Filtre AC yanıtlarının GPK karakterizasyonu
GPC characterization of filter AC response
Yazar: EDA GÜZEL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖNDER ŞUVAK
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde tümleşik devrelerin üretim sürecinde, tasarımcının müdahale edemeyeceği parametre sapmalarının devrelerin performansı üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesinde rastgele parametre sayısının belirli sınırlar içerisinde kabul edildiği durumlarda daha az sayıda benzetim ile sonuca yakınsayabilmesi devre benzetimlerinde polinomik kaos tabanlı stokastik kollokasyon (PC-SC) yöntemine olan ilgiyi arttırmıştır. Genelleştirilmiş polinomik kaos (gPC) yöntemi, rastgele parametrelerin normal dağılımla karakterize edilemediği durumlarda çözüm üretebilmektedir [1]. Bu çalışmada, tümleşik devrelerde, eleman bazlı parametrik sapmaların sistemin işleyişine olan etkilerini incelemek üzere gPC yöntemi kullanılarak, çeşitli filtre devrelerinin frekans davranışları karakterize edilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla; filtre devreleri benzetime tabi tutulmuş, MC ve gPC yöntemi kullanılarak istatistiksel sonuçlar elde edilmiştir. Belirlenen örnekleme noktalarında benzetimlerin otomatik olarak gerçekleştirilebilmesi için MATLAB/Octave ve NgSpice arasında iletişimi sağlayan NgSpice bağlantı aracından faydalanılmıştır.
Çalışma kapsamında, pasif ve aktif bant geçiren filtre ve tüm geçiren filtre devresine ait teorik bilgiler verilmiştir. Devreler için uygulanan simülasyonlarda, devrelerin karakteristik özellikleri incelenmiş ve simülasyon sonuçları paylaşılmıştır. Devrelerdeki MOSFET'ler için, ASU (ArizonaStateUniversity)nin asu_ptm_22nm model bilgisi kullanılmıştır. Belirsizlik hesaplamasında BPF ve APF devresinde önemli görülen elemanlarının kritik parametreleri rastgele değişken olarak belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, MC ve gPC yöntemlerine dayalı simülasyon teknikleri kullanılarak, hazırlanan devre için belirsizlik ölçümü yapılmıştır. Belirsizlik modelleme yöntemleri kullanılan devrelerin iyileşme ihtimali her zaman bulunmaktadır. Bu nedenle, MOSFET'lerin parametrelerinin daha küçük kullanılmasıyla verimliliği daha yüksek ve daha küçük tümleşik devreler elde edilebilir.

Abstract:
Nowadays, in production process of integrated circuits, the number of random parameters is accepted within certain limits in evaluating the effects of parameter deviations that the designer cannot interfere on the performance of the circuits has increased interest in the polynomic chaos-based stochastic collocation (PC-SC) method in circuit simulations. Generalized polynomial chaos (gPC) method can produce solutions in cases where random parameters cannot be characterized by normal distribution [1]. In study, the frequency behavior of various filter circuits is tried to be characterized by using the gPC method to examine the effects of element-based parametric deviations on the operation of the system in integrated circuits. For purpose, filter circuits were simulated and statistical results were obtained using MC and gPC method. The NgSpice connection tool, which provides communication between MATLAB/Octave and NgSpice, was used in order to realize the simulations automatically at the determined sampling points.
In study, theoretical information about passive and active bandpass filter and all-pass filter circuit is given. In the simulations applied for the circuits, the characteristic properties of the circuits were examined and the simulation results were shared. For the MOSFETs in the circuits, ASU (ArizonaStateUniversity) model information asu_ptm_22nm is used. Critical parameters of the elements considered important in BPF and APF circuit in uncertainty calculation were determined random variables. For purpose, using simulation techniques based on MC and gPC methods, uncertainty measurement was made for the prepared circuit. Therefore, by using smaller parameters of MOSFETs, higher efficiency and smaller integrated circuits can be obtained.