|
|
Synthesis and Analysis of Circuits with Modern Active Elements
Koton, Jaroslav ; Vrba, Kamil (advisor)
The dissertation thesis deals with the synthesis and design of active frequency filters using current (CC) and voltage (VC) conveyors, or current active elements CMI (Current Mirror and Inverter), MCMI (Multi-output CMI) and PCA (Programmable Current Amplifier). As introduction, these active elements are described as suitable for the design of the circuits working in the voltage-, current,- ,and mixed-mode, or in pure current-mode speaking about the current active elements. The new frequency filter structures presented in this thesis using the above mentioned active elements were designed by the generalized autonomous circuit method, transformation cells and signal flow-graph theory. The generalized autonomous circuit method is based on full admittance network to which generalized active elements are connected. The described admittance networks can be used for other active elements. The next method is based on the transformation cells that subsequently are used for the design of synthetic elements with higher-order imittance. Original conditions for the design of such blocks are given that lead to maximal simplicity of the final structure with minimal number of passive and active elements. For effective usage of another method utilizing signal flow-graphs, new reduced graphs of chosen active elements are given. Their usage leads to direct function blocks synthesis with required properties. The functionality and behavior of chosen circuit solutions have been verified by analyses in simulation programs. The active elements were simulated by the universal current conveyor (UCC) or universal voltage conveyors (UVC) that were designed at the FEEC, BUT in cooperation with AMI Semiconductor Design Centre Brno with the CMOS 0.35 m technology. These active elements have been also used for the realization of chosen filter structures. The experimental measurements were performed in the in the frequency range 10 KHz to 100 MHz.
|
|
|
Circuits for Analog Signal Processing Employing Unconventional Active Elements
Khatib, Nabhan ; Brzobohatý, Jaromír (referee) ; Zaplatílek,, Karel (referee) ; Biolek, Dalibor (advisor)
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.
|
|
|
Analog Signal Processing with Integrated Current Feedback Amplifiers
Ben Ayad, Ibrahim R. H. ; Mikula, Vladimír (referee) ; Šimčák, Marek (referee) ; Musil, Vladislav (advisor)
Tato disertační práce pojednává o návrhu nových funkčních bloků použitelných v oblasti zpracování analogového signálu. Jde o obvody v proudové módu, které mohou ve vhodné konfiguraci pracovat v proudovém i v napěťovém módu. To umožnílo získat velmi nadějné výsledky v soustavách s nízkým napájecím napětím. Mnohostrannost těchto obvodů nalezne uplatnění v mnoha aplikacích. Zesilovač s proudovou zpětnou vazbou byl zavolen jako hlavní stavební blok pro detailní zkoumání funkce obvodů s RC operační sítí. Tato disertační práce pojednává o studiu, syntéze a návrhových aspektech realizace nových imitančních funkcí, jmenovitě induktivních a superkapacitních, proudových a napěťových konvejorech, kmitočtových filtrech s velkou jakostí, integrátorech a diferenciátorech, fázovacích členech s neminimální fází a napětím řízených oscilátorech. Disertační práce se detailně zabývá těmito novými bloky, které jsou popsány teoreticky a vyhodnoceny na základě simulací vlastností.
|
|
|
The USB Oscilloscope and Logic Analyzer with a Microprocessor
Pešl, Jiří ; Magát, Martin (referee) ; Šteffan, Pavel (advisor)
The content of this bachelor thesis is design of electronic measurement and diagnostic device to a computer or any other portable device as are modern mobile phones and PDAs. Designed system will be measure analog periodical signals in time in currently used ranges and discrete logic signals. Signals will be restored and displayed on the screen of any other device. Wherewith designed device will be communicate through USB 2.0 or Bluetooth interface.
|
|
|
Frequency Filters with Current Active Elements
Jeřábek, Jan ; Ondráček,, Oldřich (referee) ; Kolka, Zdeněk (referee) ; Vrba, Kamil (advisor)
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.
|
|
|
Unconventional Circuit Elements for Ladder Filter Design
Shaktour, Mahmoud ; Dobeš,, Josef (referee) ; Mišurec, Jiří (referee) ; Biolek, Dalibor (advisor)
Kmitočtové filtry jsou lineární elektrické obvody, které jsou využívány v různých oblastech elektroniky. Současně tvoří základní stavební bloky pro analogové zpracování signálů. V poslední dekádě bylo zavedeno množství aktivních stavebních bloků pro analogové zpracování signálů. Stále však existuje potřeba vývoje nových aktivních součástek, které by poskytovaly nové možnosti a lepší parametry. V práci jsou diskutovány různé aspekty obvodů pracujících v napěťovém, proudovém a smíšném módu. Práce reaguje na dnešní potřebu nízkovýkonových a nízkonapěťových aplikací pro přenosné přístroje a mobilní komunikační systémy a na problémy jejich návrhu. Potřeba těchto výkonných nízkonapěťových zařízení je výzvou návrhářů k hledání nových obvodových topologií a nových nízkonapěťových technik. V práci je popsána řada aktivních prvků, jako například operační transkonduktanční zesilovač (OTA), proudový konvejor II. generace (CCII) a CDTA (Current Differencing Transconductance Amplifier). Dále jsou navrženy nové prvky, jako jsou VDTA (Voltage Differencing Transconductance Amplifier) a VDVTA (Voltage Differencing Voltage Transconductance Amplifier). Všechny tyto prvky byly rovněž implementovány pomocí "bulk-driven" techniky CMOS s cílem realizace nízkonapěťových aplikací. Tato práce je rovněž zaměřena na náhrady klasických induktorů syntetickými induktory v pasivních LC příčkových filtrech. Tyto náhrady pak mohou vést k syntéze aktivních filtrů se zajímavými vlastnostmi.
|
|
|
Digitizer for radar senzors
Cích, Augustín ; Šebesta, Jiří (referee) ; Kubíček, Michal (advisor)
This bachelor thesis deals with digitization of analog signal of radar sensors, which employ Doppler‘s effect. Radar sensor used for construction of prototype was HB100. Digitization was done with ADC, which has 12 bit resolution and sample rate of 15,625 kS/s. Control unit of aquisition is Arduino UNO, which sends data to computer, where they are, in application interface made in MATLAB, processed using „watterfall“ spectrogram.
|
|
|
Current Feedback Circuits for Analog Signal Processing
Stehlík, Jiří ; Bartoň,, Zdeněk (referee) ; Dostál, Tomáš (referee) ; Musil, Vladislav (advisor)
This dissertation thesis deals with design of new functional blocks usable in area of analogue signal processing, focusing on sensor signal processing. Versatility of these circuits will find applications in programmable analogue array structures that will be possible to control and configure via a digital signal. Hereby build-up array would be fully a reconfigurable digital control system for sensor signal processing and usable for a wide range of different sensors. It offers possibility to build-up a control code for each specific sensor system, with which it would be possible to achieve optimal results of the entire system and consequently place the system on a chip. The presented programmable array is designed from configurable analogue blocks. The current feedback circuits, which in a suitable configuration can operate in voltage or current mode, are used here. This allows to achieve very good results in the systems with very low power supply, which is closely associated with mobility and autonomous behavioral (that are very important and observed parameters today) of the entire sensor-based framework. The work deals in detail with particular blocks, which are described theoretically and evaluated for using in the programmable analogue array. Design of the structure of programmable analogue array as well the use of these circuits in the part of whole system (that will be realized on a chip) are presented at the end of this thesis.
|
|
|
Novel active function blocks and their applications in frequency filters and quadrature oscillators
Herencsár, Norbert ; Zahradník, Pavel (referee) ; Kolka, Zdeněk (referee) ; Lattenberg, Ivo (advisor)
Kmitočtové filtry a sinusoidní oscilátory jsou lineární elektronické obvody, které jsou používány v široké oblasti elektroniky a jsou základními stavebními bloky v analogovém zpracování signálu. V poslední dekádě pro tento účel bylo prezentováno velké množství stavebních funkčních bloků. V letech 2000 a 2006 na Ústavu telekomunikací, VUT v Brně byly definovány univerzální proudový konvejor (UCC) a univerzální napět'ový konvejor (UVC) a vyrobeny ve spolupráci s firmou AMI Semiconductor Czech, Ltd. Ovšem, stále existuje požadavek na vývoj nových aktivních prvků, které nabízejí nové výhody. Hlavní přínos práce proto spočívá v definici dalších původních aktivních stavebních bloků jako jsou differential-input buffered and transconductance amplifier (DBTA), current follower transconductance amplifier (CFTA), z-copy current-controlled current inverting transconductance amplifier (ZC-CCCITA), generalized current follower differential input transconductance amplifier (GCFDITA), voltage gain-controlled modified current-feedback operational amplifier (VGC-MCFOA), a minus-type current-controlled third-generation voltage conveyor (CC-VCIII-). Pomocí navržených aktivních stavebních bloků byly prezentovány původní zapojení fázovacích článků prvního řádu, univerzální filtry druhého řádu, ekvivalenty obvodu typu KHN, inverzní filtry, aktivní simulátory uzemněného induktoru a kvadraturní sinusoidní oscilátory pracující v proudovém, napět'ovém a smíšeném módu. Chování navržených obvodů byla ověřena simulací v prostředí SPICE a ve vybraných případech experimentálním měřením.
|
|
|
Voltage Conveyor Conception Design and Its Applications
Minarčík, Martin ; Vrba, Kamil (advisor)
This doctoral thesis deals with a voltage conveyor as a new active element for an analog signal processing. Various types of the voltage conveyors have been defined as a dual active elements to current conveyors based on a duality principle. Conception of a new active element that can supply all types of the voltage conveyors have been proposed. The active element has been named an universal voltage conveyor – UVC. A voltage follower is a basic building block of the UVC. The well-known circuit realization of the voltage follower comes from four transconductance amplifiers with key parameters (voltage transfer and output resistance) derived from relative accuracy of used transconductance amplifiers has been used by UVC fabrication. A new circuit realization of the voltage follower comes from three transconductance amplifiers with key parameters also derived from relative accuracy of used transconductance amplifiers has been designed. Further the doctoral thesis deals with a frequency filter with the voltage conveyors design using signal flow graphs. Various graphs of the voltage conveyors comes from the various circuit analysis methods with non-regular active elements have been created. A basic graph of the voltage conveyor has been designed with help of a known controlled sources graphs. This graph have been used to design of multifunctional frequency filters, filters with high input and low output impedance and controlled frequency filters. A design procedure have been created so that in specific step of the frequency filter design the basic graph of the voltage conveyor could be extended to graph of any type of the voltage conveyor. Thereby a practical usage of various types of the voltage conveyors has been finding out. Further a new method of frequency filter design based on expanding of the signal flow has beenproposed.
|
guest ::
