Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l. 8 ,  No. 6 ,  D ece m ber 201 8 , pp.  50 80 ~ 50 88   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 8 i 6 . pp 50 80 - 50 88     5080       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   New   Tw o Simpl e Si nu soidal Genera tors w ith Four  45 o   Ph ase  Sh ifted Vo lt age  Outpu ts  U sing Si ngle FD CCII an d Groun ded  Compon ents       Ka sim  K. Ab d alla   Depa rte m ent of Elect ri ca l   Eng in ee ring ,   Co ll eg e of  Engi n ee rin g,   Univer sit y   of   Ba b y lon ,   Ir aq       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Dec   30 , 201 7   Re vised  Ju l   2 ,   201 8   Accepte d  J ul  24 , 2 01 8       Two  new  45 o   p hase   shifte d  sin usoidal   oscil l at o r  conf igura t ions  emplo y in g   single   Second   Gene ration  Full y   Diff ere n ti a l  C urre nt  Conv e y or   (FD CCII),   two  grounde d  c apa c it ors  and  t wo  grounde d  r esistors  are   pr e sente d.   The  proposed  oscil lators  ca n  provide  four  sinusoidal   volt ag e  output s  with  each  a   45 o   phase   d iffe r enc e .   The se  ci r cui ts  ca n  al so  b e  utili ze d  as  vo lt ag e - m ode   quadr at ur e  oscill at ors.  Addit iona l   output   stag es  in cor pora t ion  in  F DCCII  ca n  al so  result   in  cu rre nt  output s  spac ed  45  degr ee   apa rt .   The   prop osed  ci rcu i ts   enj o y   the   sim pl ic ity   and   l ess  passive  and   a ctive  component.  The  Tota l   Harm onic   Distorti on  (THD)  of  the   output   wa vef orm s  was  re asona bi l i t y   val ues  (l ess  tha n   4. 5%).  The  ci r c uit s  ca n   suppl y   t wo  equi - quadr ature  output s   and  the  Li ss aj ou s  pat te rns  conf ir m   the   quadr a tur e  voltage  ou tput   wave form s.   The   workabi l ity  of  the   ci rcu it s   is  sim ula te d  by   PS PICE  0. 18  µm  CMOS   te chno log y .   Th e  non - ide a l  a naly s is  and  sim ula ti on  results   ver if y ing   the ore ti c al a na l yses a re   al so  inves ti gat ed .   Ke yw or d:   Acti ve  RC  circ uit   An al og circ uit    An al og sig nal  processi ng   Fu ll y dif fer e ntial  cu r ren t  conveyo r  (FD CC )   Mult iph ase  sin us oi dal  os ci ll at or   V oltage - m od e  os ci ll at or     Copyright   ©   201 8 Instit ute of   Ad v ance d  Engi ne eri ng  and  Sc ie n ce .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Kasim  K . Ab da ll a ,    Dep a rtem ent o f  Ele ct rical  E nginee rin g,   Un i ver sit y o f B abyl on,   Naj a f  R oad,  Hill a, Babyl on, Ir aq.   Em a il :  kasi m kaa.11@g m ai l . c om       1.   INTROD U CTION   In   a nalo g  ci rc uit  desig n,   si nuso i dal  os ci ll at or s  are  li nea r   ci rcu it s  an d  represe nt  i m po rta nt  basic   blo c ks   in   el e ct ric  an d  el e ct ronic  en gine erin g  a pp li c at ion s,  as  f or  exam ple  in   sign al   proc essing,  instru m entat ion ,  m easur em e nt,  com m un ic at ion   an d  co nt ro l  syst e m s  [1 - 5 ] .  Ma ny  ty pes  of   m ultip ha se   sinu s oid al   os ci ll at or s  (MS Os )   ha ve  var i ou s   a pp li cat io ns .  T he y  can  be  f oun d  in   te le com mu nicat io ns   for  ph a se   m od ulators,   qu adr at ur e  m ixers  [ 6 ]   a nd  sin gl e - side band  ge ner at or s  [ 7 ] ,  f or   m easur em e nt  pur poses  in   vecto r  gen e r at ors  or s el ect ive voltm e te rs  [ 8 ]  or i n p ow e r  el ect r on i c syst e m   [ 9 ].   Nu m erous  m ulti ph ase  si nuso i d  os ci ll at or   ci r cuits  em plo yi ng   diff e re nt  ty pe s  of  act ive  el e m ents  su c h  as  operati onal   transc onduct an ce  am plifie r  (O TA ),   c urre nt   feedbac k  op e rati on al   am plifie r  (CF OA),  c urren t   diff e re ncin g  buf fer e d  am plifie r  (C DBA),  c urren t  dif fer e nc ing   t ran sc onduct ance  am plifie r  (C DTA)  c urrent   conveyo rs (CC s)  a nd it s d if fere nt v a riat ions  hav e  b ee n re ported  i n  the  li te ratur e.  [ 10 ] - [ 23 ] .     Fu ll y  diff e re ntial   sign al   proce ssing   ca n  be  use d  to  e xten d  the  dy nam ic   ra ng e  of   a nalo g  blo c ks   [ 2 4 ].  Ther e f or e  f ull y  diff ere ntial   ci rcu it   confi gurati ons  h a ve   been   widel y  us ed  in  hig h  fr e quency   analo g  app li cat io ns  s uc h  as s witc h  ca pacit or   filt ers  a nd m ute   sta nd a rd   wireless  rec ei ver s  [2 5] ,  [ 2 6 ]  an d  t he  re fer e nces   ci te d  therein .  Re centl y  fu ll y  diff e re ntial   current  c onveyo r  (F DCC )  base d  os ci ll at or   as  a  sing le   a ct ive  el e m en t   in the ci rcu it   de sign was   intr oduce d  i n  the  li te ratur e  [2 7 ] - [ 2 9 ].   Ther e  a re  m any  pap ers  wh ic h  desi gn   of   m ulti ph ase  sine - w ave  os ci ll at or   with  f our  45 o   ph a se  sh ifte d  vo lt age   ou t pu t s  us i ng  di ff e re nt  act ive  a nd  pa ssive  c om po ne nts  in   the  li te ratur e .  Z - c op y  vo lt age   diff e re ncin g  transc onduct an ce  am plifie r  (ZC - V DT A)   a nd  fi ve  passive   el e m e nts  are  use d  in   the  desi gn  of  [ 30 ] ,  whil e  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Ne w Two  Simp le  S in usoid al  Gen e ra t or s wi th F our  45 o   Ph as e  Shif te d  V oltag e  O utputs  …   ( Kasim K. A bdalla )   5081   desig n  of  [ 31 ]   us es  sin gle  Z - c op y  co ntr olled  gain  volt age  diff e ren ci ng   c urr ent  co nv ey or   ( ZC - CG - V DCC)  an d  four  acti ve  c om po nen ts. T w o  Dif fer e ntial  V oltage C urre nt Conveyo rs  ( DV CC s )  an d  f our  pa ssive c om po nen ts   are  us ed  in  t he desig n of [ 32 ].   FD CC s  ba sed  vo lt age  m od e  45 o   ph a se  sh i ft  ou t pu ts  have  no t  been   ea rlie r  at tem pted  in  the  avail abl e   li te ratur e. T his  pap e r pr ese nts  two ne w d ual m od e  m ulti ph ase os ci ll at or  to po l og ie s  us in g on ly  a sin gle F DCC,   two  cap aci tors  and   tw o  resis tors.   T he  pr opos e d  topolo gie s  are  pr e ferre d  fo r  IC  fabric at ion   due  to  a ll   the   passive  c om ponen ts  a re  gr ound e d.   These  t opol og ie s  ca n  ge ner at e  f our  si nu s oi dal  volt age  outp uts  eac h  with   45 o   ph ase  dif fe ren ce . Th ese t opol og ie s ca n  al so  b e  util iz ed  as v oltage - m od e  q ua dr at ur e  os c il la tors.  Add it ion al   Z+  an d  Z -   sta ge s  inco rpo rati on  in  F DCCI I  c an  al so   resu lt   i n  tw o  sin usoid al   cur re nt - m ode  ou t pu ts  eac h  with   45 o   se parat ion.   Si m ultaneous   four   c urre nt  ou t pu ts  ca n  al so   be  ge ner at e d  with  a ddit ion al   Z  sta ges  a nd   t wo  vo lt age s to  cur ren t c onve rters  su c h  as  CC II c onve rter.       2.   P R OP OSE D CIRC UITS   The  F DCCI I  w as intr oduce d  by  A lz aher,  Elw an  a nd   Ism ai l in  20 00 [3 3 ] , w her e eac h   of th e term inals   has  been   doub le d  with  res pe ct   to  the  ori gi nal  CC II .   It  is   an  ei ght - te rm inal  analo g  buil din g  blo c k  s how n  sy m bo li cal ly   i n  Fig ur e 1, wh ere Y 1, Y 2,  Y3 and  Y 4  te rm i nals are  high im ped ance term inals wh il e X +  an d  X -    te rm inals  are  low  im ped anc e   on e s.  T he  Z +  and   Z -   te rm inals  ex hib it   hi gh   im ped ance   nodes  s uitabl e  for  current  outp uts .           Figure  1.  Ci rcui t s ym bo l of F DCCII       The  ideal   te r m inal  char act erist ic s  of   F DC CII  can  be  de fine d  by  the  hybri d  m at rix  as  giv e n  by  Eq uation 1 .     4 3 2 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 Y Y Y Y X X Z Z X X V V V V I I I I V V               ( 1 )     The pr opose d  ci rcu it s ar e  sho wn in Fi gure  2.           ( a )   C i r c ui t   ( I )       (b)  Ci rc uit (II)     Fig ure   2. Pro pose d  ci rc uits   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   50 80   -   50 88   5082   Rou ti ne  an al ys is of these  circ uits,  wh ic h pro vid e  f our vo lt a ge ou t pu ts  eac h wit h 45 o   pha se d if fer e nce  yi el d  the foll owin g  c har act e r ist ic  eq uatio n:                   (2)     The fre quency  of o sci ll at ion ( FO )  and t he  c onditi on  of o sci l la ti on  ( C O) ca n be  ob ta ine d a s     CO:                    (3)     FO :                   (4)     Fr om   Figure  2,  under   ste a dy  sta te   and   de pe ndin g  on  the  F DCC  te rm inal  char act e risti c  equ at io n,   t he   currents  I o1  (I R1 )   an d  I o3  (I C2 )   are  eq ual  he nc e  the  phase  s hift  betwee n  V o1   and   V o3   is  90 o   al so   the  c urre nts  I o2  (I C1 )   a nd   I o4  (I R2 )ar e  eq ual  he nce  the  phas e  sh ift  betwee n  V o2   an d  V o4   is  90 o ,  ther ef or e  the   relat ion shi p  betwee n ou t pu t  volt ages  V o1 , V o2 , V o3   an d V o4   are                       (5)                     (6)                       (7)     Ther e f or e at  o s ci ll at ing  f re que n cy , it can  be e asi ly  sh own  th at                     (8)                     (9)                     (10)     It  is  cl ear   f rom   equ at ion s   ( 8 - 10)  t hat  the   ph a se  diff e re nc e  bet ween  V o1 ,  V o2 ,   V o3   an d  V o4   is  45 o .  Figure  3  e xpla ins t he ph as or s equ e nce a nd a m pl it ud e d ia gra m  o f  t he ou t put v oltages .           Fig ure   3.   P has or an d v oltage  a m plit ud e  diag ram  o f  the  pro po s ed  sin usoid al  g ene rato rs       Also ,  t he  phas or   diag ram   sh ows  two  e qui - quad ratu re  volt age  outp uts.  T he   first  qu a drat ure  os ci ll at or  has  bee n  f or m ed  betwe en  V o1   and   V o3   w hic h  their  m agn it ud e  e qu al s  the  m agn it ud e  of   t he  oth e r  outp ut s  of   the  seco nd   qu a dr at ur e  osc il la t or   re presente d  by  V o2   and   V o4 .  W it h  the  f our   vo lt age  outp ut s,  pro po se d  ci r cuits   can  sim ultaneo us ly   obta in  tw o  c urren t  outp ut  wa vefo rm s  each  with  45 o   s epar at io n  by  a dd i ng  Z +   a nd  Z -   sta ges   0 2 1 1 1 2 2 2 1 2 G G G C G C s C C s 1 1 2 2 G C G C 2 1 2 1 1 2 1 R R C C f o 1 2 3 1 R sC V V o o 1 2 3 4 1 2 1 R sC V V o o 2 1 2 3 1 R sC V V o o o 4 1 45 * 2 o o V V o 3 4 45 * 2 1 o o V V o 2 3 45 * 2 o o V V 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Ne w Two  Simp le  S in usoid al  Gen e ra t or s wi th F our  45 o   Ph as e  Shif te d  V oltag e  O utputs  …   ( Kasim K. A bdalla )   5083   inco rpor at io n  in  F DCCI I.   Ge tt ing   f our   cu rrent  out pu t  wa vefor m s  can  be   done   by  ad di ng   t wo  vo lt a ge  t o  current c onve rt ers  s uc h  as CC II  c onve rter a nd c onnect th em  to X -   a nd Z -   te rm inals.       3.   NON I DEAL  ANALY SIS   In c orp or at in g  t he  t wo  sou rces   of  trac king   er r or s   int o  the   ide al   char act e risti c  eq uatio n  of  the  F DCCI I   le ads  to     4 3 2 1 02 01 24 22 21 13 12 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y Y Y Y X X Z Z X X V V V V I I I I V V             (11)     wh e re v v e 1   and   ) 1 (  v v e e   de no te   th e  dif f eren ti al   volt ag e  trackin g  e rror s  a nd  i i e 1 and ) 1 (  i i e e   de no te  t he  c urren t t rac ki ng er rors.   