Yüksek dereceden lineer olmayan devre elemanlarının modellenmesi
Modeling of higher order non-linear circuit elements
Yazar: MUSTAFA KONAL
Danışman: PROF. DR. FIRAT KAÇAR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışması memkapasitör ve memindüktör gibi yüksek dereceden lineer olmayan devre elemanlarının tasarımlarını ve uygulamalarını içermektedir. Tez kapsamında aktif ve pasif devre elemanları kullanılarak gerçekleştirilmiş farklı memkapasitör ve memindüktör taklit devreleri önerilmiştir. Çalışmanın ilk kısmında işlemsel geçiş iletkenliği yükselteçleri (OTA) ve pasif devre elemanları kullanılarak bir memkapasitör devresi tasarlanmıştır. İkinci olarak, gerilim farkı alan akım taşıyıcılar (VDCC) tabanlı bir memkapasitör taklit devresi tasarlanmıştır. Bu devrede de çok az sayıda aktif ve pasif devre elemanı kullanılmıştır. Akım modlu yapılar avantajlı özelliklerinden dolayı devre tasarımlarında önemli bir yere sahiptirler. Son olarak, yine OTA aktif elemanları ve az sayıda pasif devre elemanları kullanılarak bir memindüktör taklit devresi tasarlanmıştır. OTA, basit yapısı sayesinde önerildiği ilk günden bugüne kadar devre tasarımlarında sıkça tercih edilen bir elemandır. Bu nedenle hafızalı devre elemanlarının tasarımları için de oldukça uygundur.
Önerilen tüm yapılarda aynı aktif devre elemanının kullanılması analog tümdevre tasarımları için önemlidir. Memkapasitör ve memindüktör taklit devreleri çeşitli uygulamalarda kullanılarak performansları ve hafıza özellikleri test edilmiştir. Tasarlanan bu devrelerin hem benzetimleri hem de deneysel olarak analizleri yapılmıştır ve tüm sonuçlar beklenen sonuçlar ile uyumlu olarak başarılı bir şekilde elde edilmiştir.

Abstract:
This thesis includes the designs and applications of higher order non-linear circuit elements such as memcapacitors and meminductors. Within the scope of the thesis, different memcapacitor and meminductor emulator circuits are proposed using active and passive circuit elements. In the first part of the study, a memcapacitor circuit is designed using operational transconductance amplifiers (OTA) and passive circuit elements. Secondly, a memcapacitor emulator circuit based on voltage differencing current conveyors (VDCC) is designed. A few number of active and passive circuit elements are also used in this circuit. Current mode structures have an important place in circuit designs due to their advantageous properties. Finally, a meminductor emulator circuit is designed by using OTA active elements and a small number of passive circuit elements. Thanks to its simple structure, OTA has been a frequently preferred element in circuit designs since it was proposed. For this reason, it is also quite suitable for the design of memory circuit elements.
It is important for analog integrated circuit designs to use the same active circuit element in all proposed structures. Memcapacitor and meminductor emulator circuits are used in various applications to test their performance and memory properties. Both simulation and experimental analyzes of these designed circuits are implemented and all results are successfully obtained in accordance with the expected results.