Prodromakis pencere fonksiyonu ile tasarlanan memristör elemanının FPGA tabanlı gerçekleştirimi


Baran A. Y., Randrianantenaina J. L., Korkmaz N., Kılıç R.

IV. İnternational Turkic World Congress on Science and Engineering (TURK-COSE 2022), Niğde, Türkiye, 23 - 24 Haziran 2022, ss.1-6

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Niğde
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-6
  • Erciyes Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada Doğrusal Olmayan İyon Sürüklenme Modeli’ne dayanan ve gerilim kontrollü bir memristör modeli olan Prodromakis pencere fonksiyonunun kullanıldığı bir memristör elemanının alan programlanabilir kapı dizisi (Field Programmable Gate Array-FPGA) elemanıyla gerçekleştirimi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Prodromakis pencere fonksiyonunu ile tasarlanan memristör elemanının nümerik simülasyonunun yapılmasının ardından, tasarlanan sistem FPGA donanımı üzerinde gerçeklenmiştir. Bu simülasyon ve gerçekleştirim sürecinde, memristör elemanının voltaj-akım karakteristiği ile elde edilen histerezis eğrisinin gözlemlenmesi için ihtiyaç duyulan sinüzoidal işaret üreteci olarak Van der Pol osilatörü kullanılmıştır. Böylece, FPGA elemanının girişine uygulanması gereken sinüzoidal işaret üretecinin ve uygulanan işaretin dijital forma dönüştürülmesi için gerekli olan Analog-Dijital Dönüştürücü’nün haricen kullanılmasına ihtiyaç kalmamıştır. Van der Pol giriş işaretinin kullanıldığı nümerik simülasyonlarda ve FPGA tabanlı donanım gerçekleştirimlerinde, Prodromakis pencere fonksiyonunun kullanıldığı bir memristör modelinin histerezis eğrisi başarılı bir şekilde gözlemlenmiştir.

In this study, it is aimed to implement a memristor element based on the Non-Linear Ion Drift Model and using the Prodromakis window function, which is a voltage-controlled memristor model, with a Field Programmable Gate Array-FPGA element. In this context, after the numerical simulation of the memristor element designed with the Prodromakis window function, the designed system is implemented on the FPGA hardware. In this simulation and implementation process, the Van der Pol oscillator was used as a sinusoidal signal generator needed to observe the hysteresis curve obtained with the voltage-current characteristic of the memristor element. Thus, there is no need for external use of the sinusoidal signal generator, which must be applied to the input of the FPGA element, and the Analog-Digital Converter, which is necessary for converting the applied signal into digital form. The hysteresis curve of a memristor model using the Prodromakis window function has been successfully observed in numerical simulations using the van der Pol input signal and in FPGA-based hardware implementations.