABANLI ELEKTRONİK DEVRE TASARIMI ÖZET Günümüzde, gerilim modlu olarak tasarlanmakta olan analog devre yapıları akım modlu olarak da tasarlanmakta ve gerçekleştirilmektedir. Gerilim ve/veya akım modlu olarak tasarlanan bu yapılara universal aktif elemanlar (UAEs-Universal Active Elements) denilmektedir. UAE'lerden yaygın şekilde kullanılan gerilim modlu işlemsel yükselteç (VOA-Voltage Mode Operational Amplifier) devrelerinin kazanç-bantgenişliği çarpımının sabit olması ve değişim hızlarının (slew rate) sınırlı olması yüksek frekanslı çalışmalarda bir dezavantaj oluşturmaktadırlar. Bu sınırlayıcı etkenleri gidermeye çalışan akım modlu UAE'ler elektronik devrelerin tasarımında ve benzetiminde geniş uygulama alanı bulmuşlardır. Çünkü akım modlu yapılar büyük bantgenişliği, yüksek değişim hızı, geniş dinamik saha, düşük güç tüketimi, basit devre yapısı ve geniş doğrusallık gibi karakteristik özellikler taşımaktadırlar. Bu tez çalışmasında, blok devrelerin iç yapılarını değiştirmeksizin VOA'dan gerilim ve/veya akım modlu UAE'li yapılara dönüşümler yapılarak, devrelerin davranışları PSpice benzetim programıyla incelenmiştir. Ayrıca, bazı devrelerin çalışmaları deneysel olarak da doğrulanmıştır. Bu amaç doğrultusunda tümdevre teknolojisine uygun olan ve tasarım kolaylığı sağlayan nullor modelinden faydalanılmıştır. Bu tez çalışması aşağıdaki bölümlerden oluşmaktadır: Birinci ve ikinci bölümlerde, nullor modeliyle kolaylıkla analiz edilebilen UAE'ler tanıtılmış ve literatürde karşılaşılan uygulama alanları verilmiştir. Üçüncü bölümde, VOA'lardan değişik özelliklerdeki farklı akım taşıyıcılarına ve dört terminalli değişken nullor (FTFN- Four Terminal Floating Nullor)'a dönüşümde kullanılan ve tercih edilen ek dönüşüm (Adjoint Transformation) metodu tanıtılmıştır. Dördüncü bölümde elektronik devre tasarımında zeki sistemlerdeki ve kaotik devrelerdeki uygulamalara yer verilmiştir. Zeki sistemlerdeki uygulamalar, bulanık mantık denetleyicisinde kullanılan durulama (defuzzification) devresini ve durum kontrollü hücresel sinir ağlan (SC-CNN- State Controlled Cellular Neural Network) devresini kapsamaktadır. Her iki uygulamada da VOA tabanlı devrelerden değişikIV türdeki akım modlu UAE tabanlı devrelere dönüşümler gerçekleştirilmiştir. Böylece daha doğrusal, daha geniş frekans sahasına sahip yeni devreler elde edilmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Kaotik uygulamalarda VOA tabanlı bazı kaotik osilatörlerin frekans performanslarının iyileştirilmesi için farklı türdeki UAE tabanlı değişik devre yapılarının yüksek frekans performansları incelenmiştir. Böylece universal aktif eleman tabanlı yeni tasarımlar gerçekleştirilmiş ve frekans performansları birbirleriyle ve VOA tabanlı yapılar ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca kaotik devreler için bir model oluşturan Chua devresi yeniden FTFN tabanlı olarak gerçekleştirilmiş ve tümdevre yapısına uygun olarak alternatif bir devre yapısı oluşturulmuştur. Son bölümde ise, akım modlu universal aktif eleman tabanlı blok tasarımların genel bir değerlendirilmesi yapılarak devre tasarımı açısından sağladığı kolaylıklar ve avantajlar ortaya konulmaya çalışılmıştır. Anahtar Sözcükler: Nullor Modeli, Gerilim ve Akım Modlu Devreler, Ek Dönüşüm Metodu, Universal Aktif Elemanlar.