Universal Pseudo-Differential Filter Using DDCC and DVCCs

In the paper, a universal preudo-differential second-order filter operating in voltage mode, where both input and output are differential, is presented. The circuit is formed by one differential difference current conveyor (DDCC), two differential voltage current conveyors (DVCCs), and five passive elements. The filter is characterized by high input impedance, minimum number of passive elements that are all grounded, and high common-mode rejection ratio (CMRR). The proposed filter structure is able to realize all five standard frequency filter responses. Non-ideal analysis has been performed by considering the real parasitic parameters of the active elements. The optimization of passive element values has been done in terms of minimal shift of the pole-frequency and to obtain the maximum stop-band attenuation of the high-pass filter response. Functionality is verified by simulations and experimental measurements using readily available integrated circuit UCC-N1B 0520

FDCCII-based electronically tunable voltage-mode biquad filter

In this work, a voltage-mode biquad filter realizing low-pass, band-pass and high-pass characteristics is presented. The proposed filter, which employs two FDCCIIs, two grounded capacitors and two NMOS transistors, provides electronic tunability with the control voltage applied to the gate. NMOS transistors act as linear resistor. Furthermore, the proposed circuit still enjoys realization using a low number of active and passive components, no requirement with the component choice conditions to realize specific filtering functions, high input impedance, and low active and passive sensitivities performance. Simulation results using SPICE program are given to show the performance of the filter and verify the theory. Copyright (c) 2010 John Wiley & Sons, Ltd

Low Voltage Low Power Analogue Circuits Design

Disertační práce je zaměřena na výzkum nejběžnějších metod, které se využívají při návrhu analogových obvodů s využití nízkonapěťových (LV) a nízkopříkonových (LP) struktur. Tyto LV LP obvody mohou být vytvořeny díky vyspělým technologiím nebo také využitím pokročilých technik návrhu. Disertační práce se zabývá právě pokročilými technikami návrhu, především pak nekonvenčními. Mezi tyto techniky patří využití prvků s řízeným substrátem (bulk-driven - BD), s plovoucím hradlem (floating-gate - FG), s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate - QFG), s řízeným substrátem s plovoucím hradlem (bulk-driven floating-gate - BD-FG) a s řízeným substrátem s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate - BD-QFG). Práce je také orientována na možné způsoby implementace známých a moderních aktivních prvků pracujících v napěťovém, proudovém nebo mix-módu. Mezi tyto prvky lze začlenit zesilovače typu OTA (operational transconductance amplifier), CCII (second generation current conveyor), FB-CCII (fully-differential second generation current conveyor), FB-DDA (fully-balanced differential difference amplifier), VDTA (voltage differencing transconductance amplifier), CC-CDBA (current-controlled current differencing buffered amplifier) a CFOA (current feedback operational amplifier). Za účelem potvrzení funkčnosti a chování výše zmíněných struktur a prvků byly vytvořeny příklady aplikací, které simulují usměrňovací a induktanční vlastnosti diody, dále pak filtry dolní propusti, pásmové propusti a také univerzální filtry. Všechny aktivní prvky a příklady aplikací byly ověřeny pomocí PSpice simulací s využitím parametrů technologie 0,18 m TSMC CMOS. Pro ilustraci přesného a účinného chování struktur je v disertační práci zahrnuto velké množství simulačních výsledků.The dissertation thesis is aiming at examining the most common methods adopted by analog circuits' designers in order to achieve low voltage (LV) low power (LP) configurations. The capability of LV LP operation could be achieved either by developed technologies or by design techniques. The thesis is concentrating upon design techniques, especially the non–conventional ones which are bulk–driven (BD), floating–gate (FG), quasi–floating–gate (QFG), bulk–driven floating–gate (BD–FG) and bulk–driven quasi–floating–gate (BD–QFG) techniques. The thesis also looks at ways of implementing structures of well–known and modern active elements operating in voltage–, current–, and mixed–mode such as operational transconductance amplifier (OTA), second generation current conveyor (CCII), fully–differential second generation current conveyor (FB–CCII), fully–balanced differential difference amplifier (FB–DDA), voltage differencing transconductance amplifier (VDTA), current–controlled current differencing buffered amplifier (CC–CDBA) and current feedback operational amplifier (CFOA). In order to confirm the functionality and behavior of these configurations and elements, they have been utilized in application examples such as diode–less rectifier and inductance simulations, as well as low–pass, band–pass and universal filters. All active elements and application examples have been verified by PSpice simulator using the 0.18 m TSMC CMOS parameters. Sufficient numbers of simulated plots are included in this thesis to illustrate the precise and strong behavior of structures.

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.