Modeling and analysis of nonstationary low-frequency noise in electronic circuit simulation
Elektronik devre simülasyonunda durağan olmayan alçak frekanslı gürültünün modellenmesi ve analizi
- Tez No: 397255
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPER DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Devre simülasyonunda, $1/f$ ve yırtılma gürültüsü gibi alçak frekanslı gürültünün, zamanla değişen öngerilim koşullarında modellenmesi ve analizi uzun süredir açık kalmış bir problemdir. Durağan ya da kiplenmiş durağan istatistiklere sahip, basit modellere dayanan analizlerin hatalı sonuçlar ürettikleri, hem kuramsal hem de deneysel olarak gösterilmiştir. Bu probleme bir çözüm öneriyor ve alçak frekanslı gürültü için yeni bir hesaplamalı modelleme ve analiz sistemi sunuyoruz. Bu sistemin temelini, yarı iletkenlerin atomik kafes yapılarındaki bozuklukların yarattığı rassal faaliyetlerin matematiksel bir tarifi oluşturmaktadır. Gürültü modelimizin marifetleri çift katmanlıdır: Öncelikle, bütünüyle durağan olmayan yapıdadır. Zamanla değişen istatistiklere sahip ve devre değişkenlerine yakın şekilde bağlı rassal süreçleri, stokastik olarak doğru biçimde temsil edebilir. İkinci olarak, gürültü modelinin matematiksel yapısı, iyice anlaşılmış, Monte Carlo olmayan gürültü analizi yöntemlerinin kullanımına olanak sağlamaktadır. Bu yöntemler, Monte Carlo karşılıklarına oranla kat be kat daha hızlıdırlar. Alçak frekanslı gürültü modelimizi, stokastik kimyasal kinetik hakkındaki geniş yazından yararlanarak, Markov zincirleri ve stokastik diferansiyel denklemler teorilerine dayanan bir matematiksel temel üzerine kuruyoruz. Modelleme yöntemimizin stokastik özelliklerini detaylandıran bir izahat sunuyor ve stokastik olarak doğru simülasyon algoritmaları geliştiriyoruz. Bu algoritmaları yeni bir devre simülasyonu aracı içinde gerçekliyor ve yöntemlerimizin doğruluğunu titiz simülasyonlar ile sabitliyoruz. Eski modellerin alçak frekanslı gürültünün etkilerini yanlış kestirdikleri devreleri ve çalışma koşullarını inceliyor ve bu etkilerin, önerdiğimiz yeni modelleme ve analiz sistemiyle nasıl doğru olarak simüle edilebileceklerini gösteriyoruz.
Özet (Çeviri)
Modeling and analysis of low-frequency noise, such as 1/f and burst noise, under time-varying bias conditions is a long-standing open problem in circuit simulation. It has been shown, both in theory and experimentally, that analyses based on simplistic noise models with stationary or modulated stationary statistics produce erroneous results. We offer a solution to this problem and present a new computational modeling and analysis framework for low-frequency noise. This framework is based on a mathematical description of the random activity that is caused by the defects located in the atomic lattice structures of semiconductors. The merits of our noise model are two-fold: First, it is fully nonstationary. It can represent noise processes with time-varying statistics that are tightly coupled to the circuit variables in a stochastically correct manner. Second, its mathematical structure allows the utilization of well-established, non Monte Carlo noise analysis techniques which are orders of magnitude faster than their Monte Carlo counterparts. We develop our low-frequency noise modeling and analysis techniques by building on a mathematical foundation based on the theory of Markov chains and the theory of stochastic differential equations aided by the extensive literature on modeling and simulation of stochastic chemical kinetics. We present a detailed explication of our modeling method with regard to its stochastic properties and develop carefully crafted circuit simulation algorithms that are stochastically correct. We implement these algorithms in a new circuit simulation tool and establish the correctness of our methods via rigorous simulations. We examine circuits and operating conditions where the legacy noise model mispredicts the effects of low-frequency noise and demonstrate how these effects can be correctly simulated using the new noise modeling and analysis framework we propose.
Benzer Tezler
- Düşük bir hızlarında konuşma kodlama ve uygulamaları
Low bit rate speech coding and applications
TARIK AŞKIN
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GÜNSEL DURUSOY
- Hybridization of probabilistic graphical models and metaheuristics for handling dynamism and uncertainty
Değişimin ve belirsizliğin ele alınması için olasılıksal çizgesel biçelerin ve sezgi-üstlerinin melezleştirilmesi
GÖNÜL ULUDAĞ
Doktora
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ŞİMA UYAR
- Lifelong learning for auditory scene analysis
İşitsel sahne analizi için hayat boyu öğrenme
BARIŞ BAYRAM
Doktora
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN İNCE
- Spectral analysis of heart rate variability during exercise electrocardiography
Egzersiz elektrokardiyografi sırasında kalp hızı değişiminin izgel analizi
DENİZ SABUNCUOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. Y. ZİYA İDER
- Bir benzinli motorun türbülanslı akış alanlarının incelenmesi
The Investigation of the turblent flow fields in the motored S.1. engine
AHMET ERDİL
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT