Tunable Mixed-Mode Voltage Differencing Buffered Amplifier-Based Universal Filter with Independently High-Q Factor Controllability

This paper proposes the design of a mixed-mode universal biquad configuration, which realizes generic filter functions in all four possible modes, namely voltage mode (VM), current mode (CM), transadmittance mode (TAM), and transimpedance mode (TIM). The filter architecture employs two voltage differencing buffered amplifiers (VDBAs), two resistors and two capacitors, and can provide lowpass (LP), bandpass (BP), highpass (HP), bandstop (BS), and allpass (AP) biquadratic filtering responses without any circuit alteration. All passive elements used are grounded, except VM. The circuit not only allows for the electronic tuning of the natural angular frequency (o), but also achieves orthogonal tunability of the quality factor (Q). It also provides the feature of availability of output voltage at the low-output impedance terminal in VM and TIM, and does not require inverting-type or double-type input signals to realize all the responses. Moreover, in all modes of operation, the high-Q filter can be easily obtained by adjusting a single resistance value. Influences of the VDBA nonidealities and parasitic elements are also discussed in detail. PSPICE simulations with TSMC 0.18-µm CMOS process parameters and experimental testing results with commercially available IC LT1228s have been used to validate the theoretical predictions

A Novel Current-Mode Full-Wave Rectifier Based on One CDTA and Two Diodes

Precision rectifiers are important building blocks for analog signal processing. The traditional approach based on diodes and operational amplifiers (OpAmps) exhibits undesirable effects caused by limited OpAmp slew rate and diode commutations. In the paper, a full-wave rectifier based on one CDTA and two Schottky diodes is presented. The PSpice simulation results are included

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.

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.