Search

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu çalışmada DTMOS yaklaşımı çok düşük besleme gerilimlerinde çalışan çok düşük güç tüketimli devrelere başarıyla uygulanmıştır. Tasarlanan devreler arasında OTA, OP-AMP, CCII gibi analog aktif yapı blokları, çarpma devresi, sadece-MOS yapılar gibi devreler bulunmaktadır. Tasarlanan devreler SPICE benzetimleri ile doğrulanmıştır. İleri yönde gövde kutuplamaya bağlı olarak DTMOS transistorun yapısından kaynaklanan, efektif olarak düşük eşik gerilimli çalışma özelliği nedeniyle, çok düşük güç tüketimli ve çok düşük gerilimli devrelerde DTMOS yaklaşımının geçerli bir alternatif olduğu bu çalışmayla gösterilmiştir. DTMOS yaklaşımının geniş bir alanda çeşitlilik gösteren analog devre yapılarında çok düşük besleme gerilimlerinde bile kabul edilebilir bir performansla kullanılabileceği bulunmuştur., In this study, DTMOS approach to the design of ultra low-voltage and ultra low-power analog circuits, has been successfully applied to the circuits ranging from EEG filtering circuits, speech processing filters in hearing aids, multipliers, analog active building blocks: OTA, OP-AMP, CCII to MOS-only circuits. The proposed circuits are verified with SPICE simulations. It is found that in designing ultra low-voltage, ultra low-power analog circuits, DTMOS approach is a viable alternative due to its inherent characteristic of effective low threshold voltage behaviour under forward body bias. This approach can be applied to several analog application subjects with acceptable performance under even ultra low supply voltages., Doktora, PhD

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu çalışmada, Normalleştirilmiş Kazanç Fonksiyonu (NGF: Normalized Gain Function) olarak adlandırılan yeni bir yöntem kullanılarak genişband mikrodalga yükselteç tasarımı yapılmaktadır. NGF yöntemi, literatürde çok iyi tanınan SRFT (Simplified Real Frequency Technique) yarı-analitik nümerik yöntemi ile birleştirilerek kullanılmakta, yükselteç giriş/çıkış empedans uyum devre fonksiyonları ve devreleri elde edilmektedir. Türeve-dayalı optimizasyon algoritmaları yerine fminsearch arama algoritması kullanılarak yakınsaması daima garanti edilebilir ve gerçeklenebilir empedans fonksiyonları elde edilebilmektedir. fminsearch optimizasyonuna dayalı NGF yöntemi ile SGA (Sloping Gain Amplifier) tasarımı yapılmaktadır. Tezde, bu türden bir eğik kazançlı genişband SGA yükselteç önerilmesinin nedeni SGA türü yükseltecin aynı bandda çalışan düz kazançlı genişband FGA (flat gain amplifier) yükselteç ile karşılaştırıldığında; gerek a) ortalama verimliliğinin daha yüksek, gerekse b) ?hiçbir geribesleme devresi kullanmaksızın? düşük giriş/çıkış/iç yansıma katsayılarına sahip olmasıdır. Bunun aksine, bir FGA?nın giriş ve çıkış yansıma katsayısı değerlerinin düşük elde edilebilmesi; ancak ve ancak kullanılan aktif elemana bir geribesleme uygulanması ile mümkündür. Tezde; SGA türü yükseltecin geniş bir çalışma bandında eğik bir kazanç şekline sahip olmasının, bu tür yükseltecin ?hiçbir geribeslemeye ihtiyaç duymaksızın? daha yüksek ortalama verim ve düşük giriş/çıkış/iç yansımalarına sahip bir yükselteç olarak kullanılabileceği gösterilmektedir. Ayrıca, SGA türü yükselteçlerin özellikle X bandı gibi çok yüksek frekanslarda FGA türü yükselteçlere göre daha verimli oldukları hesaplanmıştır. Bu anlamda, günümüzde halen çok sayıda dar bandlı PA (Power Amplifier) kullanmak zorunda olan tüm taşınabilir kablosuz ekipmanların (örneğin 0.8-5.2 GHz aralığında çalışan çok standardlı çok modlu cep telefonları) sadece bir adet genişbandlı SGA türü bir mikrodalga yükselteçle donatılması, esnek SDR (Yazılım Radyo, Software Defined Radio) teknolojilerine uygunluk açısından büyük önem arzetmektedir. SGA yükselteçleri geleneksel negatif geribeslemeli ve dengeli yükselteçlere göre tasarımı daha kolay, daha ucuz, daha hafif devreleri olanaklı kılmaktadır. Giriş/çıkış yansımalarını azaltmak üzere LRA (Least Reflection Approach) ve BRA (Balanced Reflection Approach) yaklaşımları önerilmekte ve kullanılmaktadır. Ayrıca, SGA türü yükseltecin genlik ve faz cevabına uygun olarak SDR birimi üzerinde Genlik ve Faz Sayısal Ön-Düzeltme Birimi (AP-DPD: Amplitude and Phase Predistortion Unit) önerilmektedir., In this work, wideband microwave amplifier designs are done using a novel methodology we call as ?NGF (Normalized Gain Function)?. NGF method is used in combination with SRFT (Simplified Real Frequency Technique) semi-analytic method, which is a very well-known numerical solver in the literature, and eventually impedance functions and corresponding circuits of input/output matching networks are obtained. Rather than using gradient-based optimization algorithms, search algorithms such as fminsearch are used to obtain optimizations which are always convergent and gives realizable immitance functions. With fminsearch-based NGF, SGA (Sloping Gain Amplifier) design can be done. The thesis proposes such a wideband SGA kind amplifier design because of its a) higher average efficiency compared to a wideband FGA (flat gain amplifier) operating in the same band and b) low input/output/internal reflectances without using any feedback network. On the contrary, it is well-known that an FGA could have low input/output reflectances if and only if it is constructed with an active device around which a feedback network is placed. In the thesis, it has been shown that having of sloping gain shape along a wide frequency band of operation makes an SGA more efficient and low (input/output) reflective without using any feedback. Calculations have showed that SGA has higher efficiency than FGA especially at very high frequencies such as X band. It is rather important to realize the output stage of a traditional mobile phone with only one such a wideband SGA instead of using a large number of narrow band amplifiers. Such wideband single SGA output topology is also very suitable to the flexible SDR (Software Defined Radio) technologies. SGA design approach allows us to obtain easier, cheaper, lighter mobile equipment than negative amplifier and balanced amplifier approaches. Furthermore, novel LRA (Least Reflection Approach) and BRA (Balanced Reflection Approach) are proposed to reduce the input/output reflections. Moreover, a unit, AP-DPD (Amplitude and Phase Predistortion), is proposed to be placed into the SDR in accordance with the amplitude and phase response of the SGA., Doktora, PhD

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Hayatımızın her alanının vazgeçilmezi olan elektronik düzenlerin tasarımı temel olarak sayısal devre tasarımı ve analog devre tasarımı olarak iki grupta incelenir. Sayısal devrelerin kullanımı analog devrelere kıyasla gün geçtikçe daha da artmaktadır. İnsanın ve kainatın yaratılışı gereği analog işaret işleyen devre ve sistemler kaçınılmazdır. Bu kaçınılmazlığın sebebi evrende var olan tüm varlıkların ve insanın duyularının analog işaretleri algılayabilmeleridir. Bu da bize sayısal sistem ve devrelerin yaygınlığının artmasına rağmen analog işaret işlemenin ve analog işaret işleyen devre ve sistemlerin tasarlanmasının kaçınılmaz olduğunu göstermektedir. Analog işaret işleyen sistemler çalışma prensibi bakımından gerilim modlu veya akım modlu devreler olarak iki ana grupta incelenebilir. Gerilim modlu devrelerde giriş işareti ve çıkış işareti gerilimdir. Akım modlu devrelerde ise giriş işareti ve çıkış işareti akımdır. Akım modlu çalışma denilince devrede sadece akım bağıntılarının var olduğu akla gelmemelidir. Elbetteki akım modlu devrelerde gerilim, gerilim modlu devrelerde de ise akımdan söz edilebilir. Temel olarak akım modlu devrelerde işaret akım ile taşındığı için düşük empedanslı düğümler vardır. Düşük empedanaslı düğümler zaman sabitini küçülttüğü için işaret daha hızlı taşınabilmektedir. Temel olarak bu sebepden dolayı akım modlu devreler gerilim modlu devrelere kıyasla daha yüksek bir performans ile çalışmaktadır. Bu çalışmadaki tasarımlar akım modlu uygulamalar ile test edilmiştir. Transistorun keşfedilmesiyle elektronik devrelerin tasarlanması kolaylaşmış bir o kadar da elektronik devrelerin boyutu küçülmüştür. 2013 yılı itibariyle 20nm geçit uzunluğunda CMOS üretimi yapılabilmektedir. Ancak sayısal devre tasarımında kolaylıkla kullanılabilen küçük boyutlu tüm devre teknolojileri analog devre tasarımlarında yaygın olarak kullanılamamaktadır. Bunun temel sebebi düşük besleme gerilimleri ile çalışan küçük boyutlu MOS transistorlar ile tasarlanan analog işlem bloklarında besleme gerilimi bütün transistorların doymada çalışmasına olanak sağlamamasıdır. Oysa analog işaret işleyen devrelerde bütün transistorların doymada çalışması gerekmektedir. Bu sebeple mevcut analog işlem bloklarının yeniden düzenlenilerek küçük boyutlu teknolojilere uygun hale getirimesi gerekmektedir. Biz çalışmalarımızda 0.18µm AMS parametrelerinden yararlanarak benzetimlerimizi gerçekleştirdik. Çalışmada temel olarak yakın zamanda önerilmiş analog işlem blokları olan ZC-CDTA (Z kopyalı akım farkı alan geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi) ve ZC-CDBA (Z kopyalı akım farkı alan tamponlanmış kuvvetlendirici) ve ZC-CG-CDBA (Z kopyalı kazancı kontrol edilebilir akım farkı alan tamponlanmış kuvvetlendirici) elemanları için CMOS iç yapısı önerildi ve önerilen iç yapılar uygulama devreleri ile test edildi. ZC-CDTA, ZC-CDBA ve ZC-CG-CDBA aktif elemanları CDTA (akım farkı alan geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi) ve CDBA (akım farkı alan tamponlanmış kuvvetlendirici) yapılarından geliştirilmişlerdir ve CDTA ile CDBA’nın evrenselliğini artırmaktadırlar. Önerilen ZC-CDTA, ZC-CDBA ve ZC-CG-CDBA analog işlem bloklarının yapısını oluşturan CDU (farksal akım bloğu), CCIII (üçüncü nesil akım taşıyıcı), ECCII (elektronik olarak kontrol edilebilen ikinci nesil akım taşıyıcı), OTA (geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi) ve gerilim tamponunun başarımları CADENCE ortamında denemiş ve başarımları çalışmanın ikinci kısmında sunulmuştur. ZC-CDTA, ZC-CDBA ve ZC-CG-CDBA’nın giriş katı akım farkı alan blokdan oluşur. Bu kısımda iki farklı akım farkı alan CMOS iç yapı ve başarımları verildi. OTA yapısı olarak kullanılan yüzen akım kaynağı ZC-CDTA’nın çıkış katında, gerilim tamponu ZC-CDBA ve ZC-CG-CDBA’nın çıkış katında kullanıldı. ZC-CDTA, ZC-CDBA ve ZC-CG-CDBA analog işlem bloklarının yapısındaki Z kopyayı elde etmek için Alain Fabre tarafından önerilen CCIII (üçüncü nesil akım taşıyıcı) kullanılmıştır. ECCII ise akım kazancını kontrol etmek için kullanıldı. Üçüncü kısımda ise negatif ve pozitif geribeslemeden bahsedilmiştir. Pozitif ve negatif geri beslemenin giriş direncine etkisi incelenmiştir. İdealde giriş direnci sıfır olan bu elemanların giriş direnci pozitif geri besleme yardımıyla ideale yakın azaltıldı. Tasarlanan uygulama devrelerini daha küçük değerli dirençler ile gerçekleyerek daha az alan kaplayan tüm devre yapılarının tasarlanabilmesine olanak sağlanmış oldu. Bu kısımda ikinci kısımda verilen akım farkı alan bloklar ile pozitif geri besleme ile gerçeklenen CMOS yapıların başarımları kıyaslandı. Çalışmanın dördüncü bölümünde analog alt bloklar bir araya getirilerek ZC-CDTA, ZC-CDBA ve ZC-CG-CDBA analog işlem bloklarının yapısı oluşturulmuştur. Çalışmanın beşinci bölümde ZC-CDBA ve ZC-CDTA CMOS yapılarının serimi verişmiştir. Bu kısımda ZC-CDBA CMOS gerçeklemesinde Z akımını kopyalamak için üçüncü nesil akım taşıyıcı yerine klasik akım aynası kullanılmıştır. Çalışmanın son kısmında uygulama devreleri ile yeni analog işlem bloklarının başarımı test edimiştir. ZC-CDTA (Z kopyalı akım farkı alan geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi) ile iki tane ikinci derecede süzgeç yapısının ardarda bağlanılmasıyla dördüncü derece süzgeç yapısı elde edilmiştir. ZC-CDBA (Z kopyalı akım farkı alan tamponlanmış kuvvetlendirici) CMOS iç yapısı performansı ikinci derece KHN süzgeç yapısı ile test edilmiştir. Yine ZC-CDBA CMOS iç yapısı elektronik olarak kontrol edilebilen ikinci nesil akım taşıyıcı yardımıyla ZC-CG-CDBA (Z kopyalı kazancı kontrol edilebilir akım farkı alan tamponlanmış kuvvetlendirici) yapısına dönüştürülmüştür. ZC-CDBA için tasarlanan ikinci derece KHN süzgeç yapısı ZC-CG-CDBA ile tekrar gerçeklenmiştir. Bu şekilde kutuplama akımı ile kesim frekansı değişebilen frekans atik süzgeç yapısı elde edilmiştir. Aynı kısımda ZC-CG-CDBA ile elde edilen frekans atik süzgeç yapısının eksik yönleri değerlendirilmiştir. Son bir uygulama olarak ZC-CDTA ikinci derece süzgeç yapısı geri besleme kullanılarak frekans atik süzgeç yapısına dönüştürülmüştür. Alain Fabre ve ekibi tarafından önerilen gerilim modlu geri besleme yapısı akım modlu yapıya dönüştürülmüştür. Akım modlu olarak tasalanan kurgulanabilir süzgeç yapısı merkez frekansı ECCII yardımıyla akım ile kontrol edilebilmektedir. Tasarlanan frekans atik süzgeç yapılarının kavramsal radyo, şifreli haberleşme, geniş kapsamlı konumlandırma sistemleri gibi uygulama alanlarında kullanılabileceği öngörülmüştür. Tasarım kütüphanesi tarafından önerilen tüm testler ve benzetim setleri serim sırasında ve serim sonrası benzetimlerde uygulanmıştır. Önerilen yapıların analog tasarımcılar için alternatif oluşturacağı düşünülmektedir., The design of electronics which are indispensable for every area of our lives, are mainly studied in two groups as analog circuit design, digital circuit design. The use of digital circuits compared to analog circuits is increasing day by day. Due to the creation of man and the universe, analog signal processing circuits and systems is inevitable. This is the reason inevitability of all beings in the universe and the human senses are analog signals. This inevitability shows us analog signal processing and analog signal processing circuits and systems are unavoidable despite the increase in the prevalence of digital systems and circuits. Analog signal processing systems can examine in two main groups as voltage-mode or current-mode circuits, in terms of operating principles. The voltage-mode circuits input signal and the output signal is voltage. The input signal and the output signal is current in current mode circuits. Current-mode circuits work with a better performance compared to voltage-mode circuits. Designs of this study have tested with current-mode applications. The design of electronic circuits facilitated with the discovery of the transistors. Nowadays, the sizes of electronic circuits are much smaller. CMOS 20nm gate length production can do as of 2013. However, the small size integrated circuit technologies that can be used to easily digital circuit design are not widely available in analog circuit design. The main reason for this; power supply which is designed analog processing blocks with small sized MOS transistors working with low supply voltages, not provide to run all the transistors in saturation mode. However, all of the analog signal processing circuit transistors must work in saturation mode. For this reason, the existing analog signal processing building blocks adapted to small size technologies. These work simulations performed with 0.18μm AMS parameters. In this work, the CMOS internal structure is proposed for ZC-CDTA (Z-Copy Current Differencing Transconductance Amplifier), ZC-CDBA (Z-Copy Current Differencing Buffered Amplifier) and ZC-CG-CDBA (Z-Copy Controlled Gain Current Differencing Buffered Amplifier) which recently recommended as analog building blocks. Input stage of the ZC-CDTA, ZC-CDBA and the ZC-CG-CDBA consist of current differencing unit. Different current differencing unit CMOS structures are used in the current study. Ideally, these elements of ZC-CDTA, ZC-CDBA and ZC-CG-CDBA input resistance were reduced with the help of positive feedback structure close to ideal. Designed application circuits by exploiting with a smaller value resistors allow the design of integrated circuit structures occupying less area. COA (current operational amplifier), CCIII (third generation current conveyor), ECCII (electronically controllable second generation current conveyor), OTA (operational transconductance amplifier) and voltage buffer which form the structure of proposed ZC-CDTA, ZC-CDBA and ZC-CG-CDBA analog building blocks performances tested in CADENCE and the performances of this sub-circuits was presented in the first chapter of the current study. In the second chapter of the thesis, negative and positive feedbacks were discussed. The effect of positive and negative feedback to the input resistance were also examined. The structure of the ZC-CDTA, ZC-CDBA and ZC-CG-CDBA are proposed by putting together the analog sub-circuits in the third chapter of the current study. The CCIII (third generation current conveyor) recommended by Alain Fabre was used to obtain Z copy which being in the structure of ZC-CDTA, ZC-CDBA and ZC-CG-CDBA., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu çalışmada, gerilim modlu devrelere kıyasla sahip oldukları üstün yanlarından yararlanılarak akım modlu devrelerden ikinci kuşak akım kontrollü akım taşıyıcı yapılarının tasarımı ve örnek devrelerin uygulamalarının 28nm CMOS prosesinde gerçeklemeleri yapılmıştır. Çalışmaya öncelikle karmaşıklaşan haberleşme ihtiyacının meydana getirdiği sorunlar incelenerek başlanmıştır. Yeni standartlara uygun ve haberleşme alanında var olan problemlere çözüm öneren yapıların incelemesi yapılmış ve önerilecek devre yapısının sağlaması gereken özellikler belirlenmiştir. Hedeflenen özelliklerin belirlenmesinin ardından tasarımı yapılacak akım kontrollü akım taşıyıcı yapıları teorik incelemeleri ile verilmiş ve karakteristik özellikleri gözlenmiştir. Daha sonra tasarımı yapılan devre yapılarının uygulamaları olarak frekans atik filtre yapısı ile çok modlu filtre yapısı gerçeklenmiş ve benzetim sonuçları gözlenmiştir. Son olarak elde edilen yapıların serim çizimleri gerçeklenmiş ve sonuçlara etkileri gözlenmiştir. Tasarımı yapılan devreler 28nm prosesinde gerçeklenen ve önerilen aktif filtreler olması açısından önemlidir., In this study, due to their advantages over voltage mode circuits, a current mode circuit second generation current controlled current conveyors design and their applications in 28nm CMOS process realized. Initial effort was put on the investigation of current problems in communication environment and standards. With repect to literature studies and investigations, specification of the circuit to be designed defined to provide alternative sollutions. Following to this, theoretic investigations of the circuits are investigated and their characteristics are examined with the simulations. After the design of current mode circuits, frequency agile filter implementation and multi response filter implementations are selected as the application part of this study. Filter structures are realized and their characteristics observed. As the last step of this work, layout and post layout phases are executed and effects of these steps are obtained. The designed circuits and their filter applications are important since they are the first implementations in 28nm CMOS process and they provide alternative solutions to multi mode, multi response communication standards., Yüksek Lisans, M.Sc.

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu doktora tez çalışmasında dördüncü temel devre elemanı olarak öne sürülen memristörün analog devre uygulamaları kapsamında memristör temelli filtreler, zamanlayıcılar, kaotik devreler, Duffing osilatörleri ile CMOS temelli memristör gerçeklemeleri üzerine analiz, tasarım ve benzetimler gerçekleştirilmiştir. Memristörün doyma durumunun, kutuplama yönünün filtre davranışına etkisi ve katacağı olanaklar incelenmiştir. Memristör temelli filtrelerde ortaya çıkan harmonik bozulma incelenmiş, memristörün klasik dirençli yapıya oranla devreye getirdiği ilave bozulmaları azaltmak için yöntemler önerilmiştir. İlk incelemeler, dinamik modeller temel alınarak numerik benzetimler yoluyla yapılmıştır. Memristör temelli filtrelerin doğrusal olmayan yapıları ve analitik olarak çözülemez bağıntıları için Maclaurin açılımı ve perturbasyon teorisi kullanılarak yaklaşık analitik modeller ortaya konmuştur. Memristör temelli band-geçiren filtre ile bir EEG işareti filtreleme uygulaması sunulmuştur. Memristör temelli bir zamanlayıcı uygulaması gerçekleştirilmiştir. Memristörün doğrusal sürüklenme hızı temelli modeli kullanılarak ters paralel bağlı iki memristör ile kübik memristör modeli elde edilebildiği Maclaurin açılımı ile gösterilmiştir. Oluşturulan ters paralel bağlı yapı ile Chua devresinde kaotik dinamiğin elde edildiği gösterilmiştir. Memristör temelli Duffing osilatörü gerçeklemesi üzerine iki tasarım sunulmuştur. Kübik tanımlı akı kontrollü memristör bağıntısından yola çıkılarak yük kontrollü kübik tanım bağıntısı elde edilmiştir. Memristörün CMOS gerçeklemesine ilişkin tasarımlar sunulmuştur. İlk yapı DDCC temelli CMOS bloklarla oluşturulmuştur. Bu yapı aynı zamanda tümüyle CMOS yapıda bir kaotik devre oluşturacak şekilde tasarlanmış, bu kaotik devre ile memristör temelli kaotik haberleşme uygulaması gerçekleştirilmiştir. İkinci yapı DTMOS temelli çok düşük gerilimli ve güç tüketimli işlemsel kuvvetlendirici ve çarpıcı yapıları temelli oluşturulmuştur. Elde edilen sonuçlar ve gerçekleştirilen tüm benzetimler ile sunulan analizlerin; tasarımların ve metodolojinin doğruluğu ve başarımı ortaya konmuştur., In the dissertation, analog applications of the fourth fundamental circuit element memristor; analog filters, timers, chaotic circuits, Duffing oscillators with memristors and CMOS schemes for memristors are analyzed, designed and simulated. Some properties of the memristor on filters, such as memristive switching and the polarity of memristor on filter waveforms and total harmonic distortion are examined by using various models of memristor. Some of these filters are unsolvable analytically and to solve them Maclaurin expansion and perturbation theory have been used for the first time. It is shown that the filter components such as gain and quality factor can be adjusted using the memristor. Memristor-based band-pass filter is used for processing real EEG data. A memristor-based timer circuit is proposed. Two anti-parallel connected titanium dioxide memristors are used to implement almost cubic charge-flux characteristic by using Maclaurin expansion and they have been used in the Chua’s circuit to demonstrate their application in a chaos circuit. Two kind of memristor-based Duffing oscillator topologies are designed. Cubic polynomial assumption for charge controlled memristor is also obtained by using flux controlled definition. CMOS based implementations for memristor are presented. Implementation for memristor and chaotic behavior are obtained by using fully CMOS DDCC based circuit. Based on this design, a secure communication application is presented. An ultra low-voltage ultra low-power DTMOS-based design for memristor is proposed. The design is composed of ultra low-voltage, ultra low-power operational amplifier and multiplier. Results obtained and SPICE simulations performed verify accuracy and performance of the design and methodology., Doktora, PhD

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu çalışmada, geniş bantlı güç kuvvetlendiricilerin tasarımına yönelik yeni ve basit yaklaşımlarda bulunulmuştur. Tez kapsamında önerilen ve 0.35µm SiGe HBT, 0.25µm GaAs PHEMT ve ayrık GaN HEMT teknolojilerini kullanan dört ayrı kuvvetlendirici tümdevresi üretilerek test edilmiş ve ayrıca ayrık bir tasarımın başarımı benzetim ortamında gösterilmiştir. İlk olarak, klasik dağılmış parametreli kuvvetlendirici yapısında transistör sayısının bire indirgendiği ve giriş hattının korunup kayıplı bir şekilde kullanıldığı çekirdek bir hücre elde edilmiştir. Bu hücrenin çıkış hattı SiGe tasarımlarda klasik yük doğrusuna uydurularak ve çıkış sonlandırma empedansı kaldırılarak kullanılmıştır. Transistörde seri-seri geribeslemesi uygulanarak da bant genişliği bir dekatın üstüne çıkarılmıştır. Aynı hücreyi kullanan kaskat bir yapı da, çıkış katının paralellendiği bir durumda yeniden oluşturulmuş ve aynı bant aralığında gücün arttırılabildiği gösterilmiştir. Çalışmaların ikinci kısmında ise, yük taraması yöntemine dayalı grafik tabanlı bir empedans uydurma tekniği GaAs MMIC teknolojisinde gerçekleştirilen bir güç kuvvetlendiricisinde kullanılmıştır. Ardından, gene aynı teknolojide kaskat bir tasarım, büyük işaret büyüklüklerini kullanacak şekilde sistematik bir yöntemle önerilerek, tasarımın başarısı üretilen tümdevrede gösterilmiştir. Ayrıca, MMIC devrelerde kullanılmak üzere geniş bantlı bir RFC de tek ucu kısa devre edilmiş iletim hattı kullanılarak önerilmiştir. Son kısımda ise, ayrık GaN HEMT transistörün kılıf kökenli parazitiklerini karşılayan basit bir yapı, çıkıştaki empedans uydurma problemini görece düşük-Q değerli bir uydurma problemine indirgemiştir. Tasarıma ilişkin benzetim sonuçları, literatürde önerilen diğer devrelerle karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Sonuç olarak bu çalışmada, geniş bantlı güç kuvvetlendirici tasarımında kullanılacak şekilde; basitleştirilmiş topolojik yaklaşımları ve eleman sayısı azaltılmış çıkış katlarını sistemli ve kolay tasarlayan, iyileştirmeler ve yöntemler önerilmiştir. Bu yöntemlerdeki başarı, karmaşık ve zorlu tasarım süreci gerektiren diğer yaklaşımların ulaştığı sonuçlarla kıyaslanır mertebededir., In this study, some simple design techniques and approaches are proposed to design efficient wideband power amplifiers. Four different IC designs are fabricated in 0.35µm SiGe HBT and 0.25µm GaAs PHEMT technologies and GaN HEMT design is simulated in discrete package to show performance of the designs. Firstly, the number of devices in the classical distributed amplifier is reduced to only a single transistor where the input artificial-line is conserved and modified as lossy. This core design removes the terminating impedance at the output and uses load-line technique to implement output line elements in SiGe technology. By this way, the output power and the efficiency are improved. Series-series feedback is applied to transistor, which widens the frequency up to a decade bandwidth. Another amplifier is also designed as the cascaded version of the proposed core, where the input driver core feeds two another identical cores, which are in parallel configuration and their outputs are combined together to increase the output power by twofold. In the second phase of study, by switching to GaAs PHEMT, a new load-pull based graphical technique is proposed to design simple networks, which fulfil matching purpose over wideband. Additionally, a cascaded version of the GaAs design is proposed as the new design strategy, which offers a complete systematic to design both driver and power stages. In the last phase of the work, a systematic technique based on a susceptance minimizing concept is presented. By this way, a simplified output design could be obtained to relax computer aided optimizations. To sum up, this thesis study proposes some design techniques and modifications, which simplifies both the design procedures and circuit complexities. In this respect, output power and the efficiency is improved with the help of simple and reduced number of matching elements, in which both substrate and parasitic loss effects are compensated., Doktora, PhD

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Günümüz elektroniğinde her ne kadar sayısal uygulamalar ön plana çıkmış gibi gözükse de analog yapılar da önemini sürdürmektedir. Bunun başlıca nedeni doğadaki işaretlerin analog olması ve analog devrelerin dış dünya ile sayısal devreler arasında bir köprü oluşturmasıdır. Bu nedenle analog ve sayısal devreler birlikte kullanılarak günümüzün elektronik cihazları üretilmekte, yüksek başarımlı sayısal devrelerle uyum sağlayabilecek analog devrelerin tasarımı büyük önem kazanmaktadır. Bu tezde de analog devre tasarımında FGMOS transistor kullanılmasının getirdiği olanaklar üzerinde çalışılmıştır. Tezde, FGMOS transistorlar kullanarak, topolojisi daha basit hale getirilmiş, işaret işlemenin basitleştirildiği ve efektif eşik geriliminin uygun çalışma bölgesine göre ötelenmesi ile daha geniş bir giriş işareti aralığı için kutuplanan analog devre blokları tasarlanmıştır. FGMOS transistorların aritmetik işlemleri gerçekleştirmede getirdiği basitlik sayesinde kullanılan transistor sayısı azalmış, aynı zamanda yine FGMOS fark kuvvetlendirici yapısının lineerliği iyileştirme özelliği sayesinde giriş işareti salınımı artmış ve gerilim izleme özelliği de iyileşmiştir., In recent years, digital signal processing has progressively supplanted analog signal processing in chip design. This is due to it having lower development costs, better precision performance and dynamic range, as well as being easier to test. The role of analog circuits has been mostly restricted to electronic applications of interfacing digital systems to the external world. Nevertheless, when precise computation of numbers is not required (as is the case in systems designed for perception of a continuously changing environment), and massively parallel collective processing of signals is needed, low precision analog VLSI (very large scale integration) has proven to be more convenient than digital in terms of cost, size and/or power consumption. In recent years mixed signal application-specific integrated circuits (ASICs) have become increasingly popular. The cooperative coexistence of analog and digital circuits is very beneficial since they compensate for each other’s weaknesses. Hence, although in many aspects digital electronics is superior, in reality it requires a symbiotic relationship with analog. In this thesis, analog circuit blocks are designed with reduced circuit complexity, simplified signal processing and biasing point in the most appropriate operating region for a wider range of input signals by using FGMOS transistors. By using FGMOS transistors both the input stage of the circuit providing the arithmetic calculations gets simpler also the linearity range and voltage following characteristics are improved due to the properties of FGMOS differential amplifier., Doktora, PhD

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007, Bu çalışmada, 4 adet CMOS akım modlu işlemsel kuvvetlendirici (COA) yapısı sunulmuştur. Literatürdeki diğer benzer COA yapılarıyla karşılaştırıldığında, önerilen herbir COA’nın birtakım üstünlükleri vardır. COA’ların giriş dirençlerini düşürmek amacıyla pozitif geribesleme tabanlı yeni bir yöntem kullanılmıştır. Bu yöntem önerilen 4 COA yapısının 3’ünde kullanılmıştır. Benzetimler SPICE programı ile yapılmıştır. 0.35μm n-kuyulu CMOS teknolojisi kullanılmış ve tranzistorlar BSIM3v3 ile modellenmiştir. NMOS ve PMOS tranzistorler için eşik gerilimleri sırasıyla 0.5 V ve -0.7 V , besleme gerilimleri ise ±1.5 V dur. Benzetim sonuçlarına göre, önerilen ilk COA yapısının kazanç bandgenişliği çarpımı çok yüksektir, 200 Mhz’in üzerindedir. Yeni bir AB sınıfı giriş katının kullanıldığı ikinci COA yapısı ise yüksek CMRR, 113 dB, sağlamaktadır. Tamamen farksal üçüncü COA yapısında giriş ve çıkış empedanslarını iyileştirmek için yeni yöntemler kullanılmıştır. Son larak, yüksek hızda çalışan tamamen farksal dördüncü COA devresi çok yüksek çıkış direnci, 6.1 GΩ, sağlamaktadır. Uygulama devresi olarak ikinci derecen COA tabanlı süzgeçler tasarlanmıştır. Bu önerilen 4 süzgeçden biri gerilim modunda diğerleri ise akım modunda çalışmaktadır. Süzgeçlerin benzetim sonuçları önerilen COA yapılarının yüksek doğrulukta çalıştığının kanıtıdır., In this study, 4 CMOS implementations of current mode operational amplifier (COA) are presented. Each of these COA’s has some sufficient advantages compared to the similar COA circuits in the literature. To achieve very low input resistance, a new technique based on a positive feedback is proposed. This method is used in 3 of the 4 proposed COA’s. Simulations are performed with SPICE using the BSIM3v3 model parameters of an 0.35μm n-well CMOS process. Transistor threshold voltages are 0.5 V for NMOS and -0.7 V for PMOS. COA’s are operated under ±1.5 V voltage supplies. Results of simulations exhibit that first COA exhibits very high gain-bandwidth product exceeding 200 MHz, second COA has 113 dB CMRR with novel class AB input stage, third one is fully differential with input-output impedance improvements, finally the fourth proposed fully differential COA provides high drive capability and very high output resistance, 6.1 GΩ. As application examples, novel COA-based 2nd order filters are presented. Among these 4 proposed filters, one is operated in voltage mode and others are operated in current mode. Simulation results of the filters are the evidences of accuracy of the proposed COA’s., Yüksek Lisans, M.Sc.

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007, (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007, Bu tez çalışması, karesel işlemlerde kullanılan MOS translineer çevrimli devrelerde hatanın azaltılmasına yönelik önerilen yöntem ve bu yöntemin kullanıldığı temel yapılar ile bu yapıların uygulamalarını içerir. Çalışmada MOS translineer çevrimle kurulmuş devrelerin çıkış akım fonksiyonlarında, MOS tranzistor ikincil etkileri nedeniyle oluşan hataların azaltılmasına ilişkin bir yöntem önerilmiş ve önerilen yöntem kullanılarak karekök alıcı, kare alıcı/bölücü ve çarpıcı/bölücü gibi temel yapılar tasarlanmıştır. Önerilen bu temel yapılarla karekök bölgede çalışan süzgeçler, geçişiletkenliği elemanları, analog modülatör ve frekans katlayıcı devre uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda bu devreler, klasik yapılarla da kurulmuş ve karşılaştırmalı analizler gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemin uygulanmasıyla, karesel işlemlerde kullanılan MTL çevrim devrelerinin çıkış fonksiyonunda oluşan hatalar azaltılabilecek ve bu tür devrelerde küçük boyutlu MOS tranzistor kullanımı da mümkün olacaktır. Ayrıca, önerilen yöntemle kurulan devreler kırmık üzerinde emsallerine göre çok daha az yer kaplayacak ve böylece yüksek frekanslarda çalışmaya olanak yaratılabilecektir. Bunun yanında, önerilen devrelerin çıkış akım fonksiyonlarında, kontrol gerilimi ile değişim yapmak mümkündür. Bu da tasarımcıya elektronik olarak ayarlanabilir, doğruluğu artırılmış MTL devreleri gerçekleme olanağı vermektedir. Yapılan tüm analizler, SPICE benzetim programı kullanılarak 0.35μm TSMC LEVEL 3 CMOS parametreleri ile gerçekleştirilmiştir., This thesis includes the proposed method used in square calculations for reducing the errors in MOS translinear loop circuit, the main structures and applications which this method used in. In this study, a method to reduce the errors generated by the second order effects in the output current function of the MOS translinear loop circuit is proposed, also square-root circuit, squarer/divider and multiplier/divider circuit designed using this method. Analog building blocks such as square root domain filters, transconductance circuits, analog modulator and frequency doubler circuit designed using proposed main structures in this thesis. Also the application circuits were designed with conventional structures and their comparing analyses were done. By using this method, the output function errors in the MTL circuits used in square calculations can be reduced and the small sized MOS transistors can also be used in these types of circuits. Furthermore, the proposed method enables the circuits to be designed need smaller chip size than their counterparts. Thus they may be operated at much higher frequencies. Moreover, the output current function of the proposed circuits can be controlled by a control voltage. This gives an opportunity to the designer to create high-precision electronically tunable MTL circuits. All of the analyses were performed using TSMC 0.35μm. LEVEL 3 CMOS process parameters with SPICE simulator., Doktora, PhD

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007, Bu çalışmada, dört uçlu yüzen nulör – FTFN elemanına ilişkin yeni tümleştirilebilir CMOS iç yapıları çok yüksek geçiş iletkenlikleri elde edilecek şekilde tasarlanmış ve devrelere ilişkin başarım özellikleri SPICE benzetim ortamında gösterilmiştir. Gene FTFN elemanına yönelik yeni uygulama yapıları da ele alınarak; birinci dereceden tüm geçiren süzgeç yapısı gerçek ölçme sonuçlarıyla beraber tanıtılmış, topraklanmış endüktans ve kapasite çarpma devreleri birlikte aynı topolojik yaklaşımda elde edilmiştir. Üçüncü dereceden yüksek geçiren Chebyshev tipi bir süzgeç yapısında da önerilen topraklanmış endüktans yapısı için başarım gösterilmiştir. Bitişik devre dönüşümü kullanılarak gerilim modlu dördüncü dereceden tek aktif elemanlı alçak geçiren bir süzgeç yapısı elde edilmiş ve ayrıca video bandı uygulamaları için dördüncü deceden alçak geçiren eliptik tipi bir süzgeç yapısı akım modlu olarak FTFN elemanı kullanılarak gerçekleştirilmiş ve yapılara ilişkin başarımlar gösterilmiştir., In this study, new integrated CMOS four terminal floating nullor – FTFN structures have been proposed with their very high transconductance parameters. Performances of the proposed circuits have been tested with the SPICE simulation program. Moreover, some aplication circuits using FTFNs have also been proposed in this thesis. A first order all pass filter with the simulations and experimentally measured results, a grounded inductance simulation and a capacitor multiplier in the same circuit topology have been proposed. There is also a third order high pass Chebyshev filter realisation using the proposed grounded inductance simulation with a given performance success. By using the adjoint network transformation method, a voltage mode fourth order low pass filter with a single operational amplifier is transformed into the current mode equivalent using FTFN as the active element. There is also a FTFN based current-mode fourth-order low-pass elliptic filter realization for the video band applications with the successfully simulated results., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Akım modlu işaret işleme günümüzün modern devrelerinin geniş band genişliği, geniş dinamik aralığı gibi ihtiyaçlarını başarıyla karşıladıklarından gerilim modlu devrelere iyi birer alternatif olmaktadırlar. Bu yüzden çok sayıda akım modu yaklaşımını izleyen devreler önerilmekte ve gerilim modlu alternatiflerine göre üstün yanları gösterilmektedir. Farksal akımlı geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi (CDTA) son zamanlarda önerilmiş olan akım modlu uygulamalara uygun bir aktif bloktur. Uygun bir şekilde kullanıldığında etkin devre çözümleri sağlamaktadır. Bu çalışmada farksal akımlı geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi için yeni CMOS devreler önerilmiştir. Bu devrelerin avantajları ve dezavantajları tartışılmıştır. Önerilen devreler çeşitli uygulama devrelerinde kullanılmıştır. Buna ek olarak CDTA elemanını aktif blok olarak içeren yeni uygulama devreleri de önerilmiştir. Önerilen devrelerin başarımlarını göstermek amacıyla SPICE benzetimleri yapılmıştır. Elde edilen benzetimler ile teorik sonuçların birbiriyle yakından uyumlu olduğu görülmüştür., Current-mode signal processing has become a very good alternative to voltage-mode one, which successfully fulfills large bandwidth and wide dynamic range requirements of modern circuits. Therefore, many circuits following “the current mode approach” have been proposed and their advantages over voltage-mode counter parts have been demonstrated. Current differencing transconductance amplifier (CDTA) is a recently reported active building block which is suitable for current-mode applications. It leads to efficient circuit solutions if it is used properly. In this study, new CMOS realizations of the Current Differencing Transconductance Amplifier are given. Advantages and disadvantages of these circuits are discussed. Proposed circuits are used in several application circuits. Moreover, new application circuits including CDTA as active block are proposed. To demonstrate the performance of proposed circuits, SPICE simulations are carried out. Simulation results are found in close agreement with theoretical results., Yüksek Lisans, M.Sc.

150

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2004, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2004, Bu çalışmada, beş adet yeni CMOS diferansiyel fark akım taşıyıcı (DDCC)/diferansiyel gerilim akım taşıyıcı (DVCC) tasarımı önerilmiştir. Bu yapıların tasarımında, elemanların düşük/yüksek giriş/çıkış empedanslı olmaları, DC özelliklerinin, uçlar arasındaki akım/gerilim izleme yeteneğinin ve uç gerilim/akım-frekans cevabının iyi düzeyde bulunması ve geniş bir lineerliğe sahip olmaları hedef alınmıştır. Bunun yanı sıra, DDCC/DVCC tabanlı yeni uygulama devreleri bu çalışmada önerilmiştir. Bu devreler, gerilim-, akım-, diferansiyel gerilim- ve geçiş iletkenliği-modlarında çalışan devreleri içermektedir. Önerilen devreler, birinci ve ikinci dereceden kanonik tümgeçiren filtreler, tek bir adet aktif eleman üzerine kurulan ikinci dereceden filtreler, çok fonksiyonlu ikinci dereceden filtreler ve bir dijital-analog dönüştürücü devresi gibi uygulama devrelerinden oluşmaktadır. Aktif ve pasif elemanlarının daha az kullanılması, mümkün olduğu kadar topraklı pasif elemanların seçilmesi, katların ardı ardına bağlanmasını sağlayacak şekilde gerilim/akım giriş/çıkış uçlarının (yüksek yada düşük empedanslı çıkışlarının) belirlenmesi önerilen devrelerin genel tasarım kavramında yer almaktadır., In this study, five novel complementary metal oxide silicon (CMOS) differential difference current conveyor (DDCC)/differential voltage current conveyor (DVCC) circuits are proposed. The goal of the design of these structures is achieving low/high input/output impedances, suitable DC characteristics, good tracking between terminal currents/voltages, good frequency responses of the terminal currents/voltages and wide linearity for the structures. SPICE simulation results show that the proposed CMOS DDCC/DVCC circuits are suitable for CMOS VLSI technologies. Furthermore, new application circuits are proposed. These application circuits operate in voltage-, current-, differential voltage- and transadmittance-modes. The circuits include first- and second-order canonical allpass filters, single active element based second-order filters, multifunction biquadratic filters and a digital to analog converter circuit. The main designing concepts are using minimum active and passive elements, using grounded passive elements as far as possible and taking the voltage/current inputs/outputs through such terminals, which makes easy cascading between the same or different stages., Doktora, PhD

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2002, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2002, Bu çalışmanın amacı sıcak taşıyıcılar nedeniyle tümdevre elemanı olan p-MOSFET ve n-MOSFET’lerde oluşan parametre yorulmaların analog uygulamalarına uygun modellenmesidir. Bu güne kadar sıcak taşıyıcıların oluşumu ve modellenmesi üzerinde çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Fakat, bu araştırmaların tamamına yakını dijital uygulamaları için yapılmıştır. Analog uygulamalar dijital uygulamalarına göre bir çok noktada farklılıklar göstermektedir. Analog uygulamalardaki güvenirlik tespitlerinin analog devre değişkenleri olan kanal uzunluğu, çalışma noktası ve devre topolojisi dikkate alınarak yapılması gerekmektedir. Sıcak taşıyıcıların etki ettikleri parametreler dijital ve analog uygulamaları için tamamen farklıdır. Çalışmada önerilen modeller, parametre uydurma modelin ve ID model ile ifade edilen modelin üstünlüklerinin bir araya toplanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Önerilen modeller, yorulmaya neden olan fiziksel mekanizmayı ampirik bir ifade olarak MOSFET model denklemlerin doğru yerine eklemekle oluşmaktadır. Ampirik ifadeyi MOSFET model denklemlerin doğru yerine eklemekle ID model kadar kullanımı basitleştirilmiş olmaktadır. Ayrıca, ampirik ifade doğrudan yorulmuş ve yorulmamış elemanlardan elde edilmiş olduğundan parametre uydurma modeli kadar yüksek doğruluktadır. Önerdiğimiz modellerin bir diğer önemli özelliği, elemanın ömrünü gerçek çalışma ortamına uygun tahmin edebilmesidir. Bu önemli bir özelliktir, çünkü daha önce geliştirilen yorulma modelleri bu tür bir özelliğe sahip değillerdir. Önerdiğimiz modeller sıcak taşıyıcı yorulma modelini ve ömür tahmin etme modelini, analog uygulamalarına uygun olarak, tek bir model olarak geliştirilmiştir. Geliştirilen modellerin simülasyon sonuçları, ölçüm sonuçları ile doğrulanmaktadır., The focus of this study is the modeling of parameter degradation reliability of p-MOS and n-MOS transistors due to the hot-carriers under analog operation. A lot of efforts have been devoted to study the mechanisms due to the hot-carrier and modeling the device degradation due to these effects. However, these modelings are often performed on digital applications. Analog applications differ from digital ones by a number of points. Analog circuit reliability prediction has to take analog circuit design variables such as channel length, biasing conditions, and circuit topography into consideration. The proposed models combines the advantages of the parameter fitting method and the so-called ID model. The essence of the model is the translation of the physical mechanisms leading to degradation into the MOSFET model equations correct place via an empirical description. Because of the correct place of the empirical description in the MOSFET model equations the parameter extraction will be as simple as that of the so-called ID model. The empirical description was found from different degradations and fresh devices, so the accuracy is as high as that of the parameter fitting method. Another important feature of the proposed models is the prediction of the device lifetime at real life. This is an important feature because most of the developed degradation models are not able to predict the device lifetime. The proposed model includes a hot-carrier degradation model and a lifetime prediction model as a single model suitable for analog applications. The accuracy of the presented models has been verified with experimental data., Doktora, PhD

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2002, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2002, Analog çarpma devreleri işaret işleme sistemlerinin anahtar elemanlarından biridir.Dört bölgeli analog çarpma devrelerinin gerçekleştirilmesi için bir çok teknik vardır. Bunların biride doyma bölgesinde çalışan MOS tranzistorun karesel davranışına dayalı yöntemdir. Bu tür devrelerin lineerliğini etkileyen birçok ikinci dereceden etkiler vardır. Mobilite azalması, tranzistorun karesel davranışına bağlı çalışan çarpma devrelerinin lineeritesini bozan en önemli etkilerden biridir. Literatürde tranzistorun karesel davranışına dayanarak çalışan birçok çarpma devresi olmasına rağmen mobilite azalması etkisinden kaynaklanan nonlineerliği azaltmak için hiç bir özel önlem alınmamıştır.Bu tezde MOS tranzistorun karesel davranışını etkileyen mobilite azalması etkisini azaltmak üzere yöntemler önerilmiştir. Bu yöntemler analog çarpma devrelerine uygulanarak yeni düşük distorsiyonlu çarpma devreleri elde edilmiştir.Bu metodlarla sağlanan avantajlar computer simulasyonlarıyla gösterilmiştir. Sonuçlar önerilen metodların distorsiyonu azaltmakta etkili olduğunu göstermiştir. Ayrıca önerilen yöntemler devrenin distorsiyonunu dışarıdan ayarlayabilme imkanını vermektedir. Bu nedenle bu devreler IC tasarımında yeni olanaklar sunacaklardır, Analog multipliers are the key elements of signal processing circuits. There are several techniques of implementing four quadrant multipliers including techniques based on square-law characteristic of the MOS transistor operating in the saturation region. Several second order effects influencing the linearity of multiplier circuits are reported in the literature. Mobility degradation is the most important factor which degrades the linearity of this kind multipliers. Althought there are several analog multiplier circuits based on square-law characteristic of MOS transistor, no special precaution has taken to reduce the nonlinearity due to the mobility degradation. In this thesis new methods has been proposed for reducing the mobility degradation effect on square-law characteristic of the MOS transistor. And these methods have been applied to analog multipliers to form new low distortion multiplier circuits.The advantages provided by the new methods have been demonstrated by computer simulations. The results indicate that the proposed methods are affective in reducing the distortion. The proposed methods also allow tuning of the the circuit while in operation for minimum the distortion. Therefore, the proposed will provide new possibilities in analog IC design., Doktora, PhD

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2001, Bu çalışmanın ana fikri, son yıllarda akım-modlu devrelere olan ilgi giderek artmaktadır. Bu ilginin nedenleri, akım-modlu devrelerin gerilim-modlu devrelere göre daha büyük bant genişliği, yükselme eğimi, değişim aralığı, daha basit devre yapısı ve düşük tüketimi sağlamasından kaynaklanmaktadır. Öte yandan akım kontrollu akım taşıyıcılar (CCCII) akım-modlu devre tasarımında son zamanlarada çok popüler hale gelmiştir. Kontrollu akım taşıyıcı kullanılarak akım-modlu devrelerin parametreleri ve frekans bölgesi geniş bir değişim aralığında elektronik olarak ayarlanabilme imkanı sağlamaktadır. Klasik akım aynası ve karışık geçişlineerlikli çevrimle gerçeklenen klasik akım taşıyıcı devrelerinin düşük giriş direci, düşük çıkış direnci ve klasik akım aynasının akım iletme doğruluğunun düşük olması baz alınmıştır. Bu bağlamada gerek bipolar gerekse CMOS klasik kontrollu akım taşıyıcı devre yapılarında daha yüksek performanslı ve daha yüksek doğruluklu akım aynası devreleri kullanılmış ve yüksek performanslı CCCII devreleri tasarlanmıştır., The major objectives of this thesis is there is an increasing interest in the current-mode circuits in recent years. The reason that current-mode circuits is preferred to the voltage-mode circuits, is the wider bandwidth, rising tendency, wider dynamic range, simple circuitry and lower power consumtion of those circuits. On the other hand, current controlled current conveyors (CCCII) has become extremely popular in current-mode circuit designing these days. By using CCCII, it is possible to adjust the parameters, and frequency regions of the current-mode at a wider range of shifting interval.This thesis is based on classical current conveyor, is realized by the conventional current mirror and mixed translinear loop, low input resistance, low output resistance and the low level transfer accuracy of the traditional current mirrors. Therefore high performace and more accurate current mirror are used to design high performance CCCII circuits either in bipolar or CMOS conventional controlled current conveyor circuit structures., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1999, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 1999, Bu çalışmada analog ve analog/sayısal MOS devrelerin fonksiyonel verimini optimize etmeye yönelik bir istatistiksel yöntem geliştirilmiştir. Günümüz teknolojisinin aynı kırmık alanı içerisinde hem analog hem de sayısal devrelerin üretimine yönelik olduğu göz önünde tutulduğunda, metodun amacı analog devrelerin verim kaybının en aza indirilerek tüm kırmık üzerindeki etkisinin minimum düzeyde tutulmasıdır. Metodda design of experiments (DOE) yöntemi, devrede performans üzerinde en etkili elemanların bulunması ve bu elemanlar yardımıyla devreyi temsil eden bir ampirik modelin kurulması için kullanılmaktadır. Reponse surface methodology (RSM), bu ampirik modelin grafik olarak gösterimi için kullanılmaktadır. Bu metod, kırmığın fabrikasyonu sırasındaki rastgele değişimleri modelleyen istatistiksel MOS (SMOS) modelini de içermektedir. Metod, istatistiksel tasarımın büyük önem taşıdığı değişik düşük gerilimli, düşük güçlü devreler üzerinde uygulanarak denenmiştir., This study shows the development of a statistical optimizer of the functional yield of analog and mixed signal integrated circuits implemented in MOS technology. With current trends leading to complete mixed signal systems on chip, the goal in developing this optimizer has been to minimize the yield loss due to the analog component such that it has little effect on the yield of the mixed signal chip. The optimizer uses the design of experiments (DOE) technique to minimize the number of inputs to the optimizer to those that are most significant. An empirical model is then built using the response surface methodology (RSM) relating the output of interest to a set of independent input variables by using a polynomial fitting model. The method includes the statistical MOS (SMOS) model to incorporate the random variations of the fabrication process. Robust design of analog MOS integrated circuits has been demonstrated using the optimizer. The emphasis has been on low voltage, low power MOS circuits where random variations do not scale down with feature size or power supply voltage making statistical design and optimization a critical step towards achieving manufacturable, robust designs with high yield., Doktora, PhD