Memkapasitör ve memindüktör tasarımları ve uygulamaları
Memcapacitor and meminductor designs and applications
Yazar: MUHAMMET OĞUZ KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ABDULLAH YEŞİL
Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Analog tümleşik devreler = Analog integrated circuits ; Doğrusal olmayan devreler = Nonlinear circuits

Özet:
Gerçek dünya uygulamalarındaki sistemlerin büyük çoğunluğunun lineer olmaması, elektronik tasarımlarda lineer olmayan elemanların kullanımının önemini arttırmaktadır. Bu sistemlerin, daha sade ve daha verimli olacak şekilde tasarlanabilmesi için lineer olmayan elemanların kullanım alanlarının araştırılması önemlidir. Lineer olmayan devre elemanlarından biri olan memristörün 1971 yılında Chua tarafından önerilmiş olmasıyla birlikte bu alandaki çalışmalar başlamıştır. 2008 yılında HP laboratuvarlarında memristör elemanının fiziksel olarak üretilmesi, çalışmaları hızlandırarak memkapasitör ve memindüktör elemanları üzerine yapılan çalışmaların sayısını arttırmıştır. Memkapasitör ve memindüktör elemanları henüz fiziksel olarak üretilememiş olsa da elemanların davranışlarını taklit eden emülatör devreleri geliştirilerek elemanların uygulama alanları araştırılmaktadır.
Bu bağlamda, bu tez kapsamında bir adet memindüktör emülatör devresi ve beş adet yeni memkapasitör emülatör devresi önerilmiştir. Emülatör devrelerin matematiksel modelleri oluşturularak devrelerin ispatları yapılmıştır. Devrelerin çalışma karakteristikleri simülasyon ortamında incelenmiştir. Devrelerin gerçek dünyada da test edilebilmesi için devreler PCB üzerinde oluşturularak testleri gerçekleştirilmiştir. Devrelerin çalışma karakteristiklerini daha iyi gösterebilmek adına, amipin sıcaklığa olan tepkisini taklit eden bir adaptif öğrenme uygulaması üzerinde testler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, test ettiğimiz emülatör devrelerinin uygulamalarda istenilen sonuçları verdiğini ve öğrenme mekanizmalarında beklendiği gibi çalıştığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
The fact that the majority of systems in real world applications are nonlinear increases the importance of using nonlinear elements in electronic designs. In order to design these systems to be simpler and more efficient, it is important to investigate the usage areas of non-linear elements. Studies in this field began when the memristor, a non-linear circuit element, was proposed by Chua in 1971. The physical production of the memristor element in HP laboratories in 2008 accelerated the work and increased the number of studies on memristor and memristor elements. Although memcapacitor and meminductor elements have not yet been physically produced, emulator circuits that imitate the behavior of the elements are being developed and the application areas of the elements are being investigated.
In this context, one meminductor emulator circuit and five new memcapacitor emulator circuits are proposed within the scope of this thesis. Mathematical models of emulator circuits were created and proofs of the circuits were made. The operating characteristics of the circuits were examined in a simulation environment. In order to test the circuits in the real world, the circuits were created on the PCB and tested. In order to better demonstrate the operating characteristics of the circuits, tests were carried out on an adaptive learning application that mimics the amoeba's response to temperature. The results obtained show that the emulator circuits we tested gave the desired results in applications and the learning mechanisms worked as expected.