Tek akı kuantum tabanlı analog ve dijital devreler için eniyileme aracı geliştirilmesi
Development of an optimization tool for single flux quantum based analog and digital circuits
- Tez No: 350338
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ BOZBEY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Süperiletken elektroniği, RSFQ, QOS, Eniyileme, PSO, Analog sayısal çeviriciler, Elektronik, Elektronik devreler, Optimizasyon, Optimizasyon problemi, Sayısal devreler, Sayısal elektronik, Sayısal tasarım, Süper iletkenlik, Tümdevre tasarımı, Superconductor, SQUID, RSFQ, QOS, Optimization, PSO, Analog digital converters, Electronics, Electronic circuits, Optimization problem, Digital circuits, Digital electronic, Digital design, Superconductivity, Integrated circuits design
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tobb Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Süperiletken elektroniğinin keşfiyle yarıiletken teknolojisi kullanılarak oluşturulamayacak derecede hassas algılayıcı okuma devreleri ve çok düşük güç tüketimli dijital devreler tasarlanabilir konuma gelmiştir. Ancak analog ve dijital devreler için termal gürültüyü ve üretim toleranslarını hesaba katan bir eniyileme aracı bulunmamaktadır. Bu çalışma kapsamında analog devreler için termal gürültüyü dikkate alan bir eniyileme aracı tasarlanmış ve araç süperiletken algılayıcı okuma devrelerinde bir bitlik karşılaştırıcı devresi olan Quasi One-junction SQUID (QOS) devresiyle test edilip sonuçları deneysel olarak doğrulanmıştır. Süperiletken SFQ (Single Flux Quantum) dijital devrelerin üretimde oluşan parametre toleransları dijital hücrelerin gecikme sürelerinde değişmelere, hatta hücrelerin düzgün çalışmamasına yol açar. SFQ digital devreler tasarlanırken sinyallerde yapılan zamanlamalar bu parametre toleransları hesaba katılmazsa devrenin yanlış çalışmasına yol açar. Üretim kaynaklı toleranslar hesaba katıldığında ise zamanlama marjları geniş tutulur ve devrelerin en yüksek çalışma frekansları büyük ölçüde kısıtlanmış olur. Bu çalışmada üretim kaynaklı parametre toleranslarını hesaba katarak dijital hücrelerin çalışma oranlarını yükseltip gecikmelerdeki değişimleri en düşük düzeye indiren bir dijital devre eniyileme aracı oluşturulmuş ve RSFQ (Rapid Single Flux Quantum) dijital devre kütüphanesi eniyilenmiştir. Hem analog hem de dijital devre eniyileme araçlarında hızlı yakınsayan, kolay uygulanan Parçacık Sürü Eniyilemesi algoritması kullanılmış ve yakınsama süresini hızlandırıcı bir takım değişiklikler yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Discovery of superconductor electronics has enabled the design of low power consumption digital circuits and so sensitive sensor readout circuits that cannot be achieved by using semiconductor technology. However, there is no existing optimization tool that takes thermal noise and fabrication tolerances into account for analog and digital circuits. In this work, an analog circuit optimization tool that considers thermal noise has been generated. Then, one bit comparator Quasi One-junction SQUID (Superconductor QUantum Interference Device) circuits are optimized using this tool and the results are experimentally proved. The parameter tolerances, occurs during the fabrication of superconductor SFQ (Single Flux Quantum) digital circuits, cause the variations in the delay time of digital cells, even not to operate of the cells. If these fabrication tolerances are not considered when designing SFQ digital circuits, they bring about malfunction of the circuits. When the fabrication induced tolerances are taken into account, timing margins are kept large. Thus, maximum operating frequencies of the circuits are highly limited. In this work, a digital optimization tool has also been created that mitigates variations in the delays of digital cells by maximizing the yield rates and RSFQ (Rapid Single Flux Quantum) digital circuit library has been optimized. A particle swarm optimization algorithm, has ability to converge rapidly and easy to implement, has been used for both analog and digital circuits optimizations and a number of modifications have been done in order to speed up the converging time.
Benzer Tezler
- Josephson-cmos hibrit bellek sistemleri için tek akıkuantum tabanlı bellek kontrol birimi tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of a single flux quantum based memory controller for josephson-cmos hybrid memory
SEDA DEMİRHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ BOZBEY
- Ultra yüksek hızlı ve düşük enerjili yapay sinir hücre devresinin tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of an ultra high speed and low energy artificial neuron
MUSTAFA ALTAY KARAMÜFTÜOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ BOZBEY
- Süperiletken şeritçizgi dedektör yapıları için tek akı kuantumu tabanlı ön-okuma devresi tasarımı
Design of a single flux quantum based front-end readout circuit for superconducting stripline detectors
KÜBRA ÜŞENMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ BOZBEY
- Thermoelectric properties investigation of copper based chalcogenide and cobalt based skutterudite structures
Bakır tabanlı kalkojenit ve kobalt tabanlı skutterudite yapılarının termoelektrik özelliklerinin incelenmesi
TUĞBA TEMEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
DOÇ. DR. SEDAT BALLIKAYA
- Hızlı tek akı kuantum teknolojisi ile kogge-stone toplama devresi tasarımı ve özgün birleşik kapı geliştirilmesi
Design of an RSFQ asynchronous pipelined kogge-stone adder and developing custom compound gates
MURAT ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ BOZBEY