Design of complementary non-integer power-law filters
This M.Sc. Thesis deals with a novel concept that suggests a new way of implementing non integer-order complementary filters. An innovative approximation method is introduced based on fitfrd command of MATLAB, resulting on less complex integer-order rational transfer functions. This approach offers...
Κύριος συγγραφέας: | |
---|---|
Άλλοι συγγραφείς: | |
Γλώσσα: | English |
Έκδοση: |
2023
|
Θέματα: | |
Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24521 |
id |
nemertes-10889-24521 |
---|---|
record_format |
dspace |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
English |
topic |
Non integer-order complementary filters Complementary filters Fractional-order filters Power-law filters Double-order filters Analog filter designing Inverse Follow-the-Leader-Feedback (IFLF) Curve-fitting approximation technique Operational Transconductance Amplifiers (OTAs) Tunable filters CMOS integrated circuits Συμπληρωματικά φίλτρα μη-ακέραιας τάξης Συμπληρωματικά φίλτρα Φίλτρα κλασματικής τάξης Φίλτρα κλασματικής δύναμης Φίλτρα διπλής τάξης Σχεδιασμός αναλογικών φίλτρων Inverse Follow-the-Leader-Feedback (IFLF) Τεχνική προσέγγισης προσαρμογής καμπύλης Τελεστικοί ενισχυτές διαγωγιμότητας Ρυθμιζόμενα φίλτρα CMOS ολοκληρωμένα κυκλώματα |
spellingShingle |
Non integer-order complementary filters Complementary filters Fractional-order filters Power-law filters Double-order filters Analog filter designing Inverse Follow-the-Leader-Feedback (IFLF) Curve-fitting approximation technique Operational Transconductance Amplifiers (OTAs) Tunable filters CMOS integrated circuits Συμπληρωματικά φίλτρα μη-ακέραιας τάξης Συμπληρωματικά φίλτρα Φίλτρα κλασματικής τάξης Φίλτρα κλασματικής δύναμης Φίλτρα διπλής τάξης Σχεδιασμός αναλογικών φίλτρων Inverse Follow-the-Leader-Feedback (IFLF) Τεχνική προσέγγισης προσαρμογής καμπύλης Τελεστικοί ενισχυτές διαγωγιμότητας Ρυθμιζόμενα φίλτρα CMOS ολοκληρωμένα κυκλώματα Παγίδας, Αλέξανδρος Design of complementary non-integer power-law filters |
description |
This M.Sc. Thesis deals with a novel concept that suggests a new way of implementing non integer-order complementary filters. An innovative approximation method is introduced based on fitfrd command of MATLAB, resulting on less complex integer-order rational transfer functions. This approach offers sufficiently accurate results and uses less active elements for the realization of the proposed filters, in contrast to the conventional methods. In particular, the design of a generalized core structure capable of implementing fractional-order, power-law and double-order low pass filters derived from a first order mother function are presented, as their complementary counterparts can be obtained from a modified version of the corresponding low pass filter.
The proposed structure is implemented by utilizing the IFLF (Inverse-Follow-the-Leader-Feedback) multiple-feedback filter topology and using Operational Transconductance Amplifiers (OTAs) as active elements, taking advantage of the electronic tuning capability of their characteristics through appropriate dc bias currents. The selected OTAs design has a low power consumption and operates on low supply voltage, as the MOS transistors of the structure are set to be biased in the weak inversion region. The performance of the proposed scheme is verified through schematic and post-layout levels using Cadence software and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35 μm CMOS technology. |
author2 |
Pagidas, Alexandros |
author_facet |
Pagidas, Alexandros Παγίδας, Αλέξανδρος |
author |
Παγίδας, Αλέξανδρος |
author_sort |
Παγίδας, Αλέξανδρος |
title |
Design of complementary non-integer power-law filters |
title_short |
Design of complementary non-integer power-law filters |
title_full |
Design of complementary non-integer power-law filters |
title_fullStr |
Design of complementary non-integer power-law filters |
title_full_unstemmed |
Design of complementary non-integer power-law filters |
title_sort |
design of complementary non-integer power-law filters |
publishDate |
2023 |
url |
https://hdl.handle.net/10889/24521 |
work_keys_str_mv |
AT pagidasalexandros designofcomplementarynonintegerpowerlawfilters AT pagidasalexandros schediasēsymplērōmatikōnphiltrōnmēakeraiasdynamēs |
_version_ |
1771297311766347776 |
spelling |
nemertes-10889-245212023-02-23T04:38:12Z Design of complementary non-integer power-law filters Σχεδίαση συμπληρωματικών φίλτρων μη ακέραιας δύναμης Παγίδας, Αλέξανδρος Pagidas, Alexandros Non integer-order complementary filters Complementary filters Fractional-order filters Power-law filters Double-order filters Analog filter designing Inverse Follow-the-Leader-Feedback (IFLF) Curve-fitting approximation technique Operational Transconductance Amplifiers (OTAs) Tunable filters CMOS integrated circuits Συμπληρωματικά φίλτρα μη-ακέραιας τάξης Συμπληρωματικά φίλτρα Φίλτρα κλασματικής τάξης Φίλτρα κλασματικής δύναμης Φίλτρα διπλής τάξης Σχεδιασμός αναλογικών φίλτρων Inverse Follow-the-Leader-Feedback (IFLF) Τεχνική προσέγγισης προσαρμογής καμπύλης Τελεστικοί ενισχυτές διαγωγιμότητας Ρυθμιζόμενα φίλτρα CMOS ολοκληρωμένα κυκλώματα This M.Sc. Thesis deals with a novel concept that suggests a new way of implementing non integer-order complementary filters. An innovative approximation method is introduced based on fitfrd command of MATLAB, resulting on less complex integer-order rational transfer functions. This approach offers sufficiently accurate results and uses less active elements for the realization of the proposed filters, in contrast to the conventional methods. In particular, the design of a generalized core structure capable of implementing fractional-order, power-law and double-order low pass filters derived from a first order mother function are presented, as their complementary counterparts can be obtained from a modified version of the corresponding low pass filter. The proposed structure is implemented by utilizing the IFLF (Inverse-Follow-the-Leader-Feedback) multiple-feedback filter topology and using Operational Transconductance Amplifiers (OTAs) as active elements, taking advantage of the electronic tuning capability of their characteristics through appropriate dc bias currents. The selected OTAs design has a low power consumption and operates on low supply voltage, as the MOS transistors of the structure are set to be biased in the weak inversion region. The performance of the proposed scheme is verified through schematic and post-layout levels using Cadence software and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35 μm CMOS technology. Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία πραγματεύεται μια νέα ιδέα στον τρόπο υλοποίησης συμπληρωματικών φίλτρων μη-ακέραιας τάξης. Εισάγεται μια καινοτόμος μέθοδος προσέγγισης η οποία έχει ως βάση την εντολή fitfrd στο MATLAB, η οποία οδηγεί σε λιγότερο πολύπλοκες ρητές συναρτήσεις μεταφοράς ακέραιης τάξης. Η προσέγγιση αυτή προσφέρει αρκετά ακριβή αποτελέσματα και, σε αντίθεση με τις συμβατικές μεθόδους, χρησιμοποιεί λιγότερα ενεργά στοιχεία για την υλοποίηση των προτεινόμενων φίλτρων. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται ο σχεδιασμός μιας γενικευμένης δομής ικανής να υλοποιεί βαθυπερατά φίλτρα κλασματικής τάξης, κλασματικής δύναμης και διπλής τάξης τα οποία προέρχονται από μια μητρική συνάρτηση μεταφοράς πρώτης τάξης, καθώς τα αντίστοιχα συμπληρωματικά φίλτρα μπορούν να προκύψουν από μια τροποποιημένη δομή του εκάστοτε βαθυπερατού φίλτρου. Η προτεινόμενη δομή υλοποιείται με τη χρήση της τοπολογίας φίλτρων πολλαπλής ανατροφοδότησης IFLF (Inverse-Follow-the-Leader-Feedback) και τη χρήση Τελεστικών Ενισχυτών Διαγωγιμότητας (Operational Transconductance Amplifiers - OTAs) ως ενεργά στοιχεία, εκμεταλλευόμενοι την ικανότητα ηλεκτρονικής ρύθμισης των χαρακτηριστικών τους μέσω κατάλληλων ρευμάτων πόλωσης. Το σχέδιο των OTAs που έχει επιλεχθεί έχει χαμηλή κατανάλωση ισχύος και λειτουργεί με χαμηλή τάση τροφοδοσίας, καθώς τα τρανζίστορ MOS της δομής έχουν προκαθοριστεί να λειτουργούν στην περιοχή ασθενούς αναστροφής. Η ορθή λειτουργία του προτεινόμενου κυκλώματος επαληθεύεται μέσω εξομοιώσεων μετά από σχεδιασμό σε επίπεδο σχηματικού και layout χρησιμοποιώντας το λογισμικό Cadence και το Design Kit που παρέχεται από την τεχνολογία Austria Mikro Systeme (AMS) CMOS 0.35 μm. 2023-02-22T10:44:25Z 2023-02-22T10:44:25Z 2023-02-17 https://hdl.handle.net/10889/24521 en Attribution-NoDerivs 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/ application/pdf |