Design of an electronically controlled non-integer order generalized filter

datacite.contributor.RelatedPersonΒλάσσης, Σπυρίδων
datacite.contributor.RelatedPersonΣουλιώτης, Γεώργιος
datacite.contributor.SupervisorΨυχαλίνος, Κωνσταντίνος
dc.contributor.authorΚαλούδη, Ελένη
dc.contributor.otherKaloudi, Eleni
dc.date.accessioned2024-03-21T12:34:08Z
dc.date.available2024-03-21T12:34:08Z
dc.date.issued2024-03-19
dc.degreemasterThesis
dc.description.abstractThis Thesis focuses on the design and implementation of non-integer order filters derived from a first-order mother transfer function. Specifically, Fractional-order, Power-Law, and Double-order Low-pass, High-pass, and Band-pass filters, as well as their Inverse counter- parts, are investigated. To effectively realize these filters, the derived transfer functions require approximation. While conventional approximation methods suffice for simulating the behavior of simple fractional operators such as the Laplacian operator sα, they prove inadequate for more complex filters, that involve more than one non-integer order coeffi- cients. Thus, a curve fitting method based on MATLAB’s fitfrd command is employed. The resulting integer-order transfer functions can be implemented using conventional filter design topologies. This study utilizes the IFLF (Inverse-Follow-the-Leader-Feedback) multiple-feedback filter topology with OTAs (Operational Transconductance Amplifiers) as the active element, leveraging the adjustability of the transconductance through fine- tuning the DC bias currents. This structure offers flexibility by enabling implementation of multiple filter transfer functions from the same active core, through bias current adjustments. Post-layout simulation results, obtained using Cadence IC design software and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35 μm CMOS technology, validate the reliability of this approach. In summary, this proposed concept offers advantages such as resistorless implementations, satisfactory accuracy, utilization of only grounded capacitors, and a universally adaptable electronic structure.
dc.description.translatedabstractΗ παρούσα μεταπτυχιακή εργασία επικεντρώνεται στη σχεδίαση και υλοποίηση φίλτρων μη ακέραιης τάξης που προέρχονται από μια μητρική συνάρτηση μεταφοράς πρώτης τάξης. Συγκεκριμένα, διερευνώνται φίλτρα κλασματικής τάξης, κλασματικής δύναμης και διπλής τάξης βαθυπερατά, υψηπερατά και ζωνοδιαβατά, καθώς και τα αντίστοιχα αντίστροφα φιλτρα. Για την αποτελεσματική υλοποίηση αυτών των φίλτρων, οι παραγόμενες συναρτήσεις μεταφοράς απαιτούν προσέγγιση. Ενώ οι συμβατικές μέθοδοι προσέγγισης αρκούν για την προσομοίωση της συμπεριφοράς απλών κλασματικών τελεστών, όπως ο Λαπλασιανός τελεστής s^α, αποδεικνύονται ανεπαρκείς για πιο σύνθετα φίλτρα, που περιλαμβάνουν περισσότερους από έναν συντελεστές μη ακέραιης τάξης. ΄Ετσι, χρησιμοποιείται μια μέθοδος προσαρμογής καμπυλών που βασίζεται στην εντολή fitfrd του MATLAB. Οι προκύπτουσες συναρτήσεις μεταφοράς ακέραιης τάξης μπορούν να υλοποιηθούν με τη χρήση συμβατικών τοπολογιών σχεδιασμού φίλτρων. Η παρούσα μελέτη χρησιμοποιεί την τοπολογία φίλτρου πολλαπλής ανάδρασης IFLF (Inverse-Follow-the-Leader-Feedback) με OTAs (Τελεστικοί ενισχυτές διαγωγιμότητας) ως ενεργό στοιχείο, αξιοποιώντας τη δυνατότητα ρύθμισης της διαγωγιμότητας μέσω της ρύθμισης των DC ρευμάτων πόλωσης. Αυτή η δομή προσφέρει ευελιξία, επιτρέποντας την υλοποίηση πολλαπλών συναρτήσεων μεταφοράς φίλτρου από τον ίδιο ενεργό πυρήνα, μέσω προσαρμογών του ρεύματος πόλωσης. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, που προέκυψαν με τη χρήση του λογισμικού σχεδιασμού ολοκληρωμένων κυκλωμάτων της Cadence και το Design Kit που παρέχεται από την τεχνολογία Austria Mikro Systeme (AMS) CMOS 0.35 μm, επικυρώνουν την αξιοπιστία αυτής της προσέγγισης. Συνοπτικά, η προτεινόμενη ιδέα προσφέρει πλεονεκτήματα όπως ειναι η υλοποίηση χωρίς αντιστάσεις, ικανοποιητική ακρίβεια, χρήση μόνο γειωμένων πυκνωτών και μια καθολικά προσαρμόσιμη ηλεκτρονική δομή.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10889/26913
dc.language.isoen
dc.rightsAttribution 3.0 United States*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/*
dc.subjectGeneralized filters
dc.subjectOperational transconductance amplifiers
dc.subjectFractional-order filters
dc.subjectPower-law filters
dc.subjectDouble-order filters
dc.subjectFractional calculus
dc.subjectCMOS integrated circuits
dc.subject.alternativeΚλασματικός λογισμός
dc.subject.alternativeΓενικευμένα φίλτρα
dc.subject.alternativeΕνισχυτής διαγωγιμότητας
dc.subject.alternativeΦίλτρα κλασματικής τάξης
dc.subject.alternativeΦίλτρα κλασματικής δύναμης
dc.subject.alternativeΦίλτρα διπλής τάξης
dc.subject.alternativeΟλοκληρωμένα κυκλώματα CMOS
dc.titleDesign of an electronically controlled non-integer order generalized filter
dc.title.alternativeΣχεδίαση ηλεκτρονικά ελεγχόμενου γενικευμένου φίλτρου μη ακέραιας τάξης

Files

Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
EleniKaloudi_nonintegerorderfilters_final1.pdf
Size:
4.35 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
5.02 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description: