Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 1

Novel Minimum Component Dual Mode Biquadratic SIMO Filter with Electronic Tunability

Nowatorski, dwumodowy, dwukwadratowy filtr SIMO z minimalną składową i możliwością elektronicznego dostrajania

10.15199/48.2024.01.32

nr katalogowy: 147112
10.15199/48.2024.01.32

Streszczenie

Two topologies of minimum component single input multiple output (SIMO) filters are designed by employing a versatile active building block (ABB), the current conveyor transconductance amplifier (CCTA). The proposed filters work in current mode (CM) and trans-admittance mode (TAM). The CM SIMO filter is designed using two CCTA and two grounded capacitors. The CM filter can be converted to TAM filter just by adding a grounded resistor without any change in the topology. There is no need of passive component matching, and the filters provide all the five responses namely, high-pass (HP), band-pass (BP), low-pass (LP), all-pass (AP), and band-stop (BS) simultaneously. In addition, it provides an independent electronic tunability of angular frequency (ω) and quality factor (Q). The active and passive sensitivities of the filter parameters are low. In CM mode the filter offers low input impedances and high output impedances and in TAM mode the filter offers high input impedance and hight output impedance that support the cascadeability. The CM and TAM filters are designed for a frequency 16.23MHz and the simulation results employing 0.18 µm CMOS technology parameters at a supply voltage of ±1.25 V are obtained using Cadence software to validate the proposed design. Also, the proposed CM SIMO universal filter has been implemented in hardware to confirm its practicality. The commercially available integrated circuits (ICs), the current feedback operational amplifier (AD844) and operational transconductance amplifier (CA3080) and employed for the experimental validation.

Abstract

Zaprojektowano dwie topologie filtrów z pojedynczym wejściem i wieloma wyjściami (SIMO) o minimalnej składowej, wykorzystując wszechstronny aktywny blok konstrukcyjny (ABB), wzmacniacz transkonduktancji przenośnika prądu (CCTA). Zaproponowane filtry pracują w trybie prądowym (CM) oraz transadmitancyjnym (TAM). Filtr CM SIMO został zaprojektowany z wykorzystaniem dwóch kondensatorów CCTA i dwóch uziemionych kondensatorów. Filtr CM można przekształcić w filtr TAM po prostu dodając uziemiony rezystor bez żadnych zmian w topologii. Nie ma potrzeby dopasowywania komponentów pasywnych i zapewnia wszystkie pięć odpowiedzi: górnoprzepustowy (HP), środkowoprzepustowy (BP), dolnoprzepustowy (LP), all-pass (AP) i band-stop (BS) ) odpowiedzi jednocześnie. Ponadto zapewnia niezależną elektroniczną regulację częstotliwości kątowej (ω) i współczynnika jakości (Q). Aktywna i pasywna czułość parametrów filtra jest niska. W trybie CM filtr oferuje niską impedancję wejściową i wysoką impedancję wyjściową, aw trybie TAM filtr oferuje wysoką impedancję wejściową i wysoką impedancję wyjściową, które wspierają kaskadowość. Filtry CM i TAM zaprojektowano dla częstotliwości 16,23 MHz, a wyniki symulacji wykorzystujące parametry technologii CMOS 0,18 µm przy napięciu zasilania ±1,25 V uzyskano za pomocą oprogramowania Cadence w celu walidacji proponowanego projektu. Również proponowany filtr uniwersalny CM SIMO został zaimplementowany sprzętowo w celu potwierdzenia jego praktyczności. Dostępne na rynku układy scalone (IC), wzmacniacz operacyjny ze sprzężeniem zwrotnym prądu (AD844) i operacyjny wzmacniacz transkonduktancyjny (CA3080) zostały wykorzystane do walidacji eksperymentalnej.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] R. Senani, D. Bhaskar, and A. Singh, Current conveyors: variants, applications and hardware implementations vol. 560: Springer, 2015. https://doi.org/10.1007/978-3-319-08684-2.
[2] J.-W. Horng and Z.-Y. Jhao, "Voltage-mode universal biquadratic filter using single DVCC," International Scholarly Research Notices, vol. 2013, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/125746.
[3] P. A. Mohan, Current-mode VLSI analog filters: design and applications: Springer Science & Business Media, 2003. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0033-8.
[4] A. M. Soliman, "Current-mode universal filters using current conveyors: classification and review," Circuits, Systems & Signal Processing, vol. 27, pp. 405-427, 2008. https://doi.org/10.1007/s00034-008-9034-y.
[5] S. V. Singh, S. Maheshwari, and D. Chauhan, "Currentprocessing current-controlled universal biquad filter," Radioengineering, vol. 21, pp. 317-323, 2012. https://doi.org/10.1007/s00034-008-9034-y.
[6] H.-P. Chen, "Versatile current-mode universal biquadratic filter using DO-CCIIs," International journal of electronics, vol. 100, pp. 1010-1031, 2013. https://doi.org/10.1080/00207217.2012.731370.
[7] H. P. Chen, "Current-mode dual-output ICCII-based tunable universal biquadratic filter with low-input and high-output impedances," International Journal of Circuit Theory and Applications, vol. 42, pp. 376-393, 2014. https://doi.org/10.1002/cta.1858.
[8] M. A. Ibrahim, S. Minaei, and H. Kuntman, "A 22.5 MHz current-mode KHN-biquad using differential voltage current conveyor and grounded passive elements," AEU-International Journal of Electronics and Communications, vol. 59, pp. 311- 318, 2005. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2004.11.027.
[9] N. Herencsar, J. Koton, and K. Vrba, "Single CCTA-Based Universal BiquadraticFilters Employing Minimum Components," International Journal of Computer and Electrical Engineering, vol. 1, p. 307, 2009. DOI: 10.7763/IJCEE.2009.V1.48.
[10] E. Yuce, B. Metin, and O. Cicekoglu, "Current-mode biquadratic filters using single CCIII and minimum number of passive elements," Frequenz, vol. 58, pp. 225-227, 2004. https://doi.org/10.1515/FREQ.2004.58.9-10.225.
[11] W. Tangsrirat, "Single-input three-output electronically tunable universal current-mode filter using current follower transconductance amplifiers," AEU-International Journal of Electronics and Communications, vol. 65, pp. 783-787, 2011. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2011.01.002.
[12] J.-W. Horng, "Current-mode and transimpedance-mode universal biquadratic filter using mul``iple outputs CCIIs," 2010.
[13] K. K. Abdalla, D. R. Bhaskar, and R. Senani, "Configuration for realising a current-mode universal filter and dual-mode quadrature single resistor controlled oscillator," IET circuits, devices & systems, vol. 6, pp. 159-167, 2012. DOI: 10.1049/iet-cds.2011.0160.
