(3.235.139.152) 您好!臺灣時間:2021/05/11 12:26
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:蕭裕潮
研究生(外文):Tu-Chau Shiau
論文名稱:以差動差分電流傳輸器及第二代完全差動電流傳輸器為主動元件設計電壓式四階全通濾波電路之非理想效應研究與改善
論文名稱(外文):Non-ideal Effect and Improvement of the Fourth-Order Voltage-Mode All-Pass Filter Employing DDCCs and FDCCII
指導教授:張俊明何天讚
指導教授(外文):Chun-Ming ChangTan-Jan Ho
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:第二代完全差動電流傳輸器濾波器差動差分電流傳輸器
外文關鍵詞:FDCCIIFilterDDCC
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:318
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
在類比濾波電路設計領域上,其電路首要重視的就是輸出訊號的精準度,使輸出訊號準確的操作在我們所預定的頻率,為設計電路第一目標。但經常發現以往設計的電路中,為了輸出更精準或彌補電路缺失不斷加補償電路,而將電路複雜了。在科技日新月異的現代,對電路要求亦加卓越,不僅要求電路的精準度,也強調電路需簡單化,以降低成本,提高電路的競爭力,此皆為設計電路須考慮要素,故如何簡化電路使得元件使用數目降低,以減少寄生效應並能兼顧輸出訊號之精準度,實為現今一大研究目標。
本文所提出之電路主要使用二種特別的電流式主動元件:差動差分(Differential Difference Current Conveyor,簡稱DDCC)及第二代完全差動電流傳輸器(Fully Differential second-generation Difference Current Conveyor,簡稱FDCCII)來設計電壓式四階全通濾波電路。以電流式主動元件所設計之電路,已被證明具有較高之頻寬、較大之動態範圍、較大之線性範圍、較小之功率損耗及較簡單之電路結構,且本電路使用了最少的被動元件(四個接地電容及四個接地電阻),並對電路做非理想分析,探討出影響輸出信號不精準的因素,再利用所求的被動元件對頻率響應的敏感度分析做深入研究。

最後,對於本論文所提之電路,均以H-spice軟體進行電路模擬,所使用製程參數為TSMC035μm,並於實際模擬結果與理論之間相互得到驗證。
In analogy filter circuit design, the accuracy of output signal takes the most importance in electrical circuits where the first priority is to operate the output signal in the desired frequency. However, for output accuracy and circuit compensation often complicate the electrical circuits. With the improvement in technologies, electrical circuits not only require output accuracy but also emphasized the simplicity in order achieve cost down and higher competitiveness for these are the essential elements in circuit design, Nowadays, It is a big research aim at how to design to reduce components used on circuits.

The circuit we talk about on this paper uses two special active elements, namely, differential difference current conveyors(DDCCs) and fully differential current conveyors (FDCCIIs) to design the voltage- mode fourth all-pass filter. It has been verified that the circuits constructed by active current-mode elements have the advantages of higher signal bandwidths, larger dynamic range, greater linearity, less power dissipation and simpler circuit structure. In addition, we use the minimum number of passive components(four grounded capacitors and four grounded resistors) and consider the non-idea effect. Therefore, we analyze the sensitivity of the passive elements and research in depth.

Finally, the simulation results validate and the theory predictions of the proposed circuit are verified very well by using TSMC035 H-spice simulation.
