Yüksek kazanç ve düşük güç tüketimli transempedans yükselteç tasarımı
High-gain and low-power transimpedance amplifier design
- Tez No: 1011089
- Danışmanlar: PROF. DR. TUĞBA SELCEN NAVRUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde LİDAR tabanlı algılama sistemlerinde kullanılan elektronik devreler oldukça hassas ve karmaşık yapılara sahiptir. Bu yapılarda doğru sinyal işleme gerçekleştirebilmek için özellikle ön uç devrelerin performansını belirleyen transempedans yükselteçlerinin dikkatle tasarlanması gerekmektedir. Bu çalışmada, modern LİDAR sistemlerinde kullanılmak üzere özgün bir TIA mimarisi geliştirilmiştir. Tasarlanan devre, fotodiyot tarafından üretilen zayıf akım sinyalini yüksek doğrulukla gerilime dönüştürmektedir ve bu dönüştürme işleminde kararlılık, düşük gürültü ve güç verimliliği temel tasarım kriterleri olarak ele alınmaktadır. Çalışmada, kaskot ortak geçit yapısı temel alınmış; kazanç artırmak için diferansiyel bir yükselteç eklenmiş ve çıkış empedansını düşürmek amacıyla kaynak izleyici kullanılmıştır. Devrenin kararlı çalışması için kapasitif geri besleme uygulanmış ve tüm tasarım adımları Cadence 180 nm teknolojisi kullanılarak test edilmiştir. Sistem, elde edilen tasarım parametrelerine göre 81,3 dBΩ transempedans kazancı ve 2 MHz bant genişliği sunmaktadır. Ayrıca devrenin güç tüketiminin düşük seviyelerde tutulması sayesinde yapı, taşınabilir ve enerji sınırlı LİDAR platformlarına uygun bir hâle gelmiştir. Simülasyonlardan elde edilen performans verileri, bilgisayar ortamında grafiksel olarak görüntülenebilmekte ve devre parametreleri istenildiğinde kolaylıkla değiştirilebilmektedir. Bu özellik, tasarımın hem araştırma hem de eğitim amacıyla kullanılabilirliğini artırmaktadır. Geliştirilen TIA mimarisi, modern LİDAR uygulamalarında gerekli olan hassas sinyal işleme gereksinimlerini karşılayabilecek nitelikte olup, ilerleyen çalışmalarda fiziksel gerçekleştirme ve yüksek bant genişliğine yönelik optimizasyonlara temel oluşturacak bir yapı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Modern LiDAR-based sensing systems, the electronic front-end circuits exhibit highly sensitive and complex structures. Achieving reliable signal processing requires careful design of the transimpedance amplifiers that determine the overall performance of these systems. In this study, a custom transimpedance amplifier (TIA) architecture was developed for use in contemporary LiDAR applications. The proposed circuit converts the weak current generated by the photodiode into a voltage signal with high accuracy, while stability, low Noise, and power efficiency were adopted as the primary design criteria. The design is based on a cascode CG TIA structure; a differential amplifier stage was added to increase the gain, and a source follower was included to reduce the output impedance. Capacitive feedback was applied to ensure stable operation. All design steps were simulated using Cadence 180 nm technology. According to the obtained performance results, the system provides a transimpedance gain of 81,3 dBΩ and a bandwidth of 2 MHz. In addition, the low power consumption makes the architecture suitable for portable and energy-constrained LiDAR platforms. The simulation results can be visualized graphically on a computer, and circuit parameters can be adjusted easily when required. This flexibility enhances the usability of the design for both research and educational purposes.The developed TIA architecture meets the sensitive signal-processing requirements of modern LiDAR receivers and provides a solid foundation for future work involving physical implementation and bandwidth optimization.
Benzer Tezler
- Voltage controlled oscillator based low supply voltage microbolometer readout circuit
Gerilim kontrollü salıngaç tabanlı düşük kaynak gerilimli mikrobolometre okuma devresi
MEHMET ALİ GÜLDEN
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENVER ÇAVUŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTAN ZENCİR
- LiDAR uygulamaları için entegre devre tasarımı
Integrated circuit design for LiDAR applications
EYMEN SÜLEYMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MESUT ATASOYU
- A low-power capacitive integrated CMOS readout circuitry for high performance MEMS accelerometers
Yüksek performanslı MEMS ivmeölçerler için düşük güç tüketimli kapasitif tümleşik CMOS okuma devresi
OSMAN SAMET İNCEDERE
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Low-power low-noise highly programmable digital accelerometer readout for high performance MEMS accelerometers
Yüksek performanslı MEMS ivmeölçerler için düşük güç tüketimli düşük gürültülü kapsamlı programlanabilir okuma sistemi tasarımı
BERK ENGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- A low-power analog-to-digital converter integrated circuit for data acquisition applications
Sinyal alma uygulamaları için düşük güç tüketimli analog-sayısal çevirici tümleşik devresi
SERHAT KOÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN