Akım Modlu Yüksek Geçiren Filtre Devresinin Sentezi

Basamaklı türden 3. dereceden pasif yüksek geçiren filtre devresi ùekil 7.53’de verilmiútir. Leapfrog sentez yöntemi uygulandı÷ında elde edilecek aktif devrede; Z1 Zš1,

š 2 2 2 g Z Y m , š 3 3 Z

Z olacaktır. Buna göre aktif devredeki š

1

Z empedansı, Z 1 Z1 š

aktif devrede de š

1

Z empedansını elde etmek için R š_S R_S de÷erinde direnç ile L 1 L1 š

de÷erinde endüktans elemanı birbirine paralel olarak ba÷lanmalıdır. Aynı úekilde Zš2

empedansı, Z ₂ Y₂ /g_m2 š

olmaktadır. Dolayısıyla aktif devrede š

2

Z empedansını elde etmek

için pasif devrede bir endüktans elemanı kullanılmalıdır. Pasif devredeki di÷er empedans de÷eri Z L ZL

š

olmaktadır. Dolayısıyla aktif devrede R _L R_L š

olan direnç elemanı ve

3

3 L

L š olan bir endüktans elemanı paralel ba÷lanmalıdır. Aktif devrede elde edilen endüktans elemanları yerine, Bölüm 3’te ùekil 3.1’de verilen eúde÷er endüktans devresi kullanılırsa, ùekil 7.54’de verilen aktif devre elde edilir.

ùekil 7.53 Akım modlu pasif yüksek geçiren filtre devresi.

ùekil 7.54 Akım modlu 3. dereceden yüksek geçiren aktif filtre devresi.

ùekil 7.29’da verilen 3. dereceden yüksek geçiren pasif filtre devresinin köúe frekansı 318.3 kHz olabilmesi için eleman de÷erleri 1Rs RL k:, 500L1 L3 PH,

250 2

7.54’de verilen aktif devredeki eleman de÷erleri; 1 š S S R R k:, 250 / ₁ 1 3 1 š š š š R L g C C m pF, 1 3 1 š š R R k:, _{2 2}/ 2 1 š m g C

L mH (bu endüktans de÷erini

aktif devrede elde etmek için 2 2/ 2 500 š š š R L g C _m pF, 12 š

R k:) olarak bulunur. MOCBTA elemanının gm de÷eri 0.5 mS olacak úekilde hesaplamalar gerçekleútirilmiútir. Devrenin PSPICE’ta benzetimlerini gerçekleútirmek için ùekil 2.28’de verilen MOS tranzistörlerle gerçekleútirilmiú MOCBTA devresi kullanılmıútır. Pasif ve aktif devrenin PSPICE benzetim sonucu elde edilen genlik ve faz karakteristikleri ùekil 7.55’de verilmiútir.

ùekil 7.55 Akım modlu yüksek geçiren pasif ve aktif filtre devrelerinin; a) Genlik karakteristi÷i, b) Faz karakteristi÷i.

ùekil 7.55’de verilen benzetim sonuçlarından görülece÷i üzere pasif ve aktif filtrenin genlik ve faz karakteristikleri birbirine yakın çıkmıútır. Sentez sonucunda elde edilen aktif devrede

n+3 aktif ve n+4 pasif eleman kullanılmıútır. Kullanılan eleman sayısına bakıldı÷ında, bu

sentez yönteminin gerilim modlu devrelerde oldu÷u gibi yüksek geçiren filtre devreleri için çok uygun olmadı÷ı söylenebilir.

Akım modlu pasif yüksek geçiren filtre devresinden elde edilen iúaret akıú diyagramı, band geçiren ve band söndüren filtrelerden elde edilen iúaret akıú diyagramlarında oldu÷u gibi de÷iútirilerek daha az aktif ve pasif elemanlı filtre devreleri elde edilememektedir. Bundan dolayı bu inceleme burada verilmemiútir.

Bu bölümde CBTA ve MOCBTA elemanları kullanılarak gerilim modlu ve akım modlu aktif filtre devrelerinin sentezi leapfrog sentez yöntemi kullanılarak gerçekleútirilmiútir.

ølk olarak, leapfrog yöntemi ile gerilim modlu basamaklı türden RLC filtre devrelerinin iúaret akıú diyagramı elde edilmiú ve bu diyagramdan yararlanarak aktif filtre sentezi gerçekleútirilmiútir. Bu yöntem kullanılarak alçak geçiren, band geçiren, band söndüren ve yüksek geçiren filtre devrelerinin sentezi gerçekleútirilmiútir. Sentez iúlemi sonucu elde edilen gerilim modlu alçak geçiren aktif filtre devrelerinde n+1 aktif ve n+2 pasif elaman kullanılmıútır. Tüm pasif elemanların bir uçları topraklıdır ve devre düúük çıkıú empedansına sahiptir. Basamaklı türden band geçiren, yüksek geçiren ve band söndüren pasif filtre devrelerinin iúaret akıú diyagramı yöntemi ile sentezi gerçekleútirildi÷inde, aktif elemanlar, kapasite ve direnç elemanlarının yanında endüktans elemanları ile de karúılaúılmaktadır. Bu endüktans elemanları yerine endüktans eúde÷er devreleri kullanılmıútır. Bu bölümde, band geçiren ve band söndüren filtre sentezi sırasında, ilk olarak, sentez iúlemi sonucu elde edilen endüktans elemanları yerine, bu tezde önerilen eúde÷er endüktans devresi kullanılmıútır. Bu durumda, band geçiren filtre devresinde n+2 aktif ve n+4 pasif eleman kullanılmıútır. Band söndüren filtre devresinde n+1 aktif ve n+5 pasif eleman kullanılmıútır. Bu bölümde ayrıca, endüktans eúde÷er devresi kullanılmadan da band geçiren ve band söndüren filtre devrelerinin sentezinin gerçekleútirilebilece÷i gösterilmiútir. Bu úekilde elde edilen band geçiren aktif filtre devresinde n+2 aktif ve n+4 pasif eleman kullanılmıútır. Fakat elde edilen aktif devrede iki ucu serbest kapasite elemanları da gerekmektedir. Band söndüren aktif filtre devresinde ise n aktif ve n+4 pasif eleman kullanılmaktadır.

Bu bölümde, ikinci olarak, akım modlu basamaklı türden pasif filtre devrelerinin iúaret akıú diyagramları yöntemi kullanılarak sentezi gerçekleútirilmiútir. Akım modlu devrelerin sentezinde MOCBTA aktif elemanı kullanılmıútır. Sentez iúlemi sonucunda elde edilen tüm aktif devrelerin çıkıúları yüksek epedanslıdır ve kaskad ba÷lamaya uygundur. ølk olarak alçak geçiren filtre devresinin sentezi gerçekleútirilmiútir ve iki aktif devre yapısı elde edilmiútir. Bunlardan birincisinde; n aktif ve n+2 pasif, ikincisinde; n aktif ve n+1 pasif eleman bulunmaktadır. Bütün pasif elemanların bir ucu topraklıdır. Band geçiren filtre devresinin sentezi sırasında ilk olarak, sentez iúlemi sırasında oluúan endüktans elemanları yerine eúde÷er endüktans devresi konulmuútur. Bu durumda elde edilen aktif devrede, n+1 aktif ve

n+4 pasif eleman bulunmaktadır. økinci olarak, endüktans eúde÷er devresi kullanılmadan elde

edilen aktif devrede ise n+1 aktif ve n+3 pasif eleman bulunmaktadır. Aynı úekilde band söndüren filtre devresinin sentezi sırasında elde edilen ilk devrede n aktif ve n+5 pasif eleman

bulunmaktadır.

Bu bölümde elde edilen aktif filtre devrelerinde kullanılan aktif ve pasif eleman sayıları Çizelge 7.1’de özet halinde verilmiútir.

Çizelge 7.1 Sentez iúlemleri sonucunda elde edilen aktif filtre devrelerindeki eleman sayıları

Aktif AGF Devreleri Aktif BGF Devreleri Aktif BSF Devreleri Aktif YGF Devreleri ùekil 7.12: n+2 aktif, n+4 pasif eleman ùekil 7.21: n+1 aktif, n+5 pasif eleman Gerilim Modlu ùekil 7.8: n+1 aktif, n+2 pasif eleman ùekil 7.18: n+2 aktif, n+4 pasif eleman ùekil 7.27: n aktif, n+4 pasif eleman ùekil 7.30: n+4 aktif, n+5 pasif eleman

ùekil 7.39a: n aktif,

n+2 pasif eleman

ùekil 7.42: n+1 aktif,

n+4 pasif eleman

Akım

Modlu _{ùekil 7.39b: n aktif,}

n+1 pasif eleman ùekil 7.42: n+1 aktif, n+3 pasif eleman ùekil 7.51: n aktif, n+5 pasif eleman ùekil 7.54: n+3 aktif, n+5 pasif eleman