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
第二章 電流式主動元件之簡介 5
2-1 Nullor 模型 5
2-2 電流傳輸器(CC)的特性 10
2-2.1第一代電流傳輸器(CCI) 10
2-2.2 第二代電流傳輸器﹙CCII﹚ 12
2-2.3第三代電流傳輸器(CCIII) 16
2-3 第二代電流控制傳輸器﹙CCCII﹚ 19
2-4 電壓差動電流傳輸器(DVCC) 24
2-5 差動差分電流傳輸器(DDCC) 28
2-6 第二代完全差動電流傳輸器(FDCCII) 35
2-7結論 38
第三章 文獻回顧 39
3-1 先前學者電路 40
3-2 結論 48
第四章 以DDCC及FDCCII設計電壓式四階全通濾波電路 49
4-1 簡介 49
4-2 以電流傳輸器為主動元件設計電壓式四階全通濾波電路 50
4-2.1 二階全通濾波電路設計與實現 51
4-2.2 四階全通濾波電路設計與實現 57
4-3四階全通濾波電路之模擬結果 68
4-4 電路非理想效應之改善與模擬結果驗證 72
4-5 敏感度分析與模擬結果 83
4-6操作頻率為4MHz時之調整情形 90
4-7結論 92
第五章 結論與未來研究方向 93
5-1 結論 93
5-2 未來研究方向 94
參考文獻 95
圖目錄
圖2-1 Nullor 模型 6
圖2-2 Nullator 元件模型 7
圖2-3 Norator 元件模型 7
圖2- 4正型與負型 Norator元件模型 8
圖2-5 CCI之元件符號 11
圖2-6 CCI之Nullor等效模型 11
圖2-7 CCII之元件符號 圖2-8 CCII之簡化Nullor模型 13
圖2-9(a) CCII正型之內部電路結構 14
圖2-9(b) CCII負型之內部電路結構 14
圖2-10(a)電壓放大器 15
圖2-10(b)電流放大器 15
圖2-10(c)電壓-電流轉換器 15
圖2-10(d)電流-電壓轉換器 15
圖2-10(e)電壓微分器 圖2-10(f)電流微分器 15
圖2-10(g)電壓積分器 16
圖2-10(h)電流積分器 16
圖2-11 CCIII之元件符號 17
圖2-12 以雙輸出之CCII實現CCIII 17
圖2-13(a)電流加法器 17
圖2-13(b)加權電流加法器 18
圖2-13(c)電流放大器 18
圖2-13(d)電壓放大器 18
圖2-13(e)傳輸阻抗放大器 18
圖2-13(f)傳輸導納放大器 19
圖2-14 CCCII之元件符號及Nullor模型 20
圖2-15(a)CCCII正型之內部電路 21
圖2-15(b)CCCII負型之內部電路 21
圖2-16新的CCCII 內部電路 22
圖2-17(a)CCCII模擬負電阻 23
圖2-17(b)電流控制之電壓放大器 23
圖2-17(c)可由偏壓電流控制之電流放大器 24
圖2-18 DVCC之元件符號 25
圖2-19 DVCC之內部CMOS電路 26
圖2-20 (a)接地-浮接正阻抗轉換器 26
圖2-20 (b)接地-浮接負阻抗轉器 27
圖2-20 (c)浮接正阻抗反相 27
圖2-20 (d)浮接負阻抗反相器 27
圖2-20 (e)浮接旋向器 27
圖2-21 DDCC之元件模型 29
圖2-22(a)正型DDCC之CMOS內部電路 30
圖2-22(b)負型DDCC之CMOS內部電路 30
圖2-23(a) DDCC電流放大器 31
圖2-23(b) DDCC電壓放大器 31
圖2-24 FDCCII元件模型 36
圖2-25 FDCCII之CMOS內部電路 37
圖3-1C.M.Chang與S.H.Tu所提電壓式之萬用二階濾波電路(1) 41
圖3-2 學者H. P. Chen於西元2007年所提出之電路(2) 42
圖3-3 學者C. M. Chang與H. P. Chen於西元2003年所提出之電路(3) 44
圖3-4 學者H. P. Chen於西元2008年所提出之電路(4) 45
圖3-5 學者C. M. Chang於西元2005年所提出之電路(5) 46
圖3-6 學者Wei-Yuan Chiu與Jiun-Wei Horng於西元2007年所提出之電路(6) 47
圖4-1電導浮接的設計 52
圖4-2電導接地的設計 53
圖4-3設計本論文之二階全通濾波電路(1) 54
圖4-4設計本論文之二階全通濾波電路(2) 55
圖4-5設計本論文之二階全通濾波電路(3) 55
圖4-6設計本論文之二階全通濾波電路(4) 56
圖4-7設計本論文之二階全通濾波電路完成圖(5) 56
圖4-8設計本論文之四階全通濾波電路(1) 63
圖4-9設計本論文之四階全通濾波電路(2) 63
圖4-10設計本論文之四階全通濾波電路(3) 64
圖4-11設計本論文之四階全通濾波電路(4) 65
圖4-12設計本論文之四階全通濾波電路(5) 65
圖4-13設計本論文之四階全通濾波電路完成圖(6) 67
圖4-14 2MHz時全通相位頻率響應(All-pass response) 69
圖4-15 2MHz時全通相位頻率響應理論值與模擬值對照圖 69
圖4-16全通頻率響應從10Hz到4MHz之相位疊圖 71
圖4-17 2M Hz補償後之全通頻率響應(Compensation All-pass response) 75
圖4-18 2M Hz補償前、補償後全通頻率響應與理論值之比較 76
圖4-19 2M Hz補償前、補償後全通頻率響應與理論值之局部放大圖 76
圖4-20 4MHz時全通相位頻率響應(All-pass response) 78
圖4-21 4MHz補償前(實線)、補償後(虛線)之全通頻率響應 79
圖4-22 DDCC之非理想模型 80
圖4-23 FDCCII之非理想模型 81
圖4-24 元件接地與元件浮接所產生之寄生效應 82
圖4-25(a) R1、R2 、R3 及R4 增加5% 輸出頻率響應 84
圖4-25(b) R1、 R2、R3 及 R4增加 5%輸出頻率響應局部放大圖 84
圖4-26(a) R1 、 R2、R3 及R4 減少 5%輸出頻率響應 85
圖4-26(b)R1 、R2 、R3 及 R4減少5% 輸出頻率響應局部放大圖 85
圖4-27(a) C1、C2 、 C3及 C4增加5% 輸出頻率響應 86
圖4-27(b)C1 、 C2、C3 及C4 增加5% 輸出頻率響應局部放大圖 86
圖4-28(a) C1 、C2 、C3 及C4 減少5% 輸出頻率響應 87
圖4-28(b) C1、C2 、 C3及C4 減少5% 輸出頻率響應局部放大圖 87
圖4-29中心頻率對被動元件的敏感度的關係圖 89
圖4-30調整(Tuning)前後輸出頻率響應 90
圖4-31 4MHz調整(Tuning)前後輸出頻率響應局部放大圖 91
[1] B. Wilson, “Constant bandwidth voltage amplification using current conveyor,” Int. J. Electron., 65, (5), pp. 983-988, 1988.
[2] Sedra/Smith, “Microelectronic Circuits”, Third Edition.
[3] B. Wilson, “Recent developments in current conveyors and current mode circuits,” Proc. Inst. Elect. Eng., pt. G, 137 (2), pp. 63-77, 1990.
[4] K. C. Smith and A. Sedra, “The current conveyor-a new circuit building block,” IEEE Proc., 56, pp. 1368-1369, 1968
[5] K. C. Smith and A. Sedra, “A second-generation current conveyor and its applications”, IEEE Trans. Circuit Theory CT-17, pp. 132-134, 1970.
[6] A. Fabre, O. Saaid, F. Wiest and C. Boucheron “Current controllen bandpass filter based on translinear conveyors”, Ekectribucs letters, Vol.31, No.20,1727-1728, 28th September 1995.
[7] A. Fabra, “Third-generation current conveyor: a new helpful active element,” Electron. Lett., 31, (5), 1995.
[8] H. O. Elwan, and A. M. Soliman, ‘‘Novel CMOS differential voltage current conveyor and its applications,’’ IEE Proc.-Circuits Device Syst., 144, (3), pp. 195-200, 1997.
[9] W. Chiu, S. I. Liu, H. W. Tsao, and J. J. Chen ‘‘CMOS differential difference current conveyors and their applications,’’ IEE Proc.-Circuits Device Syst., 143, (2), pp. 91-96, 1996.
[10] A. El-Adawy, A. M. Soliman, and H. O. Elwan,‘‘A novel fully differential current conveyor and applications for analog VLSI’’, IEEE Trans. Circuits Syst. II , 47, (4), pp. 306-313, 2000.
[11] T. B. Leonard, RC-active circuits theory and design, Prentice-Hall, Inv., Englewood Cliffs, New Jesey 07632, USA, 1980.
[12] C. Acar, and H. Kuntman, ‘‘Limitations on input signal level in voltage–mode
active-RC filters using current conveyors’’, Microelectron. J., 30, pp.69-76,1999
[13]Shahram Minaei, Deniz Kaymak, Muhammed A. Ibrahim and HakanKuntman,”New CMOS Configurations for Current-Controlled Conveyor(CCCIIs)”, Circuits and Systems for Communications, 2002. Proceedings.ICCSC '02. 1st IEEE International Conference on , 2002, 62–65.
[14] A. M. Soliman, “Kerwin-Huelsman-Newcomb circuit using current conveyors,” Electron. Lett., vol. 30,no. 24, pp. 2019-2020, Nov. 1994.
[15] R. Senani and V. K. Singh, “KHN-equivalent biquad using current conveyors,” Electronics Letters,vol.31,no.8,pp.626-628,1995
[16] J. W. Horng, J. R. Lay,C. W. Chang, and M. H. Lee, “High input impedance voltage-mode multifunction filters using plus-type CCII’s,” Electronics Letters, vol.33,no.6 ,pp.472-473,1997
[17] C. M. Chang, “Multifunction biquadratic filters using current conveyors,” IEEE: Trans. Circuit Syst. Pt-II, vol. 44, no. 11, pp. 956-958, Nov. 1997.
[18] C. M. Chang and M. J. Lee, “Voltage-mode multifunction filter with single input and three outputs using two compound current conveyors,”IEEE Trans. CAS-I, vol.46,no.11 ,pp.1364-1365,1999
[19] C. M. Chang and M. S. Lee,: “Comment: Universal voltage-mode filter with three inputs and one output using three current conveyors and one voltage follower”, Electronic Letters , 31, pp. 353, 1995
[20] S. Ozoguz, and E. O. Gunes, “Universal filter with three inputs using
CCII+,” Electronic Letters, 32, pp. 2134-2135, 1996.
[21] J. W. Horng, C. G. Tsai, and M. H. Lee, “Novel universal voltage-mode biquad filter with three inputs and one output using only two current conveyors,” International Journal of Electronics, 82, pp.543-546, 1996.

[22] Liu, S. I. and Lee, J. L., “Voltage-mode universal filters using two current conveyors,” International Journal of Electronics, 80, pp. 145-149, 1997.
[23] J. W. Horng, M. H. Lee, H. C. Cheng, and C. W. Chang, “New CCII-based voltage-mode universal biquadratic filter,” International Journal of Electronics, 82, pp. 151-155, 1997.
[24] C. M. Chang and S. H. Tu, “Universal voltage-mode filter with four inputs and one output using two CCII+s,” International Journal of Electronics, 86, pp. 305-309, 1999.
[25] H. P. Chen, and S. S. Shen, “A versatile universal capacitor-grounded voltage-mode filter using DVCCs,” ETRI Journal, vol. 29, no. 4, pp. 470-476, 2007.
[26] C. M. Chang, and H. P. Chen “Universal capacitor-grounded voltage-mode filter with three inputs and a single output,” International Journal of Electronics, vol. 90 no. 6, pp. 401-406, 2003.
[27] H. P. Chen “Voltage-mode FDCCII-based universal filters, Journal of Electron, vol. 62, pp. 320-323, 2008.
[28] C. M. Chang, and H. P. Chen “Single FDCCII-based tunable universal voltage-mode filter,” Circuit Syst. Signal Process, 24, (2),pp. 221-227, 2005.
[29] W. Y. Chiu, and J. W. Horng “High-input and low-output impedance voltage-
mode universal biquadratic filter using DDCCs,” IEEE: Trans. Circuit Syst. Pt-II, vol. 54, no. 8, pp. 649-652, Nov. 2007.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