ELE512

İLERİ ANALOG TÜMDEVRE TASARIMI

Yüksek Lisans, 2008-2009 Eğitim-Öğretim Yılı, Bahar Yarıyılı

Öğretim üyesi :  Prof. Dr. H. Hakan Kuntman

Dersin içeriği :

Analog MOS tümdevre tekniği Analog tümdevrelerde MOS teknolojisinin yeri, MOS tranzistoru karakterize eden temel bağıntılar.

Temel yapıtaşları: Diyot bağlı NMOS tranzistor, NMOS akım aynaları, kuvvetlendirici yapıları, Referans gerilimi üreteçleri. Aktif dirençler.

MOS işlemsel kuvvetlendiriciler: CMOS işlemsel kuvvetlendirici, CMOS işlemsel kuvvetlendiricilerde dengesizlik, frekans kompanzasyonu, yükselme eğimi, gürültü. Yüksek performanslı işlemsel kuvvetlendiriciler.

CMOS geçiş iletkenliği kuvvetlendiricisi, OTA: CMOS OTA tasarımı, basit OTA yapısı, Miller OTA, simetrik CMOS OTA yapısı, DOTA (çift çıkışlı OTA) yapısı, yüksek başarımlı OTA yapıları.

CMOS akım taşıyıcı: CMOS CCII+ devresi, negatif akım taşıyıcı (CCII-). Akım taşıyıcının başarımı. Akım taşıyıcı türevleri: ECCII (Elektronik olarak kontrol edilebilen akım taşıyıcı) DDCC (Farksal fark akım taşıyıcı) ve DVCC (Farksal gerilim akım taşıyıcı), FDCCII (tümüyle farksal akım taşıyıcı) vb devre yapıları. Akım taşıyıcılarda ideal olmama etkilerinin modellenmesi. 

MOS analog çarpma devreleri: CMOS çarpma devreleri, basit çarpma devresi, MOS Gilbert hücresi, CMOS dört bölgeli analog çarpma devresi.

MOS osilatör devreleri: s-C osilatörleri, MOS dolup-boşalmalı osilatörler, CMOS OTA-C osilatörler, akım taşıyıcı RC osilatörleri.

Analog işaret işleme: s-C süzgeçleri, CMOS OTA-C aktif süzgeçleri, akım taşıyıcı ile gerçekleştirilen aktif süzgeç yapıları.

Eşikaltı bölgesinde çalışan analog yapı blokları: Eşikaltı MOS modeli bağıntıları, eşikaltı bölgesinde çalıştırılan akım referansı devreleri, fark kuvvetlendiricisi, eşikaltında çalışan MOS tranzistorlarla kurulan analog çarpma devreleri, düşük güç tüketimli işlemsel kuvvetlendiriciler.

