Řiditelné analogové elektronické obvody neceločíselného řádu

Abstract

Disertační práce se zabývá syntézou a analýzou nových obvodových struktur neceločíselného (fraktálního) řádu s řiditelnými parametry. Hlavní cíl této práce je návrh nových řešení filtračních struktur fraktálního řádu v proudovém módu, emulátorů prvků fraktálního řádu a také oscilátorů. Práce obsahuje návrh tří emulátorů pasivního prvku fraktálního řádu, tři filtrační struktury a dva oscilátory navržené na základě využití pasivního prvku fraktálního řádu v jejich obvodové struktuře a dvě obecné koncepce filtrů fraktálního řádu založené na využití aproximace přenosové funkce fraktálního řádu. Na základě obecných koncepcí jsou v práci navrženy filtry fraktálního řádu typu dolní a horní propust. Díky aktivním prvkům s přeladitelnými parametry, které jsou užity v obvodových strukturách je zajištěna řiditelnost řádu filtru, jeho pólového kmitočtu a některých případech i činitele jakosti. Vlastnosti všech zapojení jsou ověřeny počítačovými simulacemi za pomoci behavioralních simulačních modelů aktivních prvků. Některé z uvedených obvodů byly realizovány na DPS a jejich vlastnosti ověřeny experimentálním měřením.

The doctoral thesis focuses on the synthesis and analysis of novel non-integer-order (fractional-order) circuit structures with electronically adjustable parameters. The main goal of the thesis is the design of new solutions of fractional-order current-mode filtering structures, fractional-order passive elements and also oscillators. The thesis contains the designs of three emulators of fractional-order elements, three filtering structures and two oscillators based on the usage of a fractional-order passive element in their circuit structure, and two general conceptions of fractional-order filters based on an approximation of the fractional-order transfer function. Based on general conceptions of the filtering structures, the fractional-order low-pass and high-pass filters are designed. The adjustability of the order, the pole frequency and in several cases also the quality factor of the proposed circuits is provided by used active elements with adjustable parameters. The features of the proposed circuits are verified by simulations using behavioural simulation models of the active elements. Several of these circuits were implemented on PCB and verified by laboratory measurement.