Akım çıkışlı sensörler için geçiş empedans modlu analog devre tasarımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUHAMMED TAHA KAVLAK
Danışman: Umut Engin Ayten
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Fiziksel dünyada bir büyüklüğü ölçümlemek ve algılamak amaçlı çeşitli sensörler kullanılmaktadır. Sensörlerin çıkış büyüklükleri gerilim veya akım olabilmektedir. Akım çıkışlı sensörlerin oluşturduğu akım büyüklükleri küçük genliklidir. Bu akım değerlerinin elektronik donanım tarafından kullanılabilecek gerilim değerlerine dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu işlem için giriş büyüklüğü akım ve çıkış büyüklüğü gerilim olan geçiş empedans kuvvetlendiricisi devreleri kullanılmalıdır. Bu tez çalışmasında farklı aktif elemanlarla geçiş empedans kuvvetlendiricisi devresi tasarımlarına yer verilmiştir. Yapılan tasarımlar endüstriyel standartlara uygun fotoelektrik hücre ölçüm sistemlerinde test edilmiştir. Çalışma kapsamında ilk önce literatürde yaygın olarak kullanılmakta olan geleneksel geri beslemeli Opamp geçiş empedans kuvvetlendiricisi devre yapısı, akım geri beslemeli CFOA geçiş empedans kuvvetlendiricisi devre yapısı ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma deney ve benzetim ortamında elde edilen sonuçlara göre gerçekleştirilmiştir. Yapılan diğer çalışmalarda CDTA, CDBA ve CFTA aktif elemanları ile geçiş empedans kuvvetlendiricisi devre tasarımlarına yer verilmiştir. Geçiş empedans kuvvetlendiricisi devresinde kullanılan CDTA ve CDBA aktif elemanlarının deney ve benzetim çalışmaları ticari tümdevrelerle gerçeklenen aktif eleman yapılarıyla gerçekleştirilmiştir. CFTA aktif elemanı iç yapısı ise TSMC 0.18 µm teknoloji parametresi kullanılarak CMOS transistörlerle tasarlanmıştır. Önerilen CFTA geçiş empedans kuvvetlendiricisi devresi ile hiçbir pasif eleman kullanılmadan 100 kΩ- 730 kΩ arasında kazanç değeri elektronik olarak ayarlanabilir bir yapı ile elde edilmiştir. Devrenin performansı PSPICE benzetim ortamında incelenmiştir. TIA devresi 0.1 - 2 µA giriş akımı değerine kadar test edilmiş ve çıkış geriliminin doğrusal olduğu görülmüştür. Tasarlanan yapı en yüksek kazancın sağlandığı koşulda 2.69 mW değerinde güç tüketimine sahiptir. Devre yapıları içerisinde eşit geçiş empedans kazancı değerleri için en yüksek bant genişliği CFTA aktif elemanı ile yapılan tasarımda elde edilmiştir.