The n on - ideal   expressi on for  the outp ut  vo lt ages  of Fig ure   3  is  giv e n by     0 2 1 1 12 2 21 24 22 2 12 11 2 21 1 1 1 12 2 2 2 1 2 G G G C G C s C C s         (12)     The FO  and C O of  t he pr opose d  ci rc uits  under n on - ideal   c onditi ons ar e  now f ound as     CO:  21 12 24 22 11 2 1 1 1 2 2 G C G C             (13)     FO :      2 1 1 12 2 1 2 21 2 1 C C G G f o                 (14)     Fr om  the a bove , th e act i ve  a nd  passive   se ns it ivit ie s o f  t he  f reque ncy of  osc il la ti on  are fo und  a s     2 1 12 1 2 1 2 1 o o o o o o f f f R f R f C f C S S S S S S , 2 1 21 2 o o f f S S , 0 13 o f S       (15)     The  act ive  an d  passi ve  sen s it ivit ie s  of   the  fr eq ue ncy  of   os ci ll at ion   are   found  to  be  in  the  ra nge 2 1 2 1 F x S , and  t he  ci rc ui t, thus, e njo ys l ow sensi ti viti es.       4.   SIMULATI O N   RESU LT S   The  pro pose d  gen e rato r  ci rcui ts  hav e  bee n  si m ulate d  to  ver ify   the  theo reti cal   analy sis.  The  volt a ge   m od e  os ci ll at or   of   Fig ur e  2(I )  has  been   sel e ct ed  to  ve rify  the  ci rcu it   pe rfor m ance.  The  FD CC I I  was  r eal iz ed  base d on  the C MOS im ple m e ntati on   from  [ 34 ]  as s h ow n he re in Fig ur e  4.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   50 80   -   50 88   5084       Figure   4.   CM O S r eal iz at ion o f  the FDCC I I [34 ]       PSPI CE   sim ul at ion   base d  upon  a   CM OS  FD CC II   was   i m ple m ented  us in g  0.1 8  µ m   te chnolo gy   wh e re t he  as pe ct  r at ios  of the  MOSFET s are   sh ow n  in  Ta ble 1 .       Table  1.   As pec t rati os   of MO SFETs   MOS  t rans isto rs   W /L  ( µ m )   M 1 -   M 6   0 .25 /0 .18   M 7 , M 8 ,  M 9 ,  M 13   0 .25 /0 .18   M 10 , M 11 ,  M 12 , M 24   0 .25 /0 .18   M 14 , M 15 ,  M 18 , M 19 , M 25 ,  M 29 , M 30 ,  M 33 , M 34   0 .5/0 .18   M 16 , M 17 ,  M 20 , M 21 , M 26 ,  M 31 , M 32 ,  M 35 , M 36   0 .5/0 .18   M 22 , M 23 ,  M 27 , M 28   0 .25 /0 .18   M 14 , M 15 ,  M 18 , M 19 , M 25 ,  M 29 , M 30 ,  M 33 , M 34   0 .5/0 .18       The  CM OS   F DCCII  was  bi ased  with  DC  powe r  sup ply  vo lt age s  V DD =  +1.5  V,   V SS =  −1.5V  al ong  with  I B   = 3 3  µ A,   I SB   = 2 5  µ A ,  V bp = 0 .25 V , a nd   V bn   = − 0 . 3 V.  To  ac hieve  the o sci ll at or  w it h  f o   = 1 12   kHz, the  passive   com ponen t  values   w ere  ch os e n  as  R 1   =  R 2   =  20  k ,  an d  C 1   =  C 2   =  71  pF.  Fig ur e  5  s how s  the   PSPI CE - gen e r at ed  45 o   phase   sh ift   volt age  ou t pu t   wa vefo rm s  of   the   os c il la tor  reali zed   from   the  pr opose d  ci rcu it ,   wh e re  the  wa ve form s   coinci de   with   the  phase s   a nd  m agn it ude s  of  the  phas or   diag ram   sh own  i n  Figure  3.   T he   Tran sie nt  an d  ste ady  sta te   vo lt age  outp ut  wav e form s   are  sh own  in   Figu re  5( a )  and   5(b )   resp ect ively .   T he  fr e quency  sp ect r um s  of   t hese  wa veform s  are  sh ow n  in  Fi gur e  5(c ).   SPI CE   sim ulati on s  fr e qu e ncy  of  ge ner at e d  volt age  outp ut  waveform s  has   been   f ound  to  be   111.   7  kH z .   The  Total   Ha rm on ic   Distortio n  (T HD)  of  the   outp ut  wav e for m s  was  1.4 4  -   4.53  %.   T hus,   a  ver y  go od  m at ching   betwee n  theo reti cal  v al ues  a nd P SPI C E sim ul at ion s is obser ve d.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Ne w Two  Simp le  S in usoid al  Gen e ra t or s wi th F our  45 o   Ph as e  Shif te d  V oltag e  O utputs  …   ( Kasim K. A bdalla )   5085       (a)   Tra ns ie nt  volt age  ou t put  wav e f or m s         (b)  Vo lt age  out pu t  wa vefor m s         (c)   Fr e quency  sp ect r um     Figure  5 .  PSP I CE Sim ulati on  r es ults o f  the   45 o   phase  sh ift  Oscil la tor real iz ed fr om  the p r opos e d  ci rc uits       The  ci r cuit  ha s  tw o  qu a dr at ur e   outp uts  a nd  the   Lissa j ou s  patte r ns   c onf irm   the  qu a dr a ture  volt age   ou t pu t  wa veform s as sh own  i n Fi gure  6.       3 . 6 3 . 6 5 3 . 7 3 . 7 5 3 . 8 3 . 8 5 3 . 9 3 . 9 5 4 x   1 0 -4 - 0 . 4 - 0 . 3 - 0 . 2 - 0 . 1 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 T i m e   ( s e c ) A m p l i t u d e   ( V ) V ( o 3 ) V ( o 2 ) V ( o 1 ) V ( o 4 ) 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 x   1 0 -4 - 0 . 3 - 0 . 2 - 0 . 1 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 T i m e   ( s e c ) A m p l i t u d e   ( V ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x   1 0 5 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 F r e q u e n c y   ( H z ) A m p l i t u d e   ( V ) V ( o 1 ) V ( o 3 ) V ( o 2 ) V ( o 4 ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   50 80   -   50 88   5086       Fig ure   6.   Lissa j ous  p at te r ns   of  qu a dr at ur e  vo lt age output  w aveform s ( V o1   with  V o3 ) (V o2   with  V o4 )       By   add i ng  Z +   a nd  Z -   sta ge s  in corp or at io n   i n  FD CC I I  a nd  two  CC II  co nve rte rs  (to   cha ng e  the  volt age   to  curre nt)  co nnect ed  to  X -   an d  Z -   te rm inals  the  ci rcu it   can  pro vid e  f our  c urren t  ou t pu t  wav e f or m s  eac h  wit h  45 o   sepa rati on  as sho wn in Fi gure  7.           Figure  7. Cu rr e nt   outp ut  wav e form s       5.   COMP ARAT IVE WIT H O THE R  W ORKS   A  c om par ison  of  m ulti ph ase   sine - wa ve  ge ner at or   pro vide s  f our  45 o   phase  sh i fted  volt age  out pu t s   us in g  dif fer e nt   act ive  com po ne nt  pr ese nte d  recently   in  [30 - 32]   ( a nd  t he  ref e ren ce s  ci te d  therei n)   and  pro po se d  ci rc uits  are  dis c usse d  belo w.   The  ci rc uit  in  [ 30 ]   use s  sing le   Z - c opy  vo lt age  dif fe ren ci ng   transc onduct an ce  a m plifie r  (ZC - V DT A),  two  ca pacit ors  and   th ree  resis tors.   T he  dra w back   of   ZC - V DTA   i s   aff ect ed   by  te m per at ur e  due  to  it s  transc on du ct a nce.  H owever,  the  ci rcu i t  has  m or e  pa s siv e  com pone nt s.  The   ci rcu it  in [3 1 ]   us es si ng le   Z - c op y c ontrolle d gain  volt age  diff e ren ci ng curr ent con veyo r  ( ZC - CG - V DCC),  t w o  capaci tors  an d  two  resist ors.   This  ci rc uit  has  on e  45 o   phase  s hift  bet ween   t wo  volt age  out pu ts  a nd   90 o   betwee n  the  ot her   t w o  outp uts  not  eq ui - qu a dr at ur e  as  pres ented  i n  the  propose d  ci rc uits  wh ic h  the  outpu t s   increase  45 o   s equ e ntial ly .  A lso,  this  ci rcu i t  su f fer s   f ro m   the  te m per at ur e  e ff ect   due   to  the  e xiste nce  of   transc onduct an ce  in  the  inter na l  ci rcu it .  The  ci rcu it s  of  [ 30]   a nd   [ 31 ]   are  m or e  com plicated  as  com par e d  wit h  pro po se d  ci rc ui ts.  The  ci rc uit  in  [ 32 ]   us es  th e  sam e  passive  com po ne nt  e m plo ye d  in  the   pro po se d  ci rc uits  but   it   us es  m or e  act ive  el e m ents  (two   Dif fer e nt ia l  Vo lt age  Current  C onvey or s  (DVCC s) ),  as  well   as  FDC C  ha s  m or e  current  ga in  an d  ba ndw idth  tha n  D VCC  [35 ]   with   sa m e  char act erist ic s.  The refo re  t he  propose d  ci rcu it s  enjoy the  sim plici t y and l ess  act ive and  pass ive co m pone nts.       6.   CONCL US I O N   It is shown i n  this pa pe r  that t wo   ne w  ci rc uits w hich  a re  us e d  sin gle act i ve e lem ent can  ge ner at e  fou r   45 o   phase   se pa rati on  volt age   ou t pu ts .  Be ca use   has   the   f ully   dif fer e ntial   ci rcu it   w hich   is   su it able   f or  a nalo g  - 0 . 3 - 0 . 2 - 0 . 1 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 - 0 . 3 - 0 . 2 - 0 . 1 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 V ( o 2 )   o r   ( V ( o 4 ) V ( o 1 )   o r   V ( o 3 ) V ( o 1 )   &   V ( o 3 ) V ( o 2 )   &   V ( o 4 ) 4 . 7 4 . 7 5 4 . 