araştırma

Analog Devre Tasarımı

Halihazırda dijital devre tasarımı analog devre tasarımına göre daha yaygın olmakla birlikte analog devre tasarımı elektronik devrelerin vazgeçilmez bir parçasıdır. Özellikle, biyomedikal uygulamalar, askeri uygulamalar, alıcı-verici devreler vb. yapılar analog devleri zorunlu hale getirmektedir. Örneğin, Şekil 1’de Zero-IF alıcı devresinin yapısı gösterilmiştir. Alıcı ve verici devreler haberleşme yapılarında önemli rol oynamaktadır.

Şekil 1 Zero-IF alıcı devresinin genel yapısı.

Bununla birlikte kainattaki yani fiziksel dünyadaki işaretler analog işaretlerdir. Bununla birlikte bir işlemci sadece dijital işaretleri algılayabilir. Örneğin Analog Dijital çevirici (ADC) ile dijitale çevrilen bir ses işareti insan kulağının algılayabilmesi için tekrar Dijital Analog çevirici (DAC) yardımı ile analog işarete dönüştürülmelidir. Düşük güç tüketebilen, yüksek hassaslıkta çeviri yapabilen ve hızlı çalışabilen ADC ve DAC tasarımı oldukça zorludur. Bununla birlikte mekanik, elektriksel ve optik sensörler de hayatımızda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle biyomedikal uygulamalarda sensörlere daha sık rastlarız. Sensör yardımıyla algılanan işaretlerin kuvvetlendirici devresi ile kuvvetlendirilmesi, analog süzgeçler ile süzülmesi ve ADC devresi ile dijital dünyaya çevrilmesi gerekir.

Yeniden Ayarlanabilir Devre Tasarımı

İletişim teknolojisi, hayatımızın önemli bir parçası olarak öne çıkıyor ve toplumun ve ekonominin refahında büyük bir paya sahiptir. Örneğin, GSM, GPS, 3G, 4G, biyomedikal uygulamalar vb. hayatımızın vazgeçilmezi haline gelmiştir. Wi-Fi, Bluetooth, GPS ve benzeri birçok iletişim türü, alıcı verici devrelerinin bu iletişim standartlarına uyumunu gerektirir. Genel olarak ticari ürünler yukarıda listelenen standartlara uygun olmalıdır. Örneğin, cep telefonu telsiz alıcıları daha fazla kolaylık sağlamak için tüm GSM, GPS, WCDMA, Wi-Fi (IEEE 802.11 a/b/g/n), WiMAX, Bluetooth, ZigBee ve Ultra Geniş Bant (UWB) işlemlerini yapmalıdır. Çok standart alıcı verici olarak adlandırılan böyle bir alıcı-verici, tüm standartları tek yonga ile işleyebilir. Çok standartlı alıcı-verici, anten, filtreler ve bu gibi mimarileri tasarlamak için yeniden yapılandırılabilir olmalıdır.

Dijital Devre Tasarımı

İlk yonga devresi Jack Kilby tarafından 1958’de Texas’da keşfedilmiştir. Şuan 32Gb taşınabilir belleğin yapısında yaklaşık 8 milyar transistor vardır. Günden güne transistor boyutu küçülmüştür ve normal olarak transistor hızı artmıştır. Lojik devreler, hafızalar, SRAM, DRAM, MRAM, mikrodenetleyiciler ve mikroişlemciler dijital devrelere verilebilecek örneklerdendir. Entegre devreler ticari ürünlerin yapısında önemli bir paya sahiptir. Küresel yarıiletken pazarı sadece Mayıs 2017 ayı için 31.9 milyar dolardır. Şekil 2’de ilk transistor ve ilk entegre devre yapısı gösterilmiştir. Şekil 3’de Intel i7 mikroişlemcinin serimi gösterilmiştir.

Şekil 2 (a) İlk transistor (AT&T archieves) (b) İlk entegre devre (Texas Instruments).

Şekil 3 Intel i7 işlemcinin serimi.