Frequency Filters with Current Active Elements

Disertační práce se orientuje především na výzkum nových proudových aktivních prvků a jejich aplikace v kmitočtových filtrech, vhodných pro proudový mód. Práce je zaměřena na návrh nových zapojení filtrů vhodných nejen pro tradiční nediferenční režim zpracování signálů, ale i struktur pro plně diferenční zpracování. V práci jsou navrženy tři obecné koncepce typu KHN filtrů druhého řádu, v nichž je řiditelnost činitele jakosti a kmitočtu komplexně sdružených pólů zajištěna pomoci několika vhodně zařazených řiditelných proudových zesilovačů. Dalšími použitými aktivními prvky jsou proudový konvejor druhé generace, vícevýstupový proudový sledovač, transkonduktanční zesilovač a jejich diferenční obdoby. Z obecných struktur je možné odvodit velké množství řešení a některá z nich jsou prezentována i v této práci. V práci je dále prezentováno několik multifunkčních a také jednoúčelových filtračních struktur druhého řádu a dvě varianty syntetických prvků n-tého řádů, se kterými je možné navrhnout filtry vyšších řádů, jak v nediferenční, tak i diferenční podobě.This doctoral thesis is focused mainly on research of new current active elements and their applications in frequency filters suitable for current-mode. Work is focused on design of new filtering structures suitable for traditional single-ended signal processing and also on structures suitable for fully-differential applications. The thesis contains three designed general conceptions of KHN-type second-order filters. Adjustability of quality factor and pole frequency is provided by controllable current amplifiers that are placed properly in designed structures. Structures also contain second-generation current conveyors, multiple-output current followers, transconductance amplifiers and their fully-differential equivalents. There are lot of possible solutions that could be obtained from general structures, some of them are presented in the work. The thesis also presents several multifunctional and also single-purpose filtering structures of second-order and two variants of n-th order synthetic elements which are suitable to realize higher order filters both in single ended and fully differential type. In each case, functionality of new solutions is verified by simulations and in several cases also by real measurement.