I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   2 A p r i l   2020 ,   p p.   1263 ~ 127 2   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 2 . pp1263 - 1272             1263       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   L o g - d o m a i n   e l e c t r o n i c a l l y - t u n e a b l e   f u l l y   d i f f e r e n t i a l   h i g h   o r d e r   m u l t i - f u n c t i o n   f i l t e r       O s am O .   F a r e s   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   D e pa r t m e nt ,   I s r a   U n i v e r s i t y ,   J o r da n       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e M a 27 ,   2 019   R e v i s e O c t   9 ,   20 19   A c c e pt e d   O c t   1 7 ,   2 019       T hi s   p a pe r   pr e s e n t s   t he   s y nt he s i s   o f   f ul l y   de f e r e nt i a l   c i r c ui t   t h a t   i s   c a pa bl e   o f   pe r f o r m i ng   s i m u l t a ne o us   h i g h - pa s s ,   l o w - pa s s ,   a nd  b a nd - pa s s   f i l t e r i ng   i   t he   l o g   do m a i n.   T he   c i r c u i t   u t i l i z e s   m o di f i e S e e v i nc k s   i nt e g r a t o r s   i   t he   c ur r e nt   m o de .   T h e   t r a n s f e r   f unc t i o de s c r i b i ng   t h e   f i l t e r   i s   f i r s t   pr e s e n t e d   i t he   f o r m   o f   a   c a no ni c a l   s i g na l   f l o w   g r a ph  t h r o ug a ppl y i ng   M a s o n’ s   g a i f o r m ul a .   T h e   r e s u l t i ng   s i g na l   f l o w   g r a ph  c o ns i s t s   o f   s um m i ng   po i nt s   a nd   pi c k - o f f   po i nt s   a s s o c i a t e d   w i t c u r r e nt   m o de   i nt e g r a t o r s   w i t h i uni t y - g a i ne g a t i v e   f e e db a c l o o ps .   T he   s um m i ng   po i n t s   a nd   t he   pi c k - o f f   po i nt s   a r e   t he n   s y nt he s i z e a s   s i m p l e   no de s   a nd  c ur r e nt   m i r r o r s ,   r e s p e c t i v e l y .   A   ne w   f ul l y   di f f e r e nt i a l   c ur r e nt - m o de   i n t e g r a t o r   c i r c ui t   i s   p r o po s e t o   r e a l i z e     t he   i nt e g r a t i o o pe r a t i o n.   T he   p r o po s e i n t e g r a t o r   us e s   g r o unde c a pa c i t o r s   w i t no   r e s i s t o r s   a nd  c a be   a d j u s t e t o   w o r a s   e i t h e r   l o s s l e s s   o r   l o s s y   i nt e g r a t o r   v i a   t u ne a bl e   c ur r e n t   s o ur c e s .   T he   g a i a nd  t he   c ut o f f   f r e que nc y   of   t he   i n t e g r a t o r   a r e   a d j u s t a bl e   v i a   bi a s i ng   c ur r e nt s .   D e t a i l e d e s i g a nd   s i m u l a t i o r e s u l t s   o f   a e xa m pl e   o f   a   5t o r de r   f i l t e r   c i r c ui t   i s   pr e s e n t e d .     T he   p r o po s e c i r c ui t   c a pe r f o r m   s i m u l t a ne o us l y   5t o r de r   l o w - pa s s   f i l t e r i ng ,   5t o r de r   h i g h - pa s s   f i l t e r i ng ,   a n 4t o r de r   ba nd - pa s s   f i l t e r i ng .     T he   s i m ul a t i o i s   pe r f o r m e us i ng   P s p i c e   w i t p r a c t i c a l   I nf i ne o B F P 649   B J T   m o de l .   S i m u l a t i o r e s u l t s   s ho w   g o o m a t c hi ng   w i t h   t h e   t a r g e t .   Ke y w or d s :   A c t i v e   f i l t e r s   A na l o s i g na l   p r o c e s s i n g   Cu rr e nt   m o de   L o do m a i n   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   O s a m a   O .   F a r e s ,     E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i n g   D e pa rt m e n t ,   Is ra   U ni v e r s i t y ,   P O   B o 22,   Is ra   U ni v e r s i t y   O ff i c e ,   Co l l e ge   o f   E n g i n e e ri n g,   1 1622,   A m m a n,   J o r d a n .   E m a i l :   o s a m a . f a r e s @ i u . e d u. j o       1.   I N TR O D U C TI O N   F i l t e r s   i n   t h e   a na l o do m a i n   a r e   c o n s i de r e t o   b e   e s s e n t i a l   b l oc ks   i n   n e a rl y   a n y   e l e c t r o n i c   s y s t e m   i n c l udi ng  c o m m u n i c a t i o n s ,   b i o m e di c a l ,   i n s t rum e n t a t i o n,   a nd  m e a s u r e m e n t   a ppl i c a t i o n s .   B o t h   c urr e nt   m o de   a n v o l t a ge   m o de   d e s i gn   t e c hni que s   ha v e   b e e n   w i de l y   us e t r e a l i z e   a n i m pl e m e nt   s uc h   f i l t e r     c i r c ui t s   [ 1 - 8 ] .   T h e   v e r y   a t t r a c t i v e   f e a t ur e s   c urr e n t - m o de   (CM c o n t i n uo us - t i m e   c i r c ui t s   h a v e ,   e n s u r e i n c r e a s i ng  de m a nd  o n   c u rr e nt   m o de   f i l t e r s .   A m o n t h e s e   fe a t u r e s   a r e ;   hi g h   l i n e a ri t y ,   w i de   d y n a m i c   ra n ge ,   l o w   di s t o r t i o n,   l o w   o pe r a t i n v o l t a ge s ,   l o w   pow e r   c o n s um pt i o n,   a n d   h i g f r e que n c y   pe r f o r m a n c e   [ 9 - 11 ]   T h e   r e l a t i v e   e a s e   of   e l e c t r o n i c a l l y   t un e   CM   c i r c ui t s   i s   a no t h e r   i m po r t a n t   f e a t u r e   t ha t   r e s ul t s   i n   s i m p l e s y s t e m s   a r c h i t e c t u r e .   D e v i c e - b a s e CM   c i r c u i t s   a r e   b e i n g   c o n t i nuo us l y   us e d   t o   s y n t h e s i s   d i f f e r e nt   a n a l o s i g na l   pr o c e s s i n f u n c t i o n s .   C u rr e n t   c o n v e y o r s   o f   1 st ,   2 nd ,   a n d   3 rd   ge n e r a t i o n s   (CC I,   CCII ,   C CIII) ,   2 nd   ge n e ra t i o n   c urr e n t   c o nt r o l l e c u rr e n t   c o n v e y o r s   (CCCII),   t ra n s c o n duc t a n c e   a m pl i f i e r s   (O T A ),   a nd  t h e   f o ur   t e r m i n a l   f l o a t i n g   n ul l o r   (F T F N a r e   e xa m pl e s   o f   po pul a r   a na l o b l oc ks   t ha t   a r e   b e i n w i de l y   us e i n   i m pl e m e n t i n g   CM   f i l t e r s   [ 4 5 8 12 13 ] .   H ow e v e r ,   h i g h   o r de r   a na l o f i l t e r s   b a s e o n   s uc h   a c t i v e   e l e m e n t s   us ua l l y   s u f fe r s   f r o m   r e l a t i v e l y   l ow e r   f r e q ue n c y   r a n ge ,   l i m i t e a b i l i t y   t o   b e   t un e a n d   l i m i t e pe r f o r m a n c e .   T hi s   i s   i a dd i t i o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1263   -   1272   1264   t o   t h e   n e e of   i n c l udi n r e s i s t o r s   w i t h i n   t h e   de s i g n   w h i c h   w i l l   l i m i t   t h e   m i n i m i z a t i o n   of   t h e   a r e a   o   t h e   i nt e g r a t e d   s y s t e m   [ 14 ]   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   l o g - do m a i n   c i r c ui t s   a n s i n c e   t h e y   w e r e   i n v e n t e r e c e i v e d   c o n s i de ra b l e   a t t e nt i o n   a s   a   pow e r f ul   t e c h ni que   o r e a l i z i ng  a na l o s i g n a l   p r o c e s s i n f un c t i o n s   us i n b i po l a r   j un c t i o n   t ra n s i s t o r s   (B J T ’s [ 15 ] .   T hi s   i s   m a i n l y   due   t t h e   a ddi t i o n a l   m e r i t s   l o g - do m a i n   c i r c ui t s   c o n s i de r e t o   h a v e   i n c l udi ng  l o w e r   s e n s i t i v i t y   t o   t e m pe r a t u r e   v a ri a t i o n s ,   l a r ge r   b a n dw i dt h,   hi g h e r   de n s i t y   a n e a s e   o f   t un i ng  [ 16 ] .   L o g - d o m a i n   c i r c ui t s   a r e   b a s e o n   t h e   dy n a m i c   t ra n s l i n e a r   l o o pr i n c i p l e   (d y n a m i c   T L P pr e s e n t e d   by   A da m s   [ 17 ]   a s   a   m o di f i e t e c hn i que   o f   t h e   o ri gi na l   T L P   m e t h o p r e s e n t e by   G i l b e r t   [ 18 ] .   I t h e   dy n a m i c   T L P   m e t h o d,   c a p a c i t o r s   a r e   c o nn e c t e w i t h i i nt e r s e c t i o n s   o f   t h e   t ra n s l i n e a r   l o o ps   w h i c ut i l i z e   t h e   e xpo n e nt i a l - l o ga r i t h m i c   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   a   B J T .   M a n y   e xa m pl e s   o f   l o g - do m a i n   hi g h - o rde f i l t e r s   ha v e   b e e n   pr e s e nt e i n   t h e   l i t e r a t u r e .   I n   [ 19 ] ,   f o r   i n s t a n c e ,   t h e   de s i gn   o f   a   l o g - d o m a i n   c urr e nt - m o de   3 rd   o r de e l l i pt i c   f i l t e r   w a s   i nt r o d uc e d.   T hi s   f i l t e r   de s i g w a s   b a s e o n   S e e v i n c t y pe   dum m y   i n p ut s   a n us e t h e   s t a t e   s pa c e   r e p r e s e n t a t i o n   a s   s y n t h e s i s   m e t h o d.   T h e   p r o po s e f i l t e r   us e s   42  n p t ra n s i s t o r s   w i t h   36   c urr e nt   s o ur c e s   a n 6   c a pa c i t o r s .   T h e   r e po r t e s i m u l a t i o n   r e s ul t s   o f   t ha t   f i l t e r   s h o w   goo a gr e e m e nt   w i t h   e xpe c t e r e s po n s e   fo r   100  K H z   c o r n e r   f r e que n c y .   A n o t h e r   c u rr e n t - m o de   CM O S - b a s e 3 rd   o r de r   L P F   w a s   r e po r t e i n   [ 20 ] w h e r e   t w o   l a dde r   f i l t e r   de s i g n s   w e r e   pr o po s e us i n t h e   a l l - po l e   a n E l l i pt i c   a pp r o xi m a t i o n s .   T h e   a l l - po l e   f i l t e r   w a s   c o n s i s t i ng  of   31  t r a n s i s t o r s   a n g r o unde c a pa c i t o r s .   T h e   e l l i p t i c   f i l t e r,   o n   t h e   o t h e r   h a n d ,   w a s   c o n s i s t i n g   o f   53  t r a n s i s t o r s   w i t c a p a c i t o r s   a l s o .   I b o t h   re po r t e de s i g n s ,   o n e   c u rr e n t   s o u r c e   w a s   us e fo r   b i a s i ng  a n t u n i ng.   T o   pr o v i de   n e c e s s a r y   c o pi e s   of   t h e   c u rr e n t   s o ur c e   P M O S   c urr e nt   m i rr o r s   w e r e   us e d.   Bo t h   r e po r t e de s i g n s   us e s   n o   r e s i s t o r s   a n w e r e   o p e r a t e a t   a   v o l t a ge   l e ve l   of   1. V .   T h e   i n put   a n o ut put   s i g n a l s   i n   t ha t   de s i g n   w e r e   n o n - di f f e r e n t i a l .   A n o t h e r   hi g h - o rde r   l o w   pa s s   f i l t e r   (L P F w a s   pr e s e n t e i n   [ 14 ] T h e   r e po rt e de s i gn   us e t h e   R L l a dde r   n e t w o r pr o t o t y pe   t o ge t h e r   w i t h   t h e   s i g na l   f l ow   gr a p h   (S F G m e t h o t o   a c h i e v e   t h e   f i l t e de s i g n .   T h e   r e s ul t e de s i g us e s   l o s s y   a n l o s s l e s s   i n t e g ra t o r s   w i t n o   r e s i s t o r s .   In   t h a t   p a pe r ,   r e s e a r c h e r s   p r e s e nt e de s i g n s   f o r   a   5 th   o r de r   L P F   i n   a ddi t i o t o   a   6 th   b a n d - p a s s   f i l t e r   (B P F ).   T h e   de s i gn e L P F   us e 37  n p n - B J T s   w i t h   c a pa c i t o r s   a n 22  c o pi e s   of   b i a s i ng  c urr e n t   s o ur c e   w i t h   d i f fe r e nt   w e i ght s .   T h o ug h ,   t h e   i nput   a nd  o ut put   s i g na l s   o f   t h a t   r e po r t e f i l t e r   w e r e   n o n - di f f e r e n t i a l .   A n o t h e i nt e r e s t i ng  ge n e ri c   de s i g f o r   i m pl e m e n t i n hi g o r de r   f i l t e r s   i s   t h e   o ne   pr e s e nt e i [ 21 ] .   T h e   r e po rt e de s i g ut i l i z e s   l o g - do m a i n   CM   c i r c ui t s   a nd  i s   c a pa b l e   o f   pr o v i di n f o ur   di f fe r e nt   t o po l o gi e s   t h a t   c a o ffe r   s i m ul t a n e o us   hi g h - p a s s ,   b a n d - pa s s   a nd  l o w - pa s s   f i l t e f un c t i o n s .   T he   i nt e g r a t o r   e l e m e n t   us e i t ha t   de s i g n   i s   t h e   e xpo n e n t i a l   c e l l   r e po rt e b y   F r e y   [ 22 ] .   In   t h i s   pa pe r ,   t h e   de s i g n   o f   n e w   f ul l y - di ffe r e nt i a l   l o g - do m a i n   CM   m u l t i - f un c t i o n   hi g h   o r de r   m u l t i - f i l t e r i ng  f un c t i o n   i s   p r e s e n t e d .   T h e   r e s ul t i ng  c i r c u i t   c a n   s i m ul t a n e o us l y   r e a l i z e   h i g h - pa s s   f i l t e r   (H P F ),   l o w - pa s s   f i l t e r   (L P F ),   a nd  b a n d - p a s s   f i l t e r   (B P F f un c t i o n s .   T h e   m a i n   a dde v a l ue   o f   t h e   p r o po s e de s i gn   i s     t h e   di f fe r e nt i a l   n a t u r e   o f   t h e   i nput   a n o ut put   s i g n a l s   w hi c h   m a ke s   t h e   de s i g n   m o s t   s ui t a b l e   fo r   hi g h - f r e que n c y   a n a l o s i g n a l   p r o c e s s i n g .   F o t h e   i n pu t   a n o ut put   s i g na l s   t o   b e   di f fe r e n t i a l   i s   o f   c r i t i c a l   i m po rt a n c e   m a i nl y   t o   m i n i m i z e   t h e   h a rm o ni c   di s t o rt i o n   a n t o   ha v e   h i g h e r   r e j e c t i o n   o f   c o m m o n - m o de   n o i s e s   [ 23 ] .   T hi s   i s   i n   a dd i t i o n   t o   t h e   e a s e   of   s y n t h e s i s   a n t u n e   ge n e ra l i z e hi g h e r   o r de r   f i l t e r s   us i ng   t h e   pr e s e nt e de s i g n   m e t h o do l o g y .   T h e   f o l l ow i n s e c t i o n   di s c us s e s   t h e   de s i gn   m e t h o do l o g y   of   t h e   h i g h   o r de L P F s .   T h e   i nt e gra t o r   c i r c ui t   i s   p r e s e n t e i n   s e c t i o t hr e e .   S i m ul a t i o r e s ul t s   o f   t h e   r e a l i z a t i o o f   5 th   o r de Ch e by s h e v   a n B ut t e r w o r t h   L P F s   a r e   p r e s e n t e a n d   di s c us s e i t h e   f o ur t h   s e c t i o o f   t h i s   p a pe r .   F i n a l l y ,   c o n c l us i o n s   a r e   s um m a ri z e d   i t h e   l a s t   s e c t i o n.       2.   D ES I G N   M ET H O D O LO G Y   T h e   t ra n s f e r   f u n c t i o o f   a   n th   o r de r   L P F   m a y   b e   r e pr e s e nt e m a t h e m a t i c a l l y   a s     ( ) = ( ) = + 1 1 + +     (1)     w h e r e   K a o a 1 ,   …,   a n - 1   a r e   c o n s t a nt s .   T h e   de n o m i na t o r   B ( s )   i s   us ua l l y   pr e s e n t e f o r   t h e   s pe c i f i c   f i l t e r   t y pe   i n   t a b ul a t e r e s ul t s   f a c t o r e i nt o   f i r s t   a n s e c o n o r de r   po l y n o m i a l s   [ 24 ] .   T h e s e   f i l t e f un c t i o n s   c a n   b e   e a s i l y   r e p r e s e n t e i n   c a n o n i c a l   S F G   w i t h   n   c a s c a de i nt e g r a t o r s   t o ge t h e r   w i t h   pi c ko ff   a n s u m m i n n o de s   fo r m i n g   f e e d b a c l o o ps .   F i r s t ,   t h e   ge n e ra l   t ra n s f e r   f un c t i o p r e s e n t e d   by   ( 1 )   i s   p r e s e n t e d   i a s     ( ) = 1 + 1 1 + +     (2)     In  t h e   c a s e   o f   a   5 th   o rde L P F ,   t h e   t ra n s f e r   f u n c t i o c a b e   t h e w r i t t e n   a s     ( ) = 5 1 + 4 1 + 3 2 + 2 3 + 1 4 + 5   (3)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       L og - dom ai n   e l e c t r on i c al l y - t une a bl e   f ul l y   di f f e r e n t i a l   h i gh   or de r   m u l t i - f un c t i on   f i l t e r   ( O s am O .   F ar e s )   1265   A ppl y i n M a s o n ’s   ga i n   f o r m ul a   [ 25 ] ,   t h e   t ra n s f e r   f un c t i o i n   ( 3 )   c a n   t h e n   b e   e a s i l y   r e pr e s e n t e d     i n   t h e   fo r m   o a   S F G   a s   s h ow n   i n   F i g u r e   1,   w i t h   b t b 5   a r e   a l l   c o n s t a nt s   r e p r e s e n t i n ga i n s   o t h e   fe e d - fo r w a r i nt e g r a t o r s .   O u t   o f   t h i s   S F G   a   s e t   o t r a n s f e r   f un c t i o n s   r e p r e s e n t i n di f f e r e n t   f i l t e ri n f un c t i o n s   c a n   b e   di r e c t l y   ob t a i n e de pe n di n o n   t h e   n o de   f r o m   w h i c h   t h e   o ut put   s i g na l   i s   t a ke n   a s   gi v e n   i n   T a b l e   1.   T h e   c o n s t a nt s   b t o   b 5   c a n   t h e n   b e   di r e c t l y   m a ppe t o   t h e   c o n s t a n t s   a 0   t o   a 4   t hr o ug h   di r e c t   c o m pa r i s o n   w i t ( 3 )           F i gu r e   1 .   S i g n a l   f l o w   gr a p r e p r e s e nt i n g   a   5 th   o r de r   L P F       T a b l e   1 .   F i l t e r   f u n c t i o n s   o b t a i n e d   f r o m   S F G   p r e s e nt e i F i g ur e   1   O u t p u t   n o d e   T ra n s fe f u n c t i o n   F i l t e ri n g   f u n c t i o n      1 2 3 4 5 5 + 1 4 + 1 2 3 + 1 2 3 2 + 1 2 3 4 1 + 1 2 3 4 5   5 th   o r d e L P F   1    5 5 + 1 4 + 1 2 3 + 1 2 3 2 + 1 2 3 4 1 + 1 2 3 4 5   5 th   o r d e H P F   2    1 4 5 + 1 4 + 1 2 3 + 1 2 3 2 + 1 2 3 4 1 + 1 2 3 4 5   N o n - s y m m e t ri c a l   BP F s   3    1 2 3 5 + 1 4 + 1 2 3 + 1 2 3 2 + 1 2 3 4 1 + 1 2 3 4 5   4    1 2 3 2 5 + 1 4 + 1 2 3 + 1 2 3 2 + 1 2 3 4 1 + 1 2 3 4 5   5    1 2 3 4 5 + 1 4 + 1 2 3 + 1 2 3 2 + 1 2 3 4 1 + 1 2 3 4 5       R e a l i z i n t hi s   S F G   i n   c urr e n t - m o de   be c o m e s   s t r a i g h t   f o r w a r d ;   a n y   s um m i ng  n o de   c a n   b e   r e a l i z e us i n a   s i ngl e   c i r c u i t   n o de ,   w h e r e a s   a n y   pi c koff   po i n t   c a n   b e   r e a l i z e w i t h   a   c u rr e nt   m i rr o r.   T h e   i nt e g r a t o r s   a r e   r e a l i z e us i n l o s s y / l o s s l e s s   c urr e nt - m o de   i n t e g r a t o r s   (CI s ).   T o   s e r ve   t h i s   pu r po s e ,   a   n e w   f ul l y   di f fe r e n t i a l   CM   i nt e gra t o r   i s   p r e s e n t e d .   T h e   i nt e gra t o r   us e s   g r o u n de c a pa c i t o r s   w i t n o   r e s i s t o r s   a n c a b e   c o n f i gur e e i t h e a s   a   l o s s l e s s   o r   a   l o s s y   i n t e g ra t o w i t h   a dj us t a b l e   c ut off   f r e que n c y   v i a   b i a s i n c u rr e n t s .   T hi s   e a s e   o r e a l i z a t i o t o ge t h e w i t t h e   m a n y   a t t r a c t i n f e a t u r e s   c u rr e nt - m o de   c i r c u i t s   ha v e ,   m a de   t h e m   s ui t a b l e   c h o i c e   fo r   i m p l e m e nt i ng  hi g h   pe r f o r m a n c e   f i l t e r s .   F o l l o w i n t h e   s a m e   a na l o gy ,   a n y   s e t   of   n th   o r de r   f i l t e r   f un c t i o n s   c a t h e b e   di r e c t l y   r e a l i z e us i ng  c u rr e n t - m o de   i nt e gra t o r s   a n d   c u rr e n t   m i rr o r s .       3.   P R O P O S ED   I N TEG R A TO R   C I R C U I T   N um b e r   of   de s i gn s   fo r   c o n t i n uo us - t i m e   CM   i nt e g r a t o r   c i r c ui t s   c a n   b e   f o un i n   t h e   l i t e r a t u r e .   E xa m pl e s   o f   t h e s e   de s i gn s   c a n   b e   fo un i n   r e f e r e n c e s   [ 26 - 35 ] .   O n e   v e r y   a t t ra c t i v e   de s i gn   f o r   h i g h   f r e que n c y   a ppl i c a t i o n s   i s   t h e   c urr e n t - m o de   i n t e g r a t o r   c i r c ui t   p r o po s e d   by   S e e v i n c [ 26 ] .   T h e   S e e v i n c k’s   i nt e g r a t o r   i s     a   c l a s s   A B   di f fe r e nt i a l   i nt e g r a t o r   t h a t   c o n s i s t s   m a i nl y   o f   t w o   t r a n s l i n e a l o o ps   a n t w o   gr o un de c a pa c i t o r s .   T h e   uni t y - ga i n   b a n dw i dt h   f ug   o f   t h e   i n t e g ra t o r   i s   l i m i t e o n l y   by   t h e   us e t ra n s i s t o r ’s   c ut o ff   f r e que n c y   f T   a nd  i s   t u na b l e   v i a   D b i a s   c urr e nt   I DC   a c c o r di n g   t o   t h e   f o l l ow i n r e l a t i o n      =  2    (4)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1263   -   1272   1266   w h e r e   V T   i s   t h e   t h e rm a l   v o l t a ge   a nd  C   i s   a   g r o u n de c a pa c i t o r .   H ow e ve r ,   S e e v i n c k' s   i nt e gra t o r   a s   p r e s e n t e d   by   S e e v i n c [ 26 ]   w o r ks   o n l y   fo r   v e r y   h i g h   f r e que n c y   r a n ge   a s   l o s s l e s s   i n t e g r a t o r   a n h e n c e   c a nn o t   b e   di r e c t l y   us e d   t o   gi v e   t h e   l o s s y   i n t e g ra t i o n .   F i gu r e   r e p r e s e n t s   t h e   p r o po s e f ul l y   di ff e r e n t i a l   m o di f i e d   S e e v i n c k’s   i n t e gra t o r   c i r c u i t .   T h i s   i nt e gra t o r   c o n s i s t s   b a s i c a l l y   of   t w t r a n s l i n e a r   l o o ps ;   t h e   f i r s t   l o o i s   fo r m e f r o m   t ra n s i s t o r s   Q 1c ,   Q 2c Q 3c a n Q 1 4 or   Q 1 5c ,   a n t h e   s e c o n i s   f o r m e f r o m   Q 11c , Q 12c , Q 13c a n Q 4c   o r   Q 5c .   D e pe n di n o n   t h e s e   t w l o o ps ,   a n w i t a l l   b a s e   c urr e n t s   b e i n g   n e gl e c t e d,   w e   c a n   w ri t e      4 3 = 1 [ 2 + 2 + 3 ]   (5)     a nd      5 3 = 2 [ 1 + 1 + 3 ]   (6)     w h e r e   I cq 4 m   a n I c q 5 m   a r e   t h e   c urr e n t s   f l o w i n t hr o ug h   t h e   c o l l e c t o r   of   t r a n s i s t o r s   Q 4 c   a n Q 5 c   r e s pe c t i v e l y .   T h e s e   t w o   c u rr e nt s   a r e   fo r m i n t h e   i n p ut   c u rr e nt s   I i n 1   a nd  I i n 2   t o   t h e   i nt e gra t o r   a n d ,   i n   t u rn ,   c o ul b e   c o n s i de r e a s   t h e   o ut put   c u rr e nt s   o f   a   pr e v i o us   i n t e g ra t o s t a ge .   T h e   c u rr e nt s   I A3   a n I X3   a r e   dc   t u ni n g   c urr e n t s ,   a n i c1   a nd  i c2   a r e   t h e   c u rr e n t s   f l ow i n g   t hr o ug h   t h e   c a pa c i t o r s   C 1   a n d   C 2   r e s pe c t i v e l y .           F i gu r e   2 .   P r o po s e f ul l y   di ff e r e n t i a l   I nt e g r a t o r   c i r c u i t       U t i l i z i n t h e   l o ga r i t h m i c   r e l a t i o n s h i o f   B J T ,   w e   c a n   e xpr e s s   t h e   c urr e n t   i c1   i n   t e rm s   of   t h e   o ut put   c urr e n t   I o1   as     1 = 1  (  2 ) = 1 1 2 2    (7)     S ub s t i t ut i ng  (7 i n   ( 5),   w e   ge t      4 3 = 1 2 + 1 1  + 1 3   (8)     S i m i l a rl y ,   fo r   t h e   s e c o n t ra n s l i n e a r   n e t w o r k,   w e   ha v e      5 3 = 1 2 + 2 2  + 2 3   (9)     A s s um i n g   t h e   t w o   c a pa c i t o r s   t o   b e   e qua l   a nd  s ub t ra c t i n g   (9)   f r o m   (8)   r e s ul t s   i n     3 [  4  5 ] = [ 1 2 ]  + 3 [ 1 2 ]     (10)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       L og - dom ai n   e l e c t r on i c al l y - t une a bl e   f ul l y   di f f e r e n t i a l   h i gh   or de r   m u l t i - f un c t i on   f i l t e r   ( O s am O .   F ar e s )   1267   D e f i n i n I d i 3   a n I d o   a s   t h e   di ff e r e n t i a l   i n put   a n di f f e r e nt i a l   o ut put   c urr e nt s   of   t h e   i n t e g ra t o r,     t h e   ( 10 )   c a t h e b e   r e w r i t t e i t h e   s - do m a i n   a s       3 = 3 / ( ) + 3 / ( ) = 3 + 3       (11)     w h e r e   a 3   a nd  b 3   a r e   i n de pe n de n t   t u n a b l e   c o n s t a nt s   v i a   c u rr e nt   s o ur c e s   I A3   a nd  I X3 T h e   (11)  i s   a pp l i c a b l e   a l s o   t o   a l l   o t h e r   i nt e g r a t o r s   b e i n us e b ut   w i t h   r e p l a c i n t h e   c urr e n t s   I d i 3 I A3   a nd  I X 3   w i t h   t h e i r   d e s i g na t e o n e s .   S i n c e   t h e   c urr e n t   s o ur c e   I X3   i s   n o t   a   b i a s i n c u rr e n t ,   i t   c a n   b e   s e t   t o   t un e   t h e   c ut o ff   f r e que n c y   f c   of   t h e   i nt e g r a t o r   t o   w i de   r a n ge   o f r e que n c i e s .   H ow e v e r ,   t h e   a c c ur a c y   of   t h i s   t u n i ng  w i l l   i n   f a c t   be   a ff e c t e d   m a i n l y   by   t h e   b a s e   c ur r e nt s   o f   t ra n s i s t o r s   Q 4c   a n d   Q 5 (o r   Q 14c   a n d   Q 15c ) .   T o   m a ke   t h e   t u ni n o f   f c   m o r e   a c c ur a t e ,   I X3   c a b e   r e pl a c e w i t h   i t s   e f f e c t i v e   v a l ue   e xp r e s s e a s        3 3  4  5 3  14  15 3 2    (12)     S i n c e   t h e   pr o po s e d   c i r c ui t   i s   b a s e o n   t h e   t r a n s l i n e a r   p ri nc i pl e   w i t h   a l l   b a s e   c ur r e n t s   n e gl e c t e d,     t h e   ge n e r a l   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   c i r c ui t   i s   a f f e c t e by   t h e   a c t ua l   v a l ue s   o f   t h e s e   c ur r e nt s .   T h us ,   t o   e nha n c e     t h e   pe r f o r m a n c e ,   B J T s   w i t h   h i g h   c o m m o n   e m i t t e r   c urr e nt   ga i n s   h f s h o ul b e   us e d.   Y e t ,   t hi s   m a y   i m po s e   c o n di t i o n s   o n   t h e   c ut o ff  f r e que n c y   of  t h e   B J T s   a n t h us   l i m i t i n t h e   h i g h   f r e que n c y   r a n ge   of   t h e   o ve r a l l   s y s t e m .   A n o t h e r   s i m pl e r   a nd  m o r e   e ff e c t i v e   w a y   t o   e n ha n c e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   i nt e gra t o r s   i s   b y   r e a dj us t i n t h e   v a l ue s   o f   t h e   t u ni n g   c u rr e n t   s o ur c e s   ( I A   a n d   I X t o   p a r t i a l l y   c o m pe n s a t e   f o r   t h e   b a s e   c u rr e nt s .       4.   R ES U LTS   A ND  DISCUSSIO NS     F i gu r e   r e p r e s e n t s   t h e   c i r c ui t   r e a l i z a t i o n   o f   t hr e e   s t a ge s   of  t h e   f i l t e r   f u n c t i o n   c i r c ui t   r e pr e s e nt e b y   t h e   S F G   o f   F i gur e   1.   T o   ke e i t   c l e a r,   o nl y   t hr e e   s t a ge s   a re   s h o w n .   T h e   e x t e n s i o n   o f   t hi s   c i r c ui t   t o   t h e   5 th   o r de r   o r   t o   a n y   h i g h e r   o r de r   c a n   b e   s i m pl y   a c h i e v e by   c a s c a di n t h e   r e qu i r e i n t e g ra t o r s   w i t h   t h e   p r e v i o u s   o n e s   v i a   n e c e s s a r y   c urr e nt   m i rr o r s .   T h e   t u n i ng  c urr e nt s   a r e   a dj us t e us i n g   f r e que n c y   s c a l i n t o   i m p l e m e nt   a   5 th   o r de r   B ut t e r w o r t h   f i l t e r   w i t h   c ut o ff   f r e que n c i e s   s e t   t 460   K H z ,   4. M H z ,   a n 46  M H z .   T o   a c h i e v e   t h e s e   c ut of f r e que n c i e s ,   t h e   b i a s i n c urr e n t s   a nd  t h e   t u n i n c urr e nt s   of   t h e   f i v e   i n t e g ra t o r s   a r e   a dj us t e t o   t h e   v a l ue s   s t a t e i n   T a b l e   2.   I n   t h i s   t a b l e   t h e   I X   c urr e nt s   a r e   m a i nl y   us e t o   c a n c e l   t h e   e f fe c t   of   t h e   b a s e   c urr e n t s   o f   t h e   t ra n s i s t o r s   f o r m i n t h e   t ra n s l i n e a r   l o o ps .   T h us ,   e nh a n c i ng  t h e   o ve r a l l   pe r f o r m a n c e   of   t h e   c i r c ui t   e s pe c i a l l y   i n   t h e   s t o b a n r e gi o n s   w h e r e   s i gna l   c u rr e n t s   a r e   e xpe c t e t o   b e   v e r y   s m a l l .   T h e   c a pa c i t o r s   v a l ue s   a r e   t a ke n   t o   b e   t h e   s a m e   a n d   e qu a l   t o   20  pF .   T h e   s i m u l a t i o n s   a r e   c a rri e o ut   a s s um i ng  r o o m   t e m pe ra t u r e   (298  K a n r e s ul t s   c o m pa r e   w e l l   t o   t h e   c a l c ul a t e t a r ge t .   T h e s e   s i m u l a t i o n s   w e r e   c a rri e o ut   us i n g   t h e   B F P 640  f r o m   I n f i n e o n @   B J T   m o de l   p a r a m e t e r s   a s   gi v e n   f o l l o w s     B F P 640  t r a n s i s t o pa ra m e t e r s   IS = . 22P   T R = . 2N   V J E = . V A F = 1 000  V T F = 1 . IS C = 400F   I RB = 1. 522M   CJ S = 93 . 4F   N E = F C= . V A R = 2   V J S = . N C= 1 . R B M = 2. 707  CJ E = 2 27. 6F   CJ C= 67 . 43F   X CJ C= T F = 1. 8P   IT F = 0. V J C = 0. M J S = . 27   X T I= A F = B F = 450  IK F = . 15  B R = 55  IK R = 3. 8M   R B = 3. 129  R E = . X T F = 1 M J C= . E G = 1 . 078  N K = - 1. 42   K F = 72 . 91P   N F = 1 . 025   IS E = 21F   N R = 1   R C= 3 . 061   M J E = 0. 3       S i m ul a t i o n   r e s ul t s   o f   t h e   ga i n - f r e que n c y   r e s po n s e s   of   t h e   H P F   a nd  L P F   of   t h e   p r e s e nt e d   c i r c u i t   a r e   i l l us t r a t e i n   F i gu r e   4 .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t s   c o m pa r e   w e l l   t o   t h e   c a l c ul a t e t a r ge t .   H ow e ve r ,   w h e n   go i n g   de e i n   t h e   c ut o ff   r e gi o n ,   t h e   s i m u l a t e o ut put   r e a c h e s   a   c o n s t a n t   m i ni m um   l e v e l .   T h i s   i s   m a i nl y   due   t   t h e   v e r y   s m a l l   c u rr e n t   l e v e l s   r e s ul t i n i n   t h e   de e c ut o ff  a n i s   o f   m i n o r   i m po r t a n c e .   F i gu r e   s h o w s     t h e   pha s e   r e s po n s e s   of   t h e   d e s i g n e f i l t e r   f o r   b o t h   t h e   H P F   a n L P F   f un c t i o n s .   T h e   p h a s e   pe r f o r m a n c e   of    t h e   pr o po s e f i l t e r s   s h o w   r e l a t i v e l y   g oo a gr e e m e nt   w i t h   t h e   e xpe c t e ph a s e   e s pe c i a l l y   a r o und  t h e   c ut o f f r e que n c i e s .   T h i s   a g r e e m e n t   b e c o m e s   poo r e a s   t h e   f r e que n c y   of   t h e   a pp l i e d   s i g n a l   e n t e r s   t h e   c ut o f f   r e gi o n .   T h e   gr o up  de l a y   of  bo t h   t h e   L P F   a n H P F   f un c t i o n s   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   6.   I n   t h e   c a s e   of  t h e   L P F ,   t h e   gr o up  de l a y   i s   f l a t   f o r   f r e que n c i e s   up  t o   a r o u n t h e   c ut o f f   f r e que n c y   w i t h   a   v a l ue   o f   a bo ut   1. X   10 - 6   s e c   fo r   4. M H z   cu t o ff   f r e que n c y .   H ow e ve r ,   f o r   t h e   H P F ,   t h e   g ro up  de l a y   ke e ps   i n c r e a s i n w i t h i t h e   s t o p - b a n d   unt i l   r e a c h i ng  a   m a xi m u m   a r o un d   t h e   c ut o f f   f r e que n c y   a n t h e n   de c r e a s i n w i t hi n   t h e   pa s s - b a n d .   F o a   c ut o ff  f r e que n c y   of   4. M H z ,   t h e   g r o up  de l a y   i s   r e a c h i ng  a   n a x i m u m   v a l ue   o f   a r o u n 5. 0   X   10 - 5   s e c .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1263   -   1272   1268       F i gu r e   3 .   P r o po s e c i r c ui t   o f   r e a l i z i n g   t hr e e   s t a ge s   o f   t h e   s i g n a l   f l ow   gra p s h o w n   i F i gu r e   1       T a b l e   2 .   B i a s i ng  c u rr e n t s   o f   t h e   i n t e g ra t o s t a ge s   w h e n   c ut o f f r e que n c y     i s   s e t   t o   460  K H z ,   4 . M H z ,   a nd  46  M H z   f c   T u n i n g   c u rr e n t   In t e g ra t o r   1   In t e g ra t o r   2   In t e g ra t o r   3   In t e g ra t o r   4   In t e g ra t o r   5   4 6 0   K H z   I A     A )   4 . 6 7 6 4   2 . 3 3 8 3   1 . 4 4 5 1   0 . 8 9 3 1 3   0 . 4 4 6 5 8   I X   A )   - 0 . 0 4 7   - 0 . 0 2 1   - 0 . 0 1 4   - 0 . 0 0 9 1   - 0 . 0 0 4 1   4 . 6   M H z   I A   A )   4 6 . 7 6 4   2 3 . 3 8 3   1 4 . 4 5 1   8 . 9 3 1 3   4 . 4 6 5 8   I A )   - 0 . 4 7   - 0 . 2 1   - 0. 14   - 0 . 0 9 1   - 0 . 0 4 1   4 6   M H z   I A   A )   4 6 7 . 6 4   2 3 3 . 8 3   1 4 4 . 5 1   8 9 . 3 1 3   4 4 . 6 5 8   I X   A )   - 4 . 7   - 2 . 1   - 1 . 4   - 0 . 9 1   - 0 . 4 1           F i gu r e   4 .   G a i r e s po n s e   o f   t h e   p r o po s e 5 th   o r de r   f o r   di f f e r e nt   c ut o f f   f r e que n c i e s ,     (a H P F   r e s po n s e   a n d   (b L P F   r e s po n s e     10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 - 2 0 0 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0 50   F r e q u e n c y   ( H z )   G a i n   ( d B ) ( a )     f c   =   4 6 0 K H z f c   =   4 . 6 M H z f c   =   4 6 M H z   C a l c u l a t e d 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 - 2 0 0 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0 50   F r e q u e n c y   ( H z )   G a i n   ( d B ) ( b)     f c   =   4 6 0 K H z f c   =   4 . 6 M H z f c   =   4 6 M H z   C a l c u l a t e d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       L og - dom ai n   e l e c t r on i c al l y - t une a bl e   f ul l y   di f f e r e n t i a l   h i gh   or de r   m u l t i - f un c t i on   f i l t e r   ( O s am O .   F ar e s )   1269       F i gu r e   5 .   P ha s e   r e s po n s e   o f   t h e   p r o po s e 5 th   o r de r   f o r   d i f f e r e nt   c ut o f f   f r e que n c i e s ,     (a H P F   r e s po n s e   a n d   (b L P F   r e s po n s e           F i gu r e   6 .   G r o up  de l a y   of   t h e   p r o po s e 5 th   o r de r   f o r   di f f e r e n t   c ut of f   f r e que n c i e s ,     (a H P F   r e s po n s e   a n d   (b L P F   r e s po n s e       S i m ul a t i o r e s ul t s   f o r   t h e   n o n - s y m m e t r i c a l   B P F s   by   t a ki n t h e   o ut pu t s   f r o m   t h e   i nt e r m e di a t e   n o de s ,   a s   i l l us t ra t e d   i T a b l e   1,   a r e   s h o w n   i F i gu r e   7 .   F r o m   t hi s   f i gu r e   w e   c a n   s e e   t ha t   a l l   t h e s e   B P F s   a r e   ha v i n g     t h e   s a m e   c e n t e r   f r e que n c i e s ,   b ut   w i t h   d i f fe r e nt   r o l l - o ff   f a c t o r s   de pe n di ng  o n   t h e   o r de r   o f   t h e   n um e ra t o r   o t h e i r   t ra n s f e r   f u n c t i o n.   T o   t e s t   t h e   s i m ul t a n e o us   f i l t e ri n c a p a b i l i t i e s   o f   t h e   p r e s e nt e c i r c ui t ,   s i g na l   c o n s i s t i n g   of   t hr e e   di f f e r e n t   s i n us o i da l   s i g n a l s   w i t h   s i m i l a a m p l i t ude s   a n d i f f e r e n t   f r e que n c i e s   (100   K H z ,   1   M H z ,   a n 10  M H z i s   a ppl i e t o   t h e   i n pu t   of   t h e   f i l t e r .   F i gu r e   r e p r e s e nt s   t h e   t i m e   r e s po n s e   of  t h e   H P F   a n L P F   f un c t i o n s .   W h e r e a s ,   F i gu r e   r e p r e s e nt s   t h e   f r e que n c y   s p e c t r u m   o t h e   i n pu t   a n o ut put   s i g na l s .   F r o m   t h e s e   f i gur e s   i t   i s   c l e a t ha t   s i m ul t a n e o u s   L P F   a n d   H P F   f un c t i o n s   a r e   b e i ng  a c hi e v e e f fe c t i ve l y .     10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 - 4 0 0 - 3 5 0 - 3 0 0 - 2 5 0 - 2 0 0 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0 50   F r e q u e n c y   ( H z )   A n g l e   ( D e g r e e s ) ( a )     4 6 0   K H z 4 . 6   M H z 4 6   M H z 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 - 5 0 0 - 4 0 0 - 3 0 0 - 2 0 0 - 1 0 0 0 100 200   F r e q u e n c y   ( H z )   A n g l e   ( D e g r e e s ) ( b)     4 6 0   K H z 4 . 6   M H z 4 6   M H z 10 4 10 6 10 8 10 10 10 -1 2 10 -1 1 10 -1 0 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4   F r e q u e n c y   ( H z )   G r o u p   d e l a y   ( a )     4 6 0   K H z 4 . 6   M H z 4 6   M H z 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 -25 10 -20 10 -15 10 -10 10 -5 10 0   F r e q u e n c y   ( H z )   G r o u p   d e l a y   ( b)     4 6 0   K H z 4 . 6   M H z 4 6   M H z Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1263   -   1272   1270       F i gu r e   7 .   G a i n - f r e que n c y   r e s po n s e   of   t h e   n o n - s y m m e t r i c a l   B P F s   w i t c e n t e r   f r e que n c y   s e t   t o     (a 460  K H z ,   (b 4 . M H z ,   a n (c 46   M H z           F i gu r e   8 .   ( a )   I n pu t   s i g n a l ,   (b o ut put   s i g na l   o f   t h e   H P F ,   a n d   ( c o ut put   s i g n a l   o f   t h e   L P F       10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 - 1 0 0 - 8 0 - 6 0 - 4 0 - 2 0 0 20 40   F r e q u e n c y   ( H z ) ( a )     I o 2 /I i n I o 3 /I i n I o 4 /I i n I o 5 /I i n 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 - 1 0 0 - 8 0 - 6 0 - 4 0 - 2 0 0 20 40 ( b)     I o 2 /I i n I o 3 /I i n I o 4 /I i n I o 5 /I i n 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 - 1 0 0 - 8 0 - 6 0 - 4 0 - 2 0 0 20 40   G a i n   ( d B ) ( c )     I o 2 /I i n I o 3 /I i n I o 4 /I i n I o 5 /I i n 0 0 . 5 1 1 . 5 x   1 0 -5 -5 0 5 x   1 0 -5 I i n   ( A ) ( a ) 0 0 . 5 1 1 . 5 x   1 0 -5 -2 -1 0 1 2 x   1 0 -5 Io H P   ( A ) ( b ) 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 x   1 0 -5 -2 -1 0 1 2 x   1 0 -5 T i m e   ( s e c . ) Io L P   ( A ) ( c ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       L og - dom ai n   e l e c t r on i c al l y - t une a bl e   f ul l y   di f f e r e n t i a l   h i gh   or de r   m u l t i - f un c t i on   f i l t e r   ( O s am O .   F ar e s )   1271       F i gu r e   9 .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   (a I n p ut   s i g na l ,   (b o ut pu t   s i g n a l   o f   t h e   H P F ,   a n d     (c o ut put   s i g na l   o f   t h e   L P F       5.   C O N C LU S I O N   T h i s   p a pe r   p r e s e n t s   a   s y n t h e s i s   m e t h o t ha t   c o ul b e   e xt e n de d   t o   i m p l e m e n t   hi g h   o r de s i m ul t a n e o us   f i l t e f un c t i o n s   i n c l udi ng  H P F ,   L P F   a n B P F   f un c t i o n s .   T h e   m e t h o de pe n ds   o n   s t a r t i n w i t   a   t ra n s f e r   f u n c t i o r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   r e qui r e f i l t e r .   U t i l i z i n M a s o n s   g a i f o r m ul a ,   t h e   t ra n s f e r   f un c t i o i s   t h e r e p r e s e n t e i n   t h e   f o r m   o f   s i g n a l   f l o w   gr a p w h i c h,   i n   t u rn,   i s   di r e c t l y   r e a l i z e d   us i n g   f e e d - f o r w a r i n t e g r a t o r s   a s s o c i a t e w i t h   n e ga t i v e   f e e db a c k   l oo ps .   T h e   i n t e gr a t o r s   a r e   i m p l e m e n t e us i n f ul l y - di ff e r e n t i a l   m o di f i e CM   t ra n s l i n e a r   l o o ps .   T h e s e   i n t e g r a t o r s   c a n   b e   c o n f i gur e a s   e i t h e r   l o o s y   o r   l o s s l e s s   i n t e g ra t o r s   w i t h   a l l   m u l t i pl i c a t i o n   c of a c t o r s   t un e i n de pe n de n t l y   v i a   c urr e nt   s o ur c e s .   W h e n   c o n f i gu r e a s   l o os y ,     t h e   b i a s i ng  c urr e n t s   a r e   us e t o   c a n c e l   t h e   e ffe c t   of   t h e   b a s e   c urr e n t s   o f   t h e   t ra n s i s t o r s   fo r m i n t h e   t ra n s l i n e a r   l o o ps .   T h e   r e s u l t e de s i g n   us e s   n o   r e s i s t o r s   w i t h   a l l   c a pa c i t o r s   b e i n g r o un de d .   A s   a n   e xa m pl e   of    t h e   c a pa b i l i t i e s   o f   t h e   pr o po s e c i r c ui t ,   t h e   r e a l i z a t i o n   o f   5 th   o rde r   m ul t i - f u n c t i o n   f i l t e r s   w a s   i n t r o duc e d.     T h e   c i r c ui t   p r o v i de s   s i m ul t a n e o us   5 th   o r de r   L P F ,   5 th   o r de r   H P F ,   a n f o ur   di f fe r e n t   n o n - s y m m e t r i c a l   B P F .     T h e   c ut o ff   f r e que n c y   of   t h e   p r o po s e f i l t e r s   i s   l i m i t e o n l y   t o   t h e   c ut o ff   f r e que n c y   of   t h e   B J T   t r a n s i s t o b e i n g   us e d.   P s pi c e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   of   t h e   pr e s e n t e c i r c ui t s   s how   g oo c h a ra c t e ri s t i c   b e h a v i o r s   i n   c o m pa ri s o n   w i t h   c a l c ul a t e t a r ge t .   T h e s e   s i m ul a t i o n s   ha v e   be e n   pe r f o rm e us i n g   t h e   P s pi c e   pa ra m e t e r s   o f   t h e   B F P 640   B J T   In f i n e o n t r a n s i s t o r .       R EF ER EN C ES     [ 1]   S .   K um a r i e t   a l . ,   " L C - l a dde r   f i l t e r   s y s t e m a t i c   i m pl e m e n t a t i o by   O T R A , "   E ngi ne e r i ng  Sc i e nc e   and  T e c h nol ogy ,   a I nt e r n at i on al   J o ur n al v o l .   19 ,   pp .   1 808 - 18 14,   2 016 .   [ 2]   C. - M .   C ha ng e t   a l . ,   " A na l y t i c a l   s y nt he s i s   o f   l o w - s e ns i t i v i t y   h i g h - o r de r   v o l t a g e - m o de   D D C C   a nd  F D C C I I - g r o unde R   a nd   C   a l l - pa s s   f i l t e r   s t r uc t u r e s , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on  C i r c ui t s   and   Sy s t e m s   I :   R e gu l ar   P ape r s v o l .   54 ,   pp.   14 30 - 1443 ,   200 7.   [ 3]   G .   D .   D u e r d e n e t   a l . ,   " A   10  M H z   e l l i pt i c   l o g - do m a i f i l t e r   i a   s t a nda r C M O S   pr o c e s s , "   i n   C i r c ui t s   and   Sy s t e m s ,   2002 .   I SC A S   2 002 .   I E E E   I n t e r na t i ona l   Sy m po s i um ,   pp .   I I - II ,   2002 .   [ 4]   K .   K .   A bda l l a e t   a l . ,   " A   r e v i e w   o f   t h e   e v o l ut i o o f   c ur r e nt - m o de   c i r c u i t s   a n t e c hni q ue s   a n v a r i o us   m o de r n   a na l o g   c i r c ui t   bu i l d i ng   b l o c ks , "   N a t u r e   and   S c i e nc e v o l .   1 0,   pp .   1 - 1 3,   201 2.   [ 5]   D .   B i o l e k e t   a l . ,   " A c t i v e   e l e m e n t s   f o r   a n a l o g   s i g na l   p r o c e s s i n g:   c l a s s i f i c a t i o n ,   r e v i e w ,   a nd  ne w   pr o p o s a l s , "   R adi oe ng i ne e r i ng v o l .   17 ,   pp .   15 - 32 ,   2 008 .   [ 6]   A .   T .   T o l a e t   a l . ,   " A   de s i g o f   di f f e r e nt i a l   t y pe   c l a s s   A B   T o w - T h o m a s   f i l t e r   i t he   l o g   d o m a i n, "   i I nt e r n at i on al   c onf e r e nc e   o e l e c t r i c a l   and   e l e c t r oni c s   e ngi ne e r i ng,   B u r s a ,   T u r k e y ,   pp.   1 05 - 9 20 05 .   10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 0 0 . 5 1 1 . 5 x   1 0 -5 I i n   ( A ) ( a ) 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 0 0 . 5 1 x   1 0 -5 Io H P   ( A ) ( b ) 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 0 0 . 5 1 x   1 0 -5 F r e q u e n c y   ( H z ) Io L P   ( A ) ( c ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1263   -   1272   1272   [ 7]   P .   U t t a phu t ,   " S i m pl e   T hr e e - I nput   S i ng l e - O ut p ut   C ur r e nt - M o de   U ni v e r s a l   F i l t e r   U s i ng   S i ng l e   V D C C , "   I n t e r na t i ona l   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C om pu t e r   E ngi ne e r i ng v o l .   8,   p .   493 2,   2 018.   [ 8]   J .   B udbo o nc hu  a nd  W .   T a ng s r i r a t ,   " T h r e e - i npu t   s i ng l e - o ut put   c ur r e nt - m o de   un i v e r s a l   f i l t e r   u s i ng   s i ng l e   C C C T A , "   i 20 17  9 t I n t e r nat i on al   C onf e r e nc e   on  I n f or m a t i on  T e c h nol ogy   and  E l e c t r i c al   E ngi ne e r i ng  ( I C I T E E ) ,   p p.   1 - 4 2017 .   [ 9]   P .   K .   S i nha e t   a l . ,   " C F O A   ba s e l o w   pa s s   a nd  h i g pa s s   l a dd e r   f i l t e r a   ne w   c o nf i g ur a t i o n, "   C i r c u i t s   and  S y s t e m s v o l .   5,   p .   293 ,   2014 .   [ 10]   C .   P s y c ha l i no s   a nd  G .   S o ul i o t i s ,   " A   l og - do m a i m ul t i ph a s e   s i n us o i da l   o s c i l l a t o r , "   AEU - I nt e r nat i on al   J our nal   of   E l e c t r oni c s   an C om m uni c a t i o ns v o l .   62 ,   pp .   6 22 - 626 ,   200 8.   [ 11]   M .   A bue l m a ' a t t i e t   a l . ,   " E l e c t r o ni c a l l y   T una bl e   C ur r e n t - m o de   H i g h - o r de r   L a dde r   L o w - pa s s   F i l t e r s   B a s e o n   C M O S   T e c hno l o gy , "   R adi oe ngi ne e r i n g 20 15.   [ 12]   L .   S a f a r i e t   a l . ,   " A   ne w   I C C I I   ba s e r e s i s t o r - l e s s   c ur r e nt - m o de   f i r s t - o r de r   u ni v e r s a l   f i l t e r   w i t e l e c t r o ni c   t un i ng   c a pa bi l i t y , "   M i c r oe l e c t r o ni c s   j o ur n al v o l .   67 ,   pp .   101 - 110 ,   201 7.   [ 13]   C. - N .   L e e ,   " I nde pe nde n t l y   t una b l e   m i x e d - m o de   uni v e r s a l   b i qu a f i l t e r   w i t v e r s a t i l e   i np ut / o ut pu t   f unc t i o ns , "   AEU - I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r on i c s   a nd  C om m un i c a t i ons v o l .   70 ,   pp.   10 06 - 1019 ,   201 6.   [ 14]   P .   P r o m m e e e t   a l . ,   " L og - d o m a i h i g h - o r de r   l o w - pa s s   a n b a n d - pa s s   f i l t e r s , "   AEU - I n t e r na t i o nal   J o ur n al   of   E l e c t r oni c s   an C om m uni c a t i o ns v o l .   79 ,   pp .   2 34 - 242 ,   201 7.   [ 15]   R .   A r s l a na l p e t   a l . ,   " N o v e l   R e s i s t o r l e s s   F i r s t - O r de r   C u r r e n t - M o de   U ni v e r s a l   F i l t e r   E m pl o y i ng   a   G r o unde C a pa c i t o r , "   R adi oe ngi ne e r i n g v o l .   2 0,   20 11 .   [ 16]   A .   K i r c a y   a nd  U .   C a m ,   " A   N o v e l   L o g D o m a i F i r s t O r d e r   M ul t i f u nc t i o F i l t e r , "   E t r i   J ou r na l v o l .   2 8,   pp .   401 - 404 ,   2006 .   [ 17]   R .   W .   A da m s ,   " F i l t e r i ng   i n   t he   l o g   do m a i n, "   i A udi E ng i ne e r i ng   Soc i e t y   C onv e nt i o 6 3 ,   19 79 .   [ 18]   B .   G i l be r t ,   " T r a n s l i ne a r   c i r c u i t s :   A   pr o po s e c l a s s i f i c a t i o n, "   E l e c t r o ni c s   l e t t e r s v o l .   1 1,   pp .   14 - 16 ,   1975 .   [ 19]   R .   A r s l a n a l a nd  A .   T .   T o l a ,   " D e s i g o f   t he   t hi r o r de r   e l l i pt i c   f i l t e r   w i t s e e v i nc t y pe   dum m y   i nput s   i t h e   l o do m a i u s i ng   t he   s t a t e   s pa c e   s y nt he s i s   m e t ho d, "   i Si g nal   P r oc e s s i ng   and   C om m un i c at i on s   A p pl i c a t i ons   C onf e r e nc e ,   2005 .   P r oc e e di ngs   o f   t he   I E E E   13 t h ,   p p.   13 9 - 142 ,   200 5 .   [ 20]   T .   K unt o e t   a l . ,   " E l e c t r o ni c a l l y   T una bl e   C ur r e n t - m o de   H i g h - o r de r   L a dde r   L o w - pa s s   F i l t e r s   B a s e o C M O S   T e c hno l o gy , "   R adi oe ng i ne e r i ng v o l .   24 ,   201 5.   [ 21]   N .   S ha a n F .   K ha nd a y ,   " A   g e ne r i c   c ur r e n t   m o de   de s i g f o r   m ul t i f unc t i o g r o unde c a pa c i t o r   f i l t e r s   e m p l o y i n l o g - d o m a i t e c hni q ue , "   A c t i v e   an P as s i v e   E l e c t r on i c   C om p one nt s v o l .   20 11 ,   2 011 .   [ 22]   D .   R .   F r e y ,   " L og   d o m a i f i l t e r i ng   f o r   R F   a ppl i c a t i o ns , "   I E E E   J ou r nal   o f   So l i d - S t a t e   C i r c u i t s v o l .   31,   pp .   146 8 - 1475 ,   1996 .   [ 23]   S .   A .   M a hm o ud  a nd  I .   A .   A w a d,   " F u l l y   di f f e r e n t i a l   C M O S   c ur r e nt   f e e db a c o pe r a t i o na l   a m pl i f i e r , "   A na l og   i nt e gr at e d   c i r c u i t s   and   s i g nal   p r oc e s s i n g v o l .   4 3,   pp .   61 - 69 ,   200 5.   [ 24]   N .   M a l i k,   E l e c t r i c a l   c i r c ui t s ;   ana l y s i s ,   s i m ul at i on ,   and   de s i gn ,   E d:   P r e n t i c e   H a l l .   E ng l e w o o C l i f f s ,   1 995 .   [ 25]   S .   J .   M a s o n,   F e e dbac k   T he or y :   I .   S om e   P r ope r t i e s   of   S i gn al   F l ow   G r aphs ,   M a s s a c hus e t t s   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l ogy ,   R e s e a r c L a bo r a t o r y   of   E l e c t r o ni c s ,   1953 .   [ 26]   E .   S e e v i nc k,   " C o m pa ndi ng   c ur r e nt - m o de   f o r   c o nt i nuo us - t i m e   m o no l i t h i c   i nt e g r a t o r :   a   ne w   c i r c ui t   p r i nc i pl e   f i l t e r s , "   E l e c t r oni c   L e t t e r s v o l .   26 ,   pp .   2046 - 20 47 ,   1 990 .   [ 27]   D .   F r e y ,   " L o g - dom a i f i l t e r i ng :   a a ppr o a c t o   c ur r e n t - m o de   f i l t e r i ng , "   i C i r c ui t s ,   D e v i c e s   an Sy s t e m s ,   I E E   P r oc e e di ngs   G ,   pp .   4 06 - 416 ,   1993 .   [ 28]   M .   P unz e nb e r g e r   a n C .   E nz ,   " L o w - v o l t a g e   c om pa ndi ng   c ur r e n t - m o de   i n t e g r a t o r s , "   i n   C i r c u i t s   a nd  S y s t e m s ,   1995 .   I SC A S' 9 5. ,   1995   I E E E   I n t e r na t i ona l   Sy m po s i um ,   pp .   211 2 - 2115 ,   19 95 .   [ 29]   M .   P u nz e nbe r g e r   a n C .   E nz ,   " A   ne w   1. V   B i C M O S   l o g - dom a i i nt e g r a t o r   f o r   c o m pa ndi ng   c ur r e n t - m o de   f i l t e r s , "   i C i r c u i t s   and  Sy s t e m s ,   1 996 .   I SC A S' 96,   C o nne c t i ng  t he   W or l d. ,   1996  I E E E   I nt e r n at i on al   Sy m pos i um ,   pp.   12 5 - 128 ,   1 996 .   [ 30]   A .   W o r a pi s he t   a n C .   T o um a z o u,   " f   T   i nt e g r a t o r - a   ne w   c l a s s   o f   t u ne a b l e   l o w - di s t o r t i o i ns t a n t a n e o us   c o m pa ndi ng   i nt e g r a t o r s   f o r   v e r y   hi g h - f r e que nc y   a ppl i c a t i o ns , "   C i r c u i t s   and  S y s t e m s   I I :   A n al og  and  D i gi t a l   Si g na l   P r oc e s s i n g,   I E E E   T r an s a c t i on s v o l .   4 5,   pp .   121 2 - 1219 ,   199 8.   [ 31]   N .   F r a g o ul i s e t   a l . ,   " A c t i v e   f i l t e r   s y nt he s i s   ba s e o t un e a b l e   l o g - dom a i l o s s y   i nt e g r a t o r s , "   i n   C i r c u i t s   a nd   Sy s t e m s ,   200 0.   P r oc e e di ngs .   I SC A 2000   G e ne v a.   T he   2 000   I E E E   I nt e r na t i ona l   S y m po s i um pp .   409 - 412 ,   20 00 .   [ 32]   C .   M a t h i a z ha g a n,   " A   l o w - s e ns i t i v i t y   pr og r a m m a bl e   B J T   c ur r e n t - m o de   f i l t e r i ng   t e c hn i que , "   C i r c ui t s   a nd  Sy s t e m s   I :   F undam e nt al   T he or y   a nd  A pp l i c at i o ns ,   I E E E   T r a ns a c t i on s v o l .   46 ,   pp .   1131 - 11 34 ,   1 999 .   [ 33]   P .   K hum s a t e t   a l . ,   " O t he   f e a s i b i l i t y   of   f   T - i nt e g r a t i o e m pl oy i ng   r e v e r s e - a c t i v e   v e r t i c a l   npn' s , "   i E l e c t r on i c s ,   C i r c ui t s   an S y s t e m s ,   200 1.   I C E C 2001 .   T he   8 t h   I E E E   I n t e r nat i o n al   C on f e r e nc e pp .   113 1 - 1134 ,   2001 .   [ 34]   M .   N .   E l - G a m a l   a nd   G .   W .   R o be r t s ,   " A   1. 2 - V   N P N - o nl y   i nt e g r a t o r   f o r   l o g - d o m a i f i l t e r i ng , "   C i r c u i t s   and   Sy s t e m s   I I :   A nal og  and   D i gi t a l   Si g nal   P r oc e s s i ng ,   I E E E   T r an s a c t i ons ,   v o l .   49,   pp .   257 - 26 5,   20 02.   [ 35]   O .   O .   F a r e s   a nd  M .   T .   A bue l m a ' a t t i ,   " C o nf i g ur a bl e   a n a l o g ue   bu i l d i ng   bl o c ks   f o r   f i e l d - p r o g r a m m a bl e   a na l o g ue   a r r a y s , "   I n t e r na t i o nal   J our nal   o f   E l e c t r on i c s ,   v o l .   95 ,   p p.   10 09 - 102 8,   200 8.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.