Geri Dön

Design of 180 nm CMOD LC oscillator for space applications

Uzay uygulamaları için 180 nm CMOS LC salınıcı tasarımı

  1. Tez No: 609853
  2. Yazar: YASEMİN UZUN
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA BERKE YELTEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 85

Özet

Uzay uygulamaları literatürdeki en güncel çalışılan alanlardan biridir. Radyasyon etkileri ve kriyojenik koşullar sebebiyle, uzay ortamında çalışması için tasarlanacak elektronik devrelerin, oda koşullarından farklı özel tasarım ihtiyacı oluşur. Ancak, sınırlı kullanımı olan bir uygulama alanı olması, yarıiletken üretici firmalar tarafından sağlanan, ve elektronik elemanların oda koşulları dolayları için sağlanan modellerinin tasarımlar için yetersiz olmasına sebep olmaktadır. Bu sebeple, uzaya gönderilecek devrelerde kullanılacak elektronik elemanların kriyojenik ve radyasyon şartlarına özel tasarımlarının yapılması öncelikle, bu şartlardaki çalışma koşullarının modellenmesi ve modellerin tasarımlar ile değerlendirilmesi ile sağlanabilecektir. 20 yıldan uzun süredir, yarıiletken elemanların fiziksel davranışları, kriyojenik veya radyasyon altındaki davranışları çalışılıyor olmasına rağmen, özellikle CMOS elemanlarla tasarlanan devrelerin bu koşullardaki performansları hakkında yapılmış çalışmaların sayısı azdır. CMOS elemanlar üretilebilirlik ve masrafları göz önünde bulundurulduğunda en çok tercih edilen elektronik elemanlardandır. Uzay uygulamalarında, alıcı verici blok yapılar içinde yüksek frekansta haberleşme sağlanırken, devre içindende işleme kolaylığı açısından düşük frekansa çevirme ihtiyacı duyulur ve alıcı verici bloklarda bir referans işaret üreticisi kullanılması ihtiyacını oluşur. Kullanımda duyulacak ihtiyaç ve literatürdeki çalışma eksikliği göz önünde bulundurulduğunda, CMOS elemanlar kullanılarak tasarlanan bir referans üretici LC VCO tasarımı, uzay uygulamaları için araştırılması gerekli bir konu olarak öne çıkmıştır. Standard koşullar için hazırlanan modellerle LC VCO tasarımı yapılmış, uzay şartlarındaki çalışma performansı görülmek istenmiş ve tasarım önlemleri değerlendirilerek uzay şartlarına rağmen istenen performansı sağlaması hedeflenmiştir. Tasarım önlemleri, literatürden öğrenilen kriyojenik koşulların ve radyasyonun yarıiletken eleman üzerindeki etkileri öngörülerek çalışılmıştır. Standard koşullar için modellenen elemanlarla tasarlanan VCO'nun, kriyojenik ve radyasyon için SERGIO takımı tarafından modellemesi yapılmış transistörler ile de benzetimleri yapılmıştır. Sonuçlar, tasarımların kriyojenik ve radyasyon altındaki davranışların tahmin edilebilirliği açısından karşılaştırılmış ve gelecek çalışmalara yön gösterici olması hedeflenmiştir.

Özet (Çeviri)

Space applications are one of the trending topics in the literature. Due to radiation effects and the cryogenic temperature conditions, electronic devices, which are designed for the space environment, requires unique design concerns. We refer total dose and single event radiations when we talk on space radiation and low than 100 K temperatures when we refer cryogenic conditions in space applications. Since these conditions are crucial for limited applications, FABs only provide models, which are not sufficient to design circuits for space applications, around room temperature. For this reason, components of electronic devices which will be used in space applications must be modelled under radiation effects and the cryogenic temperature at the beginning. Although semiconductor phsysics has been studied for more than 20 years there are still limited number of studies, which discuss the CMOS-based circuit behavior under radiation and cryogenic conditions. The availability and the cost make CMOS devices more attractive for circuit design. In space applications, while high- frequency communication is provided between the transmitter and reciever block structures, there is a need to convert the signal to a low frequency for ease of processing within the circuit. This need resulted with the usage of a reference signal generator in tranciever blocks. When we consider the need and the gap in the literature, a CMOS LC VCO design for space applications is come to the forward as a need of research point. The satellite communication band is given between 3 GHz and 30 GHz. In this range, 4 – 8 GHz is named Communication Band (C – Band) and defined as the first satellite communication band by ITU. Although some interference problems due to the other application allocation in the adjacents, C – Band is an excellent choice for signal attenuation and fading with its longer wavelength in entire satellite frequencies. A research on CMOS LC VCO is done at C-Band for this work at the same time with the literature. The literature review is done first, then a design for LC VCO is conducted with some design precautions according to the literature knowledge on changes in the device. Then the standard design is simulated again with the modeled changes of devices under the cryogenic and radiation conditions. The results are compared and discussed to give an idea for future works.

Benzer Tezler

  1. Düşük güçlü analog-dijital çevirici tasarımı

    Design of a low power analog-digital converter

    BURÇ COŞKUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN KAHRAMAN

  2. A high linearity s-band cryogenic low noise amplifier using 180 nm CMOS technology for space applications

    Uzay uygulamaları için 180 nm CMOS teknolojisiyle gerçeklenmiş yüksek doğrusallı kriyojenik s-bant düşük gürültülü kuvvetlendirici

    ALİCAN ÇAĞLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA BERKE YELTEN

  3. Design of low power continuous time σ − ∆ analog to digital converters

    Düşük güçlü ve gerçek zamanlı analog-sayısal σ − ∆ dönüştürücü tasarımı

    SİNA PARSNEJAD

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. GÜNHAN DÜNDAR

  4. Differential K-band vector modulator ic design at 180 NM CMOS SOI process

    180 NM CMOS SOI prosesinde farksal K-band vektör modülatör entegre devre tasarımı

    ÖMER FEVZİ GÜNGÖR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HATİCE ÖZLEM AYDIN ÇİVİ

    DR. FATİH KOÇER

  5. Design of 180nm CMOS impulse radio ultra wideband transmitter for biomedical imaging

    Biyomedikal görüntüleme için 180nm CMOS ultra geniş bantlı darbe radyo verici tasarımı

    SEMİH RAMAZANOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. GÜNHAN DÜNDAR

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OKAN ZAFER BATUR