8 4 . 8 5 4 . 9 4 . 9 5 5 x   1 0 -4 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 x   1 0 -5 T i m e   ( s e c ) A m p l i t u d e   ( A ) I ( o 1 ) I ( o 2 ) I ( o 3 ) I ( o 4 ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Ne w Two  Simp le  S in usoid al  Gen e ra t or s wi th F our  45 o   Ph as e  Shif te d  V oltag e  O utputs  …   ( Kasim K. A bdalla )   5087   sign al   a pp li cat ion s ,  FD CC II   i s  us e d  as  an  a ct ive  el e m ent  i n  these  ci rc uits .  Also,  these  pro posed  ci rcu it   us e d  on ly   f o ur   passi ve  com pone nts  (tw o  capaci to r s  an d  tw o  resis tors).  I n  a ddit ion,  these  ci rcui ts  can  achie ve   two  vo lt age - m od e  equ i - qua dr at ur e  os ci ll at or s  an d  can  al so   pro vid e  f our  c urre nt  ou t put  wav e form s  each  with  45 o   separ at io n by a dd i ng outp ut st ages i ncorpo rati on   i n  F DCCI I a nd tw o  CC I I  c onve rters.     The  pre viousl y  rep ort ed  45 o   ph ase  diff e r ence  outp uts  os ci ll at or s  in  the  li te ratur e  m ay   m or e   com plica te   of   the  act ive  ci rc ui ts  or   m or e  el em ents  of   the  a ct ive  or   passi ve   com po ne nts  as  com par ed  w it h  the   pro po se d  ci rc ui ts.  Du e   to  al l   the  pa ssive  c om po ne nts  of   the  pr opos e d  ci rcu it   are   gr ounded   ther ef or e  is   pr e ferred   f or  I C  fabrica ti on.  PSPI CE   0.18  µ m   CM OS   te chnolo gy  has  be en  us e d  to   sim ulate   the  pe rfo rm ance  of the circ uits.  The  sim ulati on r es ults are  give n  to  v e rify t he  prese nte d  the oret ic al  an al yse s.       REFERE NCE S   [1]   R.   Senani,  "N ew   t y pes  of  sin e  wave   osci llators " ,   IEE E  Tr ans.  on  Instrum ent ati on  and  Me asur eme nt,   vol .   34 ,   no.   3 ,   pp.   461 - 463 ,   19 85.     [2]   R.   Senani   and  D. R.   Bhaskar ,   "S in gle - op - amp sinusoida l  oscil l at ors   suita ble   for  gen era t ion  of  ver y   l ow fre quenc i es " ,   IEE E   Tr ans.  on  Instrum ent ati on  and  Me asur eme nt ,   vo l. 40, no. 4, pp. 777 -   779 ,   1 991.     [3]   D.R.   Bhaskar   an d  R.   Senani ,   "N ew  CF OA - base d   single - elem ent - cont rolled  sinusoidal   osci ll a tors" ,   IEE E  Tr ans.  on   Instrum ent ati on  and  Me asur e me nt ,   vo l. 55, no. 6, pp. 2014 - 2021,   2006.   [4]   F.  Sy ifa ul ,   E.   H akkun  and   Suwa sono,  "D esign  and  Fabric a ti on   of  LC - Os ci ll ator  Tool   Kits  Based  Op - A m p  fo r  Engi ne eri ng  Edu ca t ion  Purpos e" ,  Indone sian  Jou rnal  of  El ectric a l  Engi ne ering  and  Computer  Sci ence ,   vol .   1,   no .  1,   pp .   88 -   100,   Janua r y   2016 .   [5]   M . M.  El sherbini,  M. F.  El kord y   and  A. M.  Gom a a,   "D esign  and  Sim ula ti on  for  UH F   Os ci ll at or  using  SAWR  with  Diffe ren t  Sch ematics" ,   Indone sia n  Journal  of  Ele ct rical   Engi n ee r ing  and  Computer  Sci en ce ,   vol.   1,   no.   2,   pp .   294 - 299,   Ja nua r y   20 16.   [6]   J.  Dunlop  and  D. G.   Sm it h,   "T elec om m unic at ions  Engi ne eri ng" ,   (3 rd ed. ). CRC Pre s s,  1994.       [7]   W .   Tomasi,   "Elect roni c  Com m unic a ti ons S y s te m " ,   New Jerse y ;   Pr ent i ce -   H al l   Inc . ,   1998.     [8]   Anritsu  Emea   Li m it ed .   MG 3700A   vector   signal  gene r at or   datashee t ,   from   htt p://ww w.e u. a nrit su.c om /files/ MEG3700A _  El17301.pdf .   [9]   G.  Ei re a,  and  S. R.   Sander s,  "P hase   cur ren t   unbal an ce   estim at io n  in  m ultiphase  buck  co nver te rs " ,  I EEE   Tr ansacti ons on Power  E le c troni cs ,   vol .   23 ,   pp .   1 37 - 143,   2008 .     [10]   I. A.  Khan,   et   al . ,  "Tuna ble   OTA  base d  m u lt ipha s e  sinusoidal   osci ll at ors " ,  In te rnat ional   journal  of  El e ct ronics ,   vo l.  72,   pp .   443 - 450 ,   1992.   [11]   D.S.  W u,   et   al. ,  "M ult ipha se  sin usoidal   oscillat o r  using  sec ond  gene ra ti on  cur r en t  convey ors " ,   In t.   J .   Elec troni cs ,  vol.   78 ,   no .   4 ,   pp .   645 - 651 ,   1995 .     [12]   K.  Klaha n ,   e t  al . ,  "Re al i zation  o f  m ult ipha se  si n usoidal   osci ll a to r  using  CDBA s " ,  in   Circ .   S ys.   P roc.   of  th e  IE EE  Asia - Pacific  Co nf. ,   2004,   pp.   72 5 – 728.   [13]   P.  Mongkolwai,   et   al. ,  "CF OA - b ase d  single   resist anc e  c on trol l ed  quadr at ur e  oscill at or " ,   in  Control   and  Information  Technol ogy ,   Pro ce ed ings o f   the I nte rnational   Co nfe renc e  on   Inst rum ent ati on,   20 08,   pp .   1 1 4 7 – 1 1 5 0 ,   2008.   [14]   W .   Ta ngsrira t ,   and  W .   Ta nja ro en,   "Current - m ode  m ult ipha se  sinusoidal   oscilla tor  using  cur ren t  diffe ren c in g   tra nsconduc ta nc e  amplif ie rs " ,  Ci r.  Sys.   Signal P r oce ss ,   vol .   21 ,   p p.   81 - 93 ,   2008 .     [15]   W .   Ta ngsrira t,  e t  al. ,  "Curren t - m ode  m ult ipha se  sinusoidal  osci ll at or   using  CD TA - base d  a ll pas s  sec ti ons" ,  In t.   J.  El e ct ron.   Comm u.   ( AE U) ,   vol. 6 3,   pp .   616 - 622 ,   2009.     [16]   W .   Jaikl a ,   et   a l. ,  "H igh  outpu t - i m peda nce   cur re nt - m ode  m ult iph ase   sinusoida l  o scil lato r  b ase d  o n  CDTA - al lp ass  fil ters " ,  Int .   Journal  of   Elec tronics ,   vol. 97, no. 7,  pp.     811 - 826,   20 10.     [17]   D.R.   Bhaskar ,   e t  al . ,  " El e ct roni ca l l y - Controlled   Curre nt - m ode  sec ond  orde r   Si nusoidal   Os ci l lators  Us ing  MO - OTAs   and  Grou nded  Cap ac i tors " ,  Circuits and  S yste ms ,  vol .   2 ,   n o.   1 ,   pp .   65 - 73 ,   2011.     [18]   P.  Prom m ee ,   an d  K.  Dejh an,  " An  int egr abl e   e l ec tron ic - con troll ed  quadr at ur e  si nusoidal   osc il l ator  using  CMOS   oper ational t r ansc onductanc e   am pli fier " ,  In t. J our nal  of   elec tronics ,  vol.   89 ,   no.   5,   pp.   365 - 379 ,   20 02.   [19]   S.  Siripongde e,   et   al. ,  "Elect ron i ca l l y   Cont rollabl e  Curre nt - Mode  Multi phase   Sinu soidal   Os ci llator   for  Biom edi ca l  Ti ss ue  Mea sure m ent   Sy st ems " ,  Inte rnat ional   Jo urnal  of  Bi oscience ,   B ioc hemistr y  and  Bi oinf orm ati cs ,   vol .   4,   no.   1,   pp.   57 - 59 ,   2014 .   [20]   S.  Mahe shw ari ,   "V olt age   m ode   four  phase   sin usoidal   gen e ra to r  and  it s  usefu l   ext ensions " ,   A ct i ve   and  pass ive  el e ct ronic   comp onent s .   2013 ,   Ar ti cle  ID   685939,   8  page s,   2013 .     [21]   D.R.   Bhaska r,   et  al. ,  "N ew  SR C O  with  exp li c it   cur ren t - m ode  ou tput   using  t wo  CCs   and  ground ed  c apaci tors " ,   6 th   Inte rna ti ona l  Co nfe ren c e  on   E le c tri c al   and El e ct r onic s E ng ine e rin g  6 - 8  Novem ber   2009,   Bursa ,   Tu r ke y ,   2009 .   [22]   K. K.  Abdall a ,   e t  al. ,  "Configur at ion  for  Realizi ng  a  Curre nt - Mode  Univer sal  Filt e r  and  Dual - Mode  Quadra tur e  SR CO " ,   IET   C ir cui ts,   Devi ce s  an d  S y stems ,   vo l,  6,   no .   3 ,   pp .   159 - 167,   2012 .   [23]   K.  Gurum urth y ,   P.  Nee t a  and   P.  Raj eshwari ,   " New  Rea l izati on  of  Q uadr at ure   Os cillator   using  OTR A " ,   Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ri c al  and  Comput er  Engi n ee ring   ( IJE CE ) ,  vol ,   7 ,   no .   4,   pp.   1815 - 182 2,   2017 .   [24]   A.A.  El - Adaw y ,   et  al. ,  "A   nov el  fully   diffe r ent i a l  cur r ent   conveyor  and  it s  app li c at ions  for   analo g  VLSI" ,  IE EE  Tr ansacti ons on Cir cui ts and   Sys te ms   II: Analog and Digi ta l  Sign al  Proc essing ,   v ol.   47 ,   no .   4 ,   pp .   306 - 313,   2000 .     [25]   S.A.  Mahm oud,   "N ew  Full y - Diff ere nt ia l   CMO S  Sec ond - Gene ra tion  Curre nt  Conv e y er " ,   ETRI  Jou rnal ,   vol .   28,   no .   4,   pp .   495 - 501 ,   2006.     [26]   S.A.  Mahm oud,   "F ully   diff erenti al   CMO S  C CII  base d  on  diffe r en ti a l  diff ere nc e  tra nscon duct or " ,  A n a l o g   I n t e g r a t e d   C i r c u i t s   a n d   S i g n a l   P r o c e s s i n g ,   vol .   50 ,   no.   3 ,   p p .   1 9 5 – 2 0 3 ,   2 0 0 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   50 80   -   50 88   5088   [27]   C. M.  Chang,   et   al. ,  "Curr ent   m ode  single   resist a nce   con trol l ed  o scil lators  using   onl y   ground ed  p assive  elem ent s " ,  El e ct ronics  Le tt e rs ,   vol. 38, no. 3 9,   pp .   1071 - 107 2,   2002 .     [28]   J.  Mohan,   et   al. ,  "M ixe d - m ode  quadr at ur e  oscill at ors  using  singl e  FD CCII " ,  J.   o f  Ac t ive  and  Pa ss iv e  Elec troni c  Dev ices ,   vo l. 2,  227 – 234,   2007 .     [29]   J . W .   Horng,  et   al. ,  "Curr ent   or / and  voltage - m ode  quadr a ture   o scil lators  with  g rounde d  ca p acit ors  and  resistor s  using  single FD CCIIs" ,  WSEA S   Tr ansec ti on  on  c ircui ts and   syste ms ,   vol. 7, no. 3, pp. 129 - 138,   20 08.     [30]   N.  Here ncsa r,   e t  al. ,  "N ew  compac t  VM   four - phase   oscil l at or   emplo y ing  onl y   single   Z - cop y  VD TA  and  al l  grounde d  passiv e  e le m ent s" ,  Ele kt ronika   IR   Elec trote chi n ka ,   vol .   19,   no.   10,   pp.   8 7 - 90,   2013 .     [31]   R.   Sotner,   et   al . ,  "S ec ond - orde r   sim ple   m ult ipha se  oscillat or  us ing  Z - cop y   controlle d - g ai n  vol tag e  diffe r encing   cur ren t   conv e y or " ,  Elek tronik a   IR   Elec trot ec h ink a ,   vol .   20 ,   no .   9 ,   p p.   13 - 18 ,   2014 .   [32]   S.  Mahe shw ari ,   "S inusoid al   ge ner at or  wi th  π/ 4  shifte d  four/ e ight   voltage  ou tput s  emplo y ing   four  grounde d  components  and   two/six  a ct iv e elem ent s" ,  A ct i ve  and  pass iv e elec tronic   compone n ts ,   2014,   7  p age s ,   2014 .   [33]   H.A.  Alz ahe r ,   e t  al . ,  "CM OS   fully   dif fer en tial   sec ond - gen erat ion  cur r en t   con ve y or " ,  El e ct ro n.   Let t . ,   vol .   3 6,   p. p1095 - 1096,   2 000.     [34]   M.C.   Chun,   and   H.P.  Chen,   "S ingl e  FD CCII - base d  tuna bl e  un iv ersa l  voltage - m o de  fil t er " ,  Circu it s  Syste ms   and  Signal   Proce ss in g ,   vol .   24 ,   no .   2 ,   pp.   221 – 227 ,   20 05.   [35]   H. F .   Ham ed  and   A. A.   Kha la f ,   " Diffe ren t ia l   voltage  cur ren t  con ve y or   and   fully  diffe r ent i al  cur ren t  convey or  i n   standa rd  CMO S  te chno log y   for  l ow vol ta ge  ana l og  ci rcu it s a ppl i ca t ions " ,  in  El ectronics,   Circui ts  and  Syste ms ,   12th  IEE E   Inte rnat io nal  Con f ere nce  2005 ,   pag es  1 - 4 ,   2005.   DO I:   10. 1 109/ICE CS . 200 5. 4633384       BIOGR AP H Y   O F  AU TH OR         Kasim   K.  Abdalla   re ceive d  B . Sc.   in  el e ct ri c al   engi ne eri ng  and  M.Sc.  in   Com m unic at ion  Engi ne eri ng  fro m   Univer sit y   o f  Te chnol og y ,   Baghda d,   Ir aq  and  Ph.D.  from   Jam ia   Mill ia   Islamia,   De lhi,  India .   He  h as  bee n  wi th  Depa r tment  of  El e ct ri ca l   Engi n ee ring ,   Engi ne eri n g   Coll ege,  Univer sit y   of  Bab y lon ,   Ira q  since   20 06.   His  rese arch  int ere sts  incl ude  el e ct roni c  comm unic at ions ,   an al og   and   digital signa l   proc essing  and analog  i nte gra te d  ci r cui t   design.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.