ASD: Çok Amaçlı Ayarlanabilir Sınıflandırıcı Devreler

Transkript

1 ASD: Çok Amaçlı Ayalanabili Sınıflandııcı Deele Poje No: 06E39 Pof. D. Cem GÖKNAR Pof. D. Shaham MINAEI D. Meih YILDIZ D. Engin DENİZ EYLÜL 00 İSTANBUL

2 ÖNSÖZ Bu pojenin ilk aşamasında mecut sınıflandııcı yapılaı, üstünlük e sakıncalaı, uygulama alanlaı incelenmişti. Mecut sakıncalaı gideen, yeni imkanla tanıyacak şekilde tümleştimeye uygun sınıflandııcı yapısı tasalanmıştı. Ayıca bu yapıya uygun sınıflandııcı algoitmalaı geliştiilmiş e simulasyonlaı yapılmıştı. Pojenin ikinci kısmında ise tasalanmış olan sınıflandııcı deesinin geliştiilen seimi yazılımla sınanmış sonuçta elde edilen seimin tümdee üetimi yaptıılmıştı. Önce üetilen tümdeenin sınanması sona da simulasyonla ile yapılan uygulamalaın tümdee ile testlei geçekleştiileek yazılımsal sonuçlaın ölçüm sonuçlaıyla uyum içinde olduklaı gösteilmişti. Poje TÜBİTAK Elektik, Elektonik e Enfomatik Aaştıma Gubu (EEEAG) taafından 06E39 numaalı kontat altında desteklenmişti. He aşamasında önemli desteğini e katkısını gödüğümüz EEEAG na, TÜBİTAK pesoneline çok teşekkü edeiz. ii

3 İÇİNDEKİLER Sayfa ÖNSÖZ...iii İÇİNDEKİLER... ŞEKİL LİSTESİ... ÖZET... iii SUMMARY... ix. GİRİŞ.... Liteatü Taaması..... Yazılımsal yöntemle..... Donanımsal yapıla Pojede Kullanılan Yöntem e Amaç Çalışmada Yapılanla SINIFLANDIRICI DEVRESİ TASARIMI VE BENZETİMLERİ.... Sınıflandııcı Yapısı Blok Diyagamı.... Çekidek Deele Çekidek dee Çekidek dee SINIFLANDIRICI DEVRE UYGULAMALARI (KUANTALAYICI VE KARAKTER TANIMA) Kuantalayıcı Kaakte Tanıma EĞİK IZGARALI SINIFLANDIRICILAR Bölgelein Oluştuulması ÇAD Deesi e Simülasyonlaı PROTOTİP VE BASKI DEVRE SERİMLERİ; DU-TCC09 LAB TESTİ Çekidek deenin seimi Akım taşıyıcı deesinin Seimi Pototip deenin seimi (DU-TCC 09) Pototip deenin eğik ızgaalı ei sınıflandımada testi SINIFLANDIRMA ALGORİTMALARI VE DEVRELERE UYGULANMASI Fishe Tabanlı Algoitma ile Çift Eşik Doğulaının Bulunmalaına Genel Bakış Fishe tabanlı algoitma ile çift eşik doğulaının bulunması Fishe tabanlı algoitma ile çift eşik doğulaının genel halde bulunması Eğiticili Pesepton Öğenme Algoitması ile ÇAD e ÇD Paameteleinin Bulunması SINIFLANDIRICI DEVRE UYGULAMALARI İis e Habeman Veileinin Sınıflandıılması İis eisinin Fishe tabanlı algoitma ile sınıflandıılması Habeman eisinin Fishe tabanlı algoitma ile sınıflandıılması İis eisinin pesepton öğenme algoitması ile sınıflandıılması Habeman eisinin pesