A comparative study on analytical modelling of bondwiresfor power amplifier design applications
Güç yükselteç tasarım uygulamaları için bağ tellerinin analitik modellerinin karşılaştırılması
- Tez No: 912090
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CEMAL DURGUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bağ teli (bond-wire) modellemesi, devre performansını optimize etmek için kritik bir öneme sahiptir. Bu tez, geometriye ve frekansa bağlı özellikleri, örneğin endüktans, direnç ve toprak düzlemine olan kapasitansı dikkate alan sekiz analitik modeli değerlendirmektedir. DC direnci ve endüktansı ile başlayan analiz, sırasıyla frekans etkileri ve kapasitansı da içerecek şekilde genişletilmiş ve topraklama etkilerini ele alan modellerle sonuçlanmıştır. Her modelin yığılmış eleman değerleri, analitik hesaplamalar ve ANSYS-Q3D sonuçlarıyla doğrulanmış ve endüktans ve direnç için %5'in, kapasitans için ise %15'in altında hatalar elde edilmiştir. En kapsamlı modeller olan Model-3 (DC direnci, endüktans, karşılıklı endüktans ve kapasitansı içeren) ve Model-6 (frekans ve topraklama etkilerini de içeren) ayrıca HFSS simülasyonlarıyla doğrulanmıştır. Model karmaşıklığı arttıkça, özellikle yüksek frekanslarda, HFSS ile uyum artmıştır. Model-6, özellikle bir çip transistörü ile başka bir alt tabaka arasındaki bağlantılar için güç amplifikatörlerinde bağ teli analizi için uygun bulunmuştur. 8-11 GHz MMIC güç amplifikatörü (çıkış gücü: 43 dBm) ile entegre edilen model, dört farklı konfigürasyonda değerlendirilmiştir: iki farklı uzunlukta tek telli durum ve kısa ile uzun tellere sahip iki çift telli durum. Tek telli durumlar için, Model-6'nın HFSS ile karşılaştırıldığında çıkış gücünde en fazla 0,4 dB fark gösterdiği, kazanç ve güç-ekleme verimliliği (PAE) farklılıklarının ise sırasıyla 0,4 dB ve %5'in altında olduğu görülmüştür. Çift telli durumlarda, azalan endüktans, tel empedansını 50 ohm'a yaklaştırmış ve çıkış gücünde 0,3 dB'nin altında, kazanç ve PAE'de sırasıyla 0,2 dB ve %4 farkla sonuçlanmıştır. MATLAB'de uygulanan model, hızlı tahminler ve bağ teli etkileri üzerine içgörüler sunarak, verimli optimizasyon ve iteratif tasarım süreçlerini mümkün kılmıştır. Bu yaklaşım, zaman alıcı 3D simülasyonlara kıyasla önemli avantajlar sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Accurate modeling of bond-wires is crucial for optimizing circuit performance. This thesis evaluates eight analytical models considering geometry- and frequency-dependent characteristics, such as inductance, resistance, and capacitance to the ground plane. Starting with DC resistance and inductance, frequency effects and capacitance are sequentially included, culminating in models addressing grounding effects. Lumped element values from each model were validated against analytical calculations and ANSYS-Q3D results, achieving errors below 5% for inductance and resistance and under 15% for capacitance. The comprehensive models, Model-3 (accounting for DC resistance, inductance, mutual inductance, and capacitance) and Model-6 (including frequency and grounding effects), were further validated against HFSS simulations. As complexity increased, the models aligned more closely with HFSS, particularly at higher frequencies. Model-6 proved suitable for bond-wire analysis in power amplifiers, specifically for connections between a die transistor and another substrate. It was integrated with an 8-11 GHz MMIC PA (output power: 43 dBm) and evaluated in four configurations: two single-wire cases of varying lengths and two double-wire cases with shorter and longer wires. For single-wire cases, Model-6 showed a maximum discrepancy of 0.4 dB in output power compared to HFSS, with gain and power-added efficiency (PAE) differences below 0.4 dB and 5%, respectively. Double-wire configurations, with reduced inductance, achieved impedance closer to 50 ohms, yielding output power differences under 0.3 dB and gain and PAE deviations of 0.2 dB and 4%. Implemented in MATLAB, the model enabled rapid predictions and iterative design optimization, outperforming time-intensive 3D simulations. These results highlight Model-6's efficacy in analyzing and optimizing bond-wire effects in RF power amplifiers.
Benzer Tezler
- Origami tabanlı eklem tasarımı ve tasarımın nümerik ve deneysel analizi
Numerical and experimental analysis of A novel origami robotics based hinge design
BÜŞRA DALKILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- The processes of paleo-environmental changes, their impacts on the northwest shore of the sea of marmara at the beginning of the holocene, and its effects on the early neolithic settlements
Holosen'in başlangıcında paleoçevresel değişim süreçleri, bu süreçlerin marmara denizi'nin kuzeybatı kıyısı üzerindeki etkileri ve erken neolitik yerleşimler üzerindeki yansımaları
BEDEL ESMA EMRE
Doktora
İngilizce
2025
Coğrafyaİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT ARIKAN
PROF. DR. EROL SARI
- Modelling-control of shimmy oscillations in aircraft landing gear and application design
Uçak iniş takımlarında shimmy titreşiminin modellenmesi kontrolü ve uygulama tasarımı
KEMAL OKUYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN
- Parabolik oluk tipi güneş kolektörünün analizi ve yararlı ısı tahmini için hibrit bir makine öğrenmesi çerçevesi: Yığınlanmış aşırı öğrenme makinesi-rastgele orman (SELM-RF)modelleri ile tahminlenmesi
Analysis of parabolic trough solar collectors and a hybrid machine learning framework for useful heat gain prediction: stacked extreme learning machine-random forest (SELM-RF)
FERİT SEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolŞırnak ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RASIM ÇEKİK
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN KIRTEPE
- Rulmanlarda sürünme riskinin deneysel olarak incelenmesi ve rulman tasarım parametrelerinin sürünme üzerine etkisinin analizi
Experimental investigation of creep risk on bearings and analysis of bearing design parameters for creep
AHMET HAKAN BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN