ivABSTRACTSOLUTIONS TO RESTRICTIONS OF THE CURRENT CONVEYORBASED CIRCUITSCurrent conveyor (CC) is one of the most widely used versatile active components. Itpotentially provides higher accuracy, wider bandwidth, greater linearity and largerdynamic range. The advantages of the CCs have brought widespread usage in sometechnical areas such as current-mode analog communication systems and signalprocessing. It was initially proposed by Sedra and Smith in 1968. A modified version ispresented as a second-generation current conveyor (CCII) in 1970. The CCII continues toreceive much more attention, and finds numereous applications in many fields ofelectronics. This growing interest to the CC has led us to focus on this basic building blockand its extensively used applications such as simulated inductors and active analog filters.Inductors are not desirable passive elements in most electronic circuits because thebehavior of them is not very close to the ideal element behavior and they are physicallylarger and heavier than other components. In addition, it is very difficult to realize large-valued inductors in integrated circuit (IC) technology and maximum a few nH inductorswith low Q can only be implemented with current technology. Instead of large-valuedphysical inductors, simulated inductors employing CCs or other active components arewidely used in many analog circuits. Such inductors with capacitors and other componentscan be used to form tuned circuits to build filters.CC based circuits suffer from several restrictions such as parasitic impedance andfrequency dependent non-ideal gain effects in addition to signal limitations stemmed fromthe restricted DC power supply voltages and limited allowable input currents. In fact, suchrestrictions also exist in other circuits realized with different active building blocks. Thementioned limitations usually result in some undesired conditions such as stabilityproblems and distortions at the output terminals.vIn this thesis, the restrictions of the CC based current-mode and voltage-mode analogfilters as well as simulated inductors that can be used as building blocks for analog filteringfunctions are investigated in detail. Throughout this thesis, some methods to overcomethese restrictions have been proposed.A number of novel simulated inductors and analog filters with reduced parasiticimpedance effects are presented as alternative circuits. Several experimental results usingthe commercially available active devices, AD844s are shown. Moreover, time andfrequency domain as well as Monte Carlo analysis using SPICE and MATLAB programsare performed to verify the theory of the designed inductors and analog filter circuits.

viÖZETAKIM TAŞIYICI TABANLI DEVRELERDEKİ SINIRLAMALARAÇÖZÜMLERAkım taşıyıcı (CC), yaygın olarak kullanılan çok yönlü aktif devre elemanlarındanbirisidir. Akım taşıyıcılar potansiyel olarak daha yüksek doğruluk, daha yüksek bantgenişliği, daha yüksek doğrusallık, ve daha büyük çalışma aralığı gibi üstünlükler sunar.Akım taşıyıcıların sahip olduğu bu üstünlükler, onların akım modlu analog haberleşmesistemleri ve işaret işleme gibi bir çok teknik uygulama alanında yaygın olarak kullanımınıberaberinde getirmiştir. Akım taşıyıcı kavramı ilk kez 1968 yılında, Sedra ve Smithtarafından literatüre kazandırılmıştır. Değiştirilmiş sürümü ise, 1970 yılında ikinci kuşakakım taşıyıcı (CCII) olarak sunulmuştur. Bu andan itibaren CCII'lara olan ilgi devamlıolarak artmış ve bir çok alanda sayısız uygulama olanağı bulmuş ve bulmaya da devametmektedir. CC'lara artan ilgi, bizim bu temel yapı bloklarına ve söz konusu tümleşikdevre yapılarının geniş uygulamaları olan yapay endüktans ve analog aktif filtregerçeklemelerine odaklanmamızı sağlamıştır.Endüktanslar ideal durumdaki çalışma karakteristiğine yakın bir davranışgösteremediklerinden ve diğer devre elemanlarından fiziksel olarak daha büyük ve dahaağır olduklarından dolayı elektronik devrelerin çoğunda arzu edilmezler. Buna ek olarak,tümleşik devre teknolojisinde büyük değerli endüktansları gerçekleyebilmek oldukçazordur ve günümüz teknolojisinde düşük kalite faktörlü maksimum birkaç nH endüktanslarelde edilebilmektedir. Büyük değerli fiziksel endüktanslar tasarlamak yerine, diğer aktifdevre elemanlarını veya CC'ları kullanarak gerçekleştirilen yapay endüktanslar bir çokanalog devrede yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Bu şekilde elde edilen endüktanslar,kapasitörler ve diğer elemanlar ile birlikte kullanılarak belli işaret frekanslarını süzmedekullanılır.viiCC tabanlı devreler, parazit empedans ve frekans bağımlı ideal olmayan kazançlar vebuna ek olarak CC'lerin maksimum giriş akımı ve devrenin sınırlı DC beslemegerilimlerinden kaynaklanan işaret sınırlamalarından etkilenirler. Aslında bu türsınırlamalar, farklı aktif yapı blokları ile gerçekleştirilen diğer devreler için de sözkonusudur. Bahsedilen sınırlamalar, genellikle kararlılık problemleri ve çıkışterminallerindeki gerilimlerde bozulmalar gibi arzu edilmeyen durumlara neden olurlar.Bu tez çalışmasında, CC tabanlı akım ve gerilim modlu filtreler ve analog filtrelemefonksiyonları için yapı blokları olarak kullanılabilen yapay endüktanslar üzerindekisınırlamalar ayrıntılı olarak incelenecektir. Yapay endüktans ve aktif filtreler üzerindekikısıtlamaların üstesinden gelmek için tez boyunca bazı yöntemler verilecektir.Ayrıca tezde, literatürdeki devrelere alternatif olarak parazit empedans etkileriazaltılmış bir çok yeni yapay endüktans ve analog filtre gerçeklemeleri tasarlanmıştır.Ticari olarak mevcut olan AD844 tümleşik devrelerini kullanarak çeşitli deneylergerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur. Ayrıca, tasarlanan endüktans veanalog filtre devrelerinin teorisini doğrulamak amacıyla SPICE ve MATLAB programlarıkullanılarak zaman ve frekans domeni ve Monte Carlo analizleri gerçekleştirilmiştir.