Yüksek dereceli doğrusal olmayan yeni nesil devre elemanlarının tasarımı ve devre uygulamaları
Design and circuit applications of high-order nonlinear new generation circuit elements
- Tez No: 1019363
- Danışmanlar: PROF. DR. FIRAT KAÇAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Modern elektronik sistemlerin ve doğrusal olmayan devre uygulamalarının temel yapıtaşı olan bellekli devre elemanlarının modellenmesi ve donanıma aktarılması büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, devre elemanlarını sınıflandırmak ve yüksek mertebeli elemanların elde edilmesini sağlamak amacıyla özgün bir“Yörüngesel Devre Elemanı Tablosu”önerilmiştir. Önerilen yörüngesel modelden elde edilen sentezleme yöntemi kullanılarak bir memristör akım modeli oluşturulmuştur. Bu teorik model, TSMC 0,35 µm CMOS teknolojisinde simetrik ve kaskod OTA mimarileriyle tasarlanan yüzen yapılı memristör taklit devrelerine aktarılmıştır. Bu memristör devrelerinin performansı, doğrusal olmayan dinamiklere karşı aşırı duyarlı olan Chua osilatörüne entegre edilerek test edilmiştir. Literatürdeki hantal mutatör tabanlı tasarımların aksine, tasarlanan taklit devreleri sırasıyla 14 ve 26 adet gibi düşük transistör sayısı ve yaklaşık 1 mW güç tüketimi ile yüksek verimlilik sunmuştur. OTA kuyruk akımının kontrol edilmesiyle memristans değerinin, fiziksel bileşen değiştirilmeden elektronik olarak ayarlanabildiği doğrulanmıştır. Osilatör testlerinde, simetrik yapının düşük çıkış empedansı nedeniyle hafif yüklenme etkileri yaşadığı, kaskod yapının ise yüksek çıkış direnciyle çok daha geniş bir faz alanında kararlı çalıştığı tespit edilmiştir. Her iki tasarım da yörünge çöküşü yaşamadan literatürle uyumlu çift çeker faz portreleri ve sürekli geniş bantlı frekans spektrumlarını başarıyla üretmiştir. Elde edilen bulgular, önerilen modelin ve taklit devrelerinin analog sinyal işleme, doğrusal olmayan dinamik sistemler, nöromorfik hesaplama ve yeni nesil donanım mimarileri için esnek, verimli ve güvenilir bir altyapı sunduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Modeling and hardware implementation of memory circuit elements, which are the fundamental building blocks of modern electronic systems and nonlinear circuit applications, are of great importance. In this study, a novel“Orbital Circuit Element Table”is proposed to classify circuit elements and enable the synthesis of higher-order elements. Using the synthesis method derived from the proposed orbital model, a memristor current model was generated. This theoretical model was transferred to floating memristor emulator circuits designed with symmetric and cascode OTA architectures using TSMC 0.35 µm CMOS technology. The performance of these memristor circuits was tested by integrating them into Chua's oscillator, which is highly sensitive to nonlinear dynamics. Unlike bulky mutator-based designs in the literature, the designed emulator circuits offered high efficiency with low transistor counts of 14 and 26, respectively, and a power consumption of approximately 1 mW. It was verified that the memristance value could be tuned electronically without changing physical components by controlling the OTA tail current. In the oscillator tests, it was determined that the symmetric structure experienced slight loading effects due to its low output impedance, whereas the cascode structure operated stably in a much wider phase space owing to its high output resistance. Both designs successfully produced double-scroll phase portraits consistent with the literature and continuous broadband frequency spectra without experiencing orbit collapse. The obtained findings demonstrate that the proposed model and emulator circuits provide a flexible, efficient, and reliable infrastructure for analog signal processing, nonlinear dynamic systems, neuromorphic computing, and next-generation hardware architectures.
Benzer Tezler
- GaN based high efficiency class AB power amplifier design for sub-6GHz 5G transmitter systems
6GHz altı 5G verici sistemleri için GaN tabalı yüksek verimliliğe sahip AB sınıfı güç kuvvetlendiricisi tasarımı
KUDRET ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BERKE YELTEN
- Design of fractional order circuits based on CMOS OTA
CMOS OTA ile kesir dereceli devrelerin tasarımı
VAHID REZAZADEHSHABILOUYOLIYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL SERDAR ÖZOĞUZ
- Modelling and state of charge estimation of lithium-ion batteries
Lityum bazlı batarya hücrelerininmodelleme ve şarj durumu tahmini
MANİ KAZIMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Parametric investigation of a piezoelectric tuned dynamic vibration absorber
Piezoelektrik ayarlı dinamik titreşim sönümleyicinin parametrik incelenmesi
HADİ ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN
- Design of a highly efficient and linear driver power amplifier for 5G applications
5G uygulamaları için yüksek verimli ve dogrusal sürücü güç kuvvetlendiricisi tasarımı
YUSUF DENİZ TANDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BERKE YELTEN