[14] A. Qadir and T. Altaf, "Current mode canonic OTA-C universal filter with single input and multiple outputs," in 2010 2nd International Conference on Electronic Computer Technology, 2010, pp. 32-34. DOI: 10.1109/ICECTECH.2010.5479995.
[15] J. Satansup and W. Tangsrirat, "Single-input five-output electronically tunable current-mode biquad consisting of only ZC-CFTAs and grounded capacitors," Radioengineering, vol. 20, pp. 650-655, 2011.
[16] D. Biolek, V. Biolkova, Z. Kolka, and J. Bajer, "Single-input multi-output resistorless current-mode biquad," in 2009 European Conference on Circuit Theory and Design, 2009, pp. 225-228. DOI: 10.1109/ECCTD.2009.5274928.
[17] R. Senani and A. Singh, "A new universal current-mode biquad filter," Frequenz, vol. 56, pp. 55-59, 2002. https://doi.org/10.1515/FREQ.2002.56.1-2.55.
[18] M. Gupta, P. Dogra, and T. S. Arora, "Novel current mode universal filter and dual-mode quadrature oscillator using VDCC and all grounded passive elements," Australian Journal of Electrical and Electronics Engineering, vol. 16, pp. 220-236, 2019. https://doi.org/10.1080/1448837X.2019.1648134.
[19] M. Sagbas and M. Koksal, "Current-mode state-variable filter," Frequenz, vol. 62, pp. 37-42, 2008. https://doi.org/10.1515/FREQ.2008.62.1-2.37.
[20] J. Jerabek, R. Sotner, and K. Vrba, "Comparison of the SITO current-mode universal filters using multiple-output current followers," in 2012 35th International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP), 2012, pp. 406-410. DOI: 10.1109/TSP.2012.6256325.
[21] R. Singh and D. Prasad, "Electronically Tunable SIMO type Mixed-mode Biquadratic Filter using Single FTFNTA," Indian Journal of Pure & Applied Physics (IJPAP), vol. 59, pp. 629- 637, 2021.
[22] L. Safari, G. Barile, G. Ferri, and V. Stornelli, "A new lowvoltage low-power dual-mode VCII-based SIMO universal filter," Electronics, vol. 8, p. 765, 2019. https://doi.org/10.3390/electronics8070765.
[23] A. Abaci and E. Yuce, "A new DVCC+ based second-order current-mode universal filter consisting of only grounded capacitors," Journal of Circuits, Systems and Computers, vol. 26, p. 1750130, 2017. https://doi.org/10.1142/S0218126617501304.
[24] T. Parveen, "OFC based high output impedance current mode simo universal biquadratic filter," in 2011 International Conference on Multimedia, Signal Processing and Communication Technologies, 2011, pp. 134-136. DOI: 10.1109/MSPCT.2011.6150456.
[25] A. Kumar, A. K. Kushwaha, and N. Chander, "Current-mode SIMO universal filter realization using dual-X multi output current conveyor," in TENCON 2019-2019 IEEE Region 10 Conference (TENCON), 2019, pp. 2179-2183. DOI: 10.1109/TENCON.2019.8929631.
[26] S. Roy, T. K. Paul, S. Maiti, and R. R. Pal, "Voltage Differencing Current Conveyor Based Voltage-Mode and Current-Mode Universal Biquad Filters with Electronic Tuning Facility," International Journal of Engineering and Technology Innovation, vol. 11, p. 146, 2021. DOI: https://doi.org/10.46604/ijeti.2021.6821.
[27] M. Faseehuddin, J. Sampe, S. Shireen, and S. H. M. Ali, "Lossy and lossless inductance simulators and universal filters employing a new versatile active block," Informacije MIDEM, vol. 48, pp. 97-114, 2018.
[28] S. Singh, R. Tomar, and D. Chauhan, "A new current tunable current input current output biquad using CFTAs," Journal of Engineering Science and Technology, vol. 12, pp. 2268-2282, 2017.
[29] A. Kumar and S. K. Paul, "DX-MOCCII based fully cascadable second order current-mode universal filter," Journal of Circuits, Systems and Computers, vol. 27, p. 1850113, 2018. https://doi.org/10.1142/S021812661850113X.
[30] T. Ettaghzouti, N. Hassen, K. Garradhi, and K. Besbes, "SIMO high frequency active universal current mode filter with independent control of pole frequency and quality factor," in 2017 18th International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA), 2017, pp. 157-162. DOI: 10.1109/STA.2017.8314934.
[31] S. Maheshwari, "Current conveyor all-pass sections: brief review and novel solution," The Scientific World Journal, vol. 2013, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/429391.
[32] P. Mongkolwai, W. Tangsrirat, T. Suesut, “Novel Voltage-Mode PID Controller Using a Single CCTA and All Grounded Passive Components”, Inf. Midem-J. Microelectron. Electron. Compon. Mater., Vol. 52, No. 3(2022), pp. 169–179, https://doi.org/10.33180/InfMIDEM2022.303.
[33] Harris Semiconductor. 2 MHz, Operational Transconductance Amplifier (OTA). CA3080 datasheet; 1996.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-1 , nr katalogowy 147112 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma