Logaritmik ortam filtrelerinin sistematik sentezi

Abstract

Bu tezde, birinci ve ikinci derece logaritmik ortam filtrelerinin analizi ve sentezi ele alınmıştır. Olası tüm alternatifler tartışılmış ve bu filtrelerin otomatik olarak analiz ve sentezini yapabilecek bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılım kullanılarak, tüm genel filtre türlerinin sentezi yapılmış ve PSpice kullanılarak benzetimi gerçekleştirilmiştir. Logaritmik ortam süzgeçlerinin teorisi esas alınarak, bu tür filtrelerin sentezi hakkında genel bir teori verilmiştir. Bu filtrelerle ilgili statik ve dinamik sınırlamalar tartışılmıştır. DC ve AC koşullar tanımlanmıştır. Durum uzayı sentez yöntemi esas alınmıştır. Filtreler AB sınıfı fark alan yapıda gerçeklenmiştir. Bu çalışmada alçak geçiren, yüksek geçiren, tüm geçiren ve genel olmak üzere dört tane birinci derece filtre ile alçak geçiren, yüksek geçiren, band geçiren, genel çentik, alçak geçiren çentik, yüksek geçiren çentik ve tüm geçiren olmak üzere yedi tane ikinci derece filtre çalışılmıştır. Diğer olası filtre türleri de dikkate alınmıştır. Bu filtrelerin analiz ve sentezini otomatik olarak yapacak FilterDesign isimli bir yazılım MS Visual C ++ ortamında geliştirilmiştir. Yazılım kullanıcıdan transfer fonksiyonunun pay ve payda katsayılarını girdi olarak almaktadır. Kullanıcı ayrıca kutup frekansı ve kalite faktörü olarak ta bu katsayıları girebilmektedir. Yazılım bu katsayılara göre daha önceden belirlenmiş devreler arasından bir tanesini belirlemekte ve kullanıcı tarafından belirlenen diğer analiz parametrelerini de dikkate alarak PSpice için netlist formunda bir çıktı üretmektedir. Bu çıktılar PSpice tarafından otomatik olarak analiz edilmektedir. Benzetimi yapılan devrelerin frekans cevapları sunulmaktadır. Yazılımın ürettiği sonuçlar Matlab programı kullanılarak test edilmiştir. Bu yazılımın logaritmik ortam filtrelerinin sentez ve analizi konusunda araştırmacılara yardımcı olacağı ümit edilmektedir.

In this thesis, analysis and synthesis of first and second order filters in the log domain is considered. All possible conditions are discussed and software is developed to synthesize and analyze this kind of filters automatically. Using this software, all major filter types are synthesized and simulated by using PSpice. Based on the theory of log domain filters, a general theory to synthesize these types of filters is given. Static and dynamic constraints associated with these filters are discussed. DC and AC conditions are defined. The state space synthesis method is used for the synthesis procedure. Filters are realized as Class AB and differential type. In this research, four different first order filters, namely low pass, high pass, all pass and general type filters, and seven second order filters, namely low pass, high pass, band pass, general notch, low pass notch, high pass notch and all pass type filters, are studied. All other possible filter types are also considered. FilterDesign software is developed in the MS Visual C++ platform to synthesize and analyze these filters automatically. The software receives the transfer function parameters from the user by numerator and denominator coefficients. The user can also enter these parameters in terms of pole frequency and quality factor. Based on the parameters, software decides one of the default circuit types and creates a netlist for PSpice in terms of other analysis parameters defined by user. The output of the software is automatically simulated in PSpice program; frequency responses of simulated circuits are given. The theoretical results and the software outputs are tested by using Matlab program. It is expected that this software will help researchers to analyze and synthesize log domain filters.