A Class of Differentiator-Based Multifunction Biquad Filters Using OTRAs

This paper presents Signal Flow Graph (SFG) approach-based realization of Single Input Multiple Output (SIMO) filter topologies. A differentiator is placed as basic building block. A total of sixteen variants are derived from the proposed differentiator-based SFG. The Operational Trans-Resistance Amplifier (OTRA), an active block having low parasitics at input terminals, is used to validate the proposed methodology. All the derived filter structures use three OTRAs, six resistors and two capacitors. The filter performance parameters can be adjusted independently. The functional verification of the proposed method is done via SPICE simulations using 0.18 μm CMOS technology parameters from MOSIS

Fully-Differential Frequency Filters with Modern Active Elements

Tato disertační práce se zaměřuje na výzkum v oblasti frekvenčních filtrů. Hlavním cílem je navrhnout a analyzovat plně diferenční kmitočtové filtry pracující v proudovém módu a využívající moderní aktivní prvky. Prezentované filtry jsou navrženy za použití proudových sledovačů, operačních transkonduktančních zesilovačů, plně diferenčních proudových zesilovačů a transrezistančních zesilovačů. Návrh se zaměřuje na možnost řídit některý z typických parametrů filtru pomocí řiditelných aktivních prvků, které jsou vhodně umístněny do obvodové struktury. Jednotlivé prezentované filtry jsou navrženy v nediferenční a diferenční verzi. Velký důraz je věnován srovnání plně diferenčních struktur s jejich odpovídajícími nediferenčními formami. Funkčnost jednotlivých návrhů je ověřena simulacemi a v některých případech i experimentálním měřením.This doctoral thesis focuses on research in the field of frequency filters. The main goal is to propose and analyze fully-differential current-mode frequency filters employing modern active elements. Presented filters are proposed using current followers, operational transconductance amplifiers, digitally adjustable current amplifiers and transresistance amplifiers. The proposal is focusing on ability to control some of the typical filter parameter or parameters using controllable active elements suitably placed in the circuit structure. Individual presented filters are proposed in their single-ended and fully-differential forms. Great emphasis is paid to a comparison of the fully-differential structures and their corresponding single-ended forms. The functionality of each proposal is verified by simulations and in some cases also by experimental measurements.

Circuits for Analog Signal Processing Employing Unconventional Active Elements

Disertační práce se zabývá zaváděním nových struktur moderních aktivních prvků pracujících v napěťovém, proudovém a smíšeném režimu. Funkčnost a chování těchto prvků byly ověřeny prostřednictvím SPICE simulací. V této práci je zahrnuta řada simulací, které dokazují přesnost a dobré vlastnosti těchto prvků, přičemž velký důraz byl kladen na to, aby tyto prvky byly schopny pracovat při nízkém napájecím napětí, jelikož poptávka po přenosných elektronických zařízeních a implantabilních zdravotnických přístrojích stále roste. Tyto přístroje jsou napájeny bateriemi a k tomu, aby byla prodloužena jejich životnost, trend navrhování analogových obvodů směřuje k stále většímu snižování spotřeby a napájecího napětí. Hlavním přínosem této práce je návrh nových CMOS struktur: CCII (Current Conveyor Second Generation) na základě BD (Bulk Driven), FG (Floating Gate) a QFG (Quasi Floating Gate); DVCC (Differential Voltage Current Conveyor) na základě FG, transkonduktor na základě nové techniky BD_QFG (Bulk Driven_Quasi Floating Gate), CCCDBA (Current Controlled Current Differencing Buffered Amplifier) na základě GD (Gate Driven), VDBA (Voltage Differencing Buffered Amplifier) na základě GD a DBeTA (Differential_Input Buffered and External Transconductance Amplifier) na základě BD. Dále je uvedeno několik zajímavých aplikací užívajících výše jmenované prvky. Získané výsledky simulací odpovídají teoretickým předpokladům.The dissertation thesis deals with implementing new structures of modern active elements working in voltage_, current_, and mixed mode. The functionality and behavior of these elements have been verified by SPICE simulation. Sufficient numbers of simulated plots are included in this thesis to illustrate the precise and strong behavior of those elements. However, a big attention to implement active elements by utilizing LV LP (Low Voltage Low Power) techniques is given in this thesis. This attention came from the fact that growing demand of portable electronic equipments and implantable medical devices are pushing the development towards LV LP integrated circuits because of their influence on batteries lifetime. More specifically, the main contribution of this thesis is to implement new CMOS structures of: CCII (Current Conveyor Second Generation) based on BD (Bulk Driven), FG (Floating Gate) and QFG (Quasi Floating Gate); DVCC (Differential Voltage Current Conveyor) based on FG; Transconductor based on new technique of BD_QFG (Bulk Driven_Quasi Floating Gate); CCCDBA (Current Controlled Current Differencing Buffered Amplifier) based on conventional GD (Gate Driven); VDBA (Voltage Differencing Buffered Amplifier) based on GD. Moreover, defining new active element i.e. DBeTA (Differential_Input Buffered and External Transconductance Amplifier) based on BD is also one of the main contributions of this thesis. To confirm the workability and attractive properties of the proposed circuits many applications were exhibited. The given results agree well with the theoretical anticipation.

Cascadable allpass and notch filters employing single operational transresistance amplifier

A new voltage-mode filter configuration is proposed. The presented topology uses single operational transresistance amplifier (OTRA) and can realize first-order allpass, second-order allpass and notch filtering functions. The proposed circuits are insensitive to parasitic capacitances and resistances due to internally grounded input terminals of OTRA. Low output impedance of the configuration enables the circuits to be cascaded without additional buffers. The theoretical results are verified with PSPICE simulations using a CMOS realization of OTRA. Experimental work is also carried out. The feasibility of the proposed first-order allpass filter is illustrated on the design of a quadrature oscillator. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved