Düşük güçlü MOS tasarım yöntemlerinin incelenmesi ve bazı üniversal aktif elemanlara uygulanması
Investigation of low power MOS design methods and application to some universal active elements
Yazar: PELİN DOĞAN SEKRETER
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALÇI ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLLA UYGUR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son dönemlerde düşük güç ve düşük gerilimli sistemlerin giyilebilir biyomedikal ürünler, taşınabilir teknolojik ürünler gibi birçok alanda kullanılması üzerine daha düşük gerilimler ile çalışan devrelerin tasarlanması yaygınlaşmaktadır. Fakat besleme gerilimi transistör boyutlarının küçülmesi ile azalırken eşik gerilimi azalmamaktadır. Bu durum, düşük gerilimli sistemlerin analog devre tasarımında karşılaşılan temel zorluklardan biri olan eşik gerilimi sorununu ortaya çıkarmaktadır. Bu sorunun üstesinden gelmek için yeni yaklaşımlar önerilmektedir. Bu yeni yaklaşımlar ile tasarlanan sistem, devre ve eleman tabanlı çalışmalar, analog devre tasarımı araştırmalarında önemli bir yer tutmaktadır. Bu tez kapsamında bu yeni yaklaşımlar kullanılarak tasarlanan bazı üniversal aktif elemanlara yer verilmektedir. Yeni yaklaşımlardan dinamik eşik gerilimli MOS (DTMOS), yüzen geçit MOS (FGMOS), gövdeden sürülen MOS (BDMOS) transistörler düşük besleme gerilimlerinde çalışırken yüksek performans gösterebilen yöntemlerdir. Bu yöntemler, gerilim modlu üniversal aktif elemanlardan biri olan gerilim farkı alan geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi (VDTA) ve akım modlu üniversal aktif elemanlardan biri olan akım farkını alan geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi (CDTA) devrelerine uyarlanmakta ve sunulmaktadır. Tasarlanan devrelerin performansı, süzgeç devreleri ile gösterilmekte ve LTSPICE benzetim yapılarak sunulmaktadır. DTMOS, FGMOS, BDMOS yöntemlerinin düşük maliyetli üretim olanakları ve düşük güç tüketimi gibi avantajları, gelecekte analog devre tasarımında yapılacak çalışmalar için önemli bir potansiyel sunduğu gösterilmektedir.

Abstract:
Recently, as low power and low voltage systems are used in many areas such as wearable biomedical products and portable technological products, it has become common to design circuits that operate with lower voltages. However, as the supply voltage decreases as the transistor sizes decrease, the threshold voltage decreases. This situation arises the threshold voltage problem, which is one of the main difficulties in the analog circuit design of low voltage systems. New general information for the widespread use of this problem. System, circuit and element-based studies designed with these new approaches have an important place in analog circuit design research. In this thesis, some universal active elements designed using these new approaches are included. Among the new methods, dynamic equivalent voltage MOS (DTMOS), floating gate MOS (FGMOS), body-classified MOS (BDMOS) transistors are variations that can show high performance when operating at low supply voltages. These changes are presented by stimulating the voltage difference transconductance amplifier (VDTA), which is one of the voltage-mode universal active elements, and the current-difference transconductance amplifier (CDTA), which is one of the current-mode universal active elements. The performance of the designed circuits is demonstrated with simple crossover circuits and LTSPICE simulation features are presented. Parts of DTMOS, FGMOS, BDMOS methods such as low food production opportunities and low power consumption offer significant potential for future studies in analog circuit design.