Memristör modellenmesinde programlanabilir donanım yaklaşımlarının incelenmesi
Investigation of programmable hardware approaches in memristor modeling
Yazar: JEAN LUCK RANDRIANANTENAINA
Danışman: PROF. DR. RECAİ KILIÇ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Memristör elemanının emülatör devreleri ile ilgili değerlendirme ve donanım doğrulama çalışmaları genellikle ya analog ya da dijital gerçekleştirme sonuçlarını içerir. Bu tez çalışmasında, pencere fonksiyonları ile tasarlanan gerilim kontrollü bir memristör modeli olan Doğrusal Olmayan İyon Sürüklenme Modeli'nin programlanabilir ve yeniden yapılandırılabilir analog ve dijital platformlarda donanımsal gerçekleştirimi bir arada verilmiştir. Burada, Alan Programlanabilir Analog Dizi (FPAA) platformu ile ilk kez pencere fonksiyonları kullanılarak voltaj kontrollü memristör elemanı gerçeklenmiştir. FPAA platformu analog yapısı, hızlı prototipleme ve düşük donanım maliyeti özellikleri ile dikkat çekmekte ve bu cihaz üzerinde farklı doğrusal olmayan fonksiyonlar kolaylıkla oluşturulabilmektedir. Benzer şekilde Alan Programlanabilir Kapı Dizi (FPGA) platformu da dijital işaret işleme çalışmalarında paralel çalışma özelliği ile öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, pencere fonksiyonu tabanlı memristör elemanının FPGA tabanlı sayısal uygulama aşamaları da ele alınmıştır. Böylece FPAA ve FPGA tabanlı memristör emülatör tasarımları bir arada sunularak gerçek zamanlı sinyallerin alınması için gerekli olan memristör tabanlı analog ve dijital uygulamalara katkı sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Memristör, pencere fonksiyonu, yeniden yapılandırılabilir devre uygulaması, histerezis eğrisi, Alan Programlanabilir Analog Dizi (FPAA), Alan Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA).

Abstract:
Evaluation and hardware validation studies of emulator circuits of memristor elements usually include either analog or digital realization results. In this thesis, the hardware implementation of the Non-Linear Ion Drift Model, which is a voltage-controlled memristor model designed with window functions, on programmable and reconfigurable analog and digital platforms is presented together. Here, a voltage-controlled memristor element is implemented for the first time with the Field Programmable Analog Array (FPAA) platform using window functions. The FPAA platform draws attention with its analog structure, rapid prototyping and low hardware cost features, and different nonlinear functions can be easily created on this device. Similarly, the Field Programmable Gate Array (FPGA) platform stands out with its parallel operation feature in digital signal processing studies. In this study, FPGA-based numerical implementation stages of the window function-based memristor element are also discussed. Thus, FPAA and FPGA-based memristor emulator designs were presented together, contributing to the memristor-based analog and digital applications required to receive real-time signals.

Keywords: Memristor, window function, reconfigurable circuit implementation, hysteresis curve, Field Programmable Analog Array (FPAA), Field Programmable Gate Array (FPGA).