 Yararlanılacak Kaynaklar

1. H. H. Kuntman, Analog MOS Tümdevre Tekniği (Ders Kitabı), ITÜ Kütüphanesi, Sayı 1587, 1997.
2. P.E. Allen and D.R. Holberg, CMOS analog circuit design (Second Edition), Oxford University Press, New York Oxford, 2002.
3. W. M. C. Sansen, Analog Design Essentials, Springer, The Netherlands, 2006.
4. B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, Mc Graw-Hill , 2000.
5. M. Steyaert, J. H. Huijsing, A.H.M. van Roermund, Analog Circuit Design:Design Methodology and Verification for RF and Mixed-Signal Systems, Low Power and Low Voltage, Springer, The Netherlands, 2006.
6. D. Johns, K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, John Wiley & Sons,  New York, 1997.
7. G. Ferri, N.C. Guerrini, Low-Voltage Low-Power CMOS Current Conveyors, Kluwer Academic Publishers, Boston/Dordrecht/London, 2003.
8. K. R. Laker, W. M. C. Sansen, Design of Analog Integrated Circuits and Systems, Mc Graw-Hill, 1994.
9. H. H. Kuntman, Analog tümdevre tasarımı (2. Baskı) , Birsen Yayınevi, İstanbul, 1998.
10. P.R. Gray, R.G. Meyer, Analysis and design of analog integrated circuits, John Wiley, 1993.
11. P.R. Gray, P.J. Hurst, S.H. Lewis, R.G. Meyer, Analysis and design of analog integrated circuits, John Wiley & Sons, Inc., 2001.
12. G. Palmisano, G. Palumbo, S. Pennisi, CMOS current amplifiers, Kluwer Academic Publishers, 1999.
13. G. W. Roberts, V. M. Leung, Design and analysis of integrator based log-domain filter circuits, Kluwer Academic Publishers, 2000.
14. J. Mulder et al (Editor), Dynamic translinear and log-domain circuits: Analysis and Synthesis, Kluwer Academic Publishers, 1999.
15. B. Razavi, RF Microelectronics, Prentice Hall , 1998.
16. B. S. Ergün, Yüksek Lineerlikte CMOS DO-OTA Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi,  İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001. 
17. M. A. İbrahim, Development of High Performance CMOS DDCC and DVCC Structures and Their Applications, Ph. D. Thesis, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2004.
18. O.K. Sayın, CMOS ECCII ile yüksek dereceden ayarlanabilir aktif süzgeç tasarımı, Yüksek Lisans Tezi,  İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2004.

Ders projeksiyon cihazı yardımıyla kaynak kitaptan yararlanılarak yürütülecektir. Kaynaklar listesinde ilk sırada yer alan kitabın öğrencilerin elinde bulunması, dersin kolayca izlenebilmesi açısından yararlı olacaktır.

Yıliçi Çalışmaları:

Yıliçi çalışmaları  1 yıliçi sınavı, 1 seminer ödevi  ve 4 ödevden oluşacaktır.

Ödevler:

 Yarıyıl boyunca her öğrenciye DÖRT tasarım ve devre benzetimi ödevi verilecektir. Bu DÖRT ödevden alınacak notlar %20 oranında yıliçi notuna etki edecektir. Öğrenciler, gereken tasarımları, hesapları ve benzetimleri kendi başlarına yapacaklar, yapılan tasarımları, hesapları, benzetimleri ve bunların yorumunu içeren ayrıntılı bir raporu belirtilen sürenin sonunda teslim edeceklerdir.  Bu ödevlerin hazırlanabilmesi için öğrencilerin SPICE benzetim programını kullanmayı bilmeleri veya öğrenmeleri gerekmektedir.

Seminer:

Her öğrenciye güncel çalışmalardan, genellikle yeni yayınlanmış makale ve bildirilerden seçilecek seminer konuları verilecek, öğrenci aldığı konuyu ilgili kaynaklardan yararlanarak ayrıntılı bir biçimde araştıracak, elde ettiği bulguları bir rapor halinde hazırlayacak ve teslim edecek, kendisine ayrılan gün ve saatte sınıfa anlatacaktır. Programı daha sonra duyurulacak olan seminerler yarıyılın bitimine bir ay kala başlayacak ve yarıyıl sonuna kadar sürecektir.

Yılsonu sınavı (projesi):

Yılsonu projesi olarak öğrencilere derste ele alınmış güncel konularda bir devre tasarımı ve benzetimi projesi verilecektir. Öğrenciler, yıliçi ödevlerindekine benzer biçimde,  gereken tasarımları, hesapları ve benzetimleri kendi başlarına yapacaklar, yapılan tasarımları, hesapları, benzetimleri ve bunların yorumunu içeren ayrıntılı bir raporu belirtilen sürenin sonunda teslim edeceklerdir.

Başarının belirlenmesi:

Yıliçi çalışmalarının ve yılsonu sınavının başarıya katkısı:

Yıliçi sınavı (%15)

Seminer ödevi (%15)

Ödevler (%20)

________________________________

Toplam Yıliçi katkısı (%50)

Yılsonu sınavı projesi : (%50)