Farklı memristör emülatörlerinin elektronik devreler üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of different memristör emulators on electronic circuits
Yazar: SEVGİ GÜRSUL
Danışman: PROF. DR. SERDAR ETHEM HAMAMCI
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Hafızalı direnç kelimelerinin kısaltması olarak tanımlanan memristör elemanı direnç, kondansatör ve bobinden sonra dördüncü pasif devre elemanı olarak literatürde yerini almıştır. Böyle bir pasif elemanın var olması gerekliliği ilk kez 1971 yılında Berkeley Üniversitesi araştırmacılarından Prof Leon O. Chua tarafından teorik olarak ispat edilmiştir. Bununla birlikte, memristörün fiziksel olarak gerçekleştirilmesi uzun bir zaman almıştır. 2008 yılında HP laboratuvarlarında R. Stanley Williams ve ekibi doğrusal iyon sürüklemeli bir memristör modeli elde etmiştir. Memristörün modellenmesinden sonra bu konuya olan ilgi sürekli artmış, böylece birçok yeni memristör modeli ve emülatör tasarımı rapor edilmiştir. Bu model ve emülatörler kullanılarak memristör elemanının elektronik devreler, sinyal işleme, kaotik sistemler, yapay sinir ağları ve kontrol sistem tasarımı gibi birçok alanda avantajlar sağladığı gösterilmiştir.
Bu tez çalışmasında literatürde memristör için verilen farklı emülatör devreleri tanıtılarak bu emülatörlerin örnek olarak seçilen filtre, osilatör ve mantık kapısı devrelerinde performanslarının karşılaştırılması yapılmıştır. Memristörün ticari olarak satışının yaygın olmaması ve yüksek maliyetli olmasından ötürü tercih edilen bu memristör emülatörleri farklı elektronik devreler üzerinde standart direnç yerine kullanılmıştır. Filtre, osilatör ve mantık kapı devresine uygulanan memristifliğin kesim frekansı, bant genişliği ve güç tüketimi gibi bazı teknik özellikler üzerine etkileri hem benzetim hem de deneysel çalışmalarla incelenmiştir. Böylelikle hem standart dirençli devre ile memristif devrenin performans karşılaştırması hem de memristör emülatörlerinin birbirleriyle performans karşılaştırması gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmaların sonuçları göz önüne alındığında, standart direnç elemanı yerine elektronik devrelerde memristör emülatörü kullanımının bant genişliğini daraltmada, kesme frekansını ayarlamada ve güç tüketimini azaltmada önemli faydalar sağladığı gözlenmiştir.

Abstract:
The memristör element, which is defined as the abbreviation of MEMory ResISTOR, has taken its place in the literature as the fourth passive circuit element after resistance, capacitor and inductor. The necessity of the existence of such a passive element was theoretically proved in 1971 by Prof Leon O. Chua, a researcher at Berkeley University. However, it took a long time to realize the memristör element physically. In 2008, R. Stanley Williams and his team obtained a linear dopand drift memristör model at HP laboratories. After modeling the memristör element, the interest in this subject has increased continuously, so many new memristör models and emulator designs have been reported. Using these model and emulators, it has been shown that the memristör element provides advantages in many fields such as electronic circuits, signal processing, chaotic systems, artificial neural networks and control system design.
In this thesis, different emulator circuits given for the memristör in the literature are introduced and a comparison of the performance of these emulators in selected filter, oscillator and logic gate circuits is made. These memristör emulators, which are preferred due to the fact that the sales of the memristör is not common and high cost, are used instead of standard resistance on different electronic circuits. The effects of memristivity applied to the filter, oscillator and logic gate circuits on some specifications such as cut-off frequency, bandwidth and power consumption were investigated by both simulation and experimental studies. Thus, the performance comparisons of both the standard resistive circuit and the memristive circuit and also amongst the memristör emulators were carried out. Considering the results of the studies, it has been observed that the use of the memristör emulator in electronic circuits instead of the standard resistance element provides significant benefits in narrowing the bandwidth, adjusting the cutting frequency and reducing the power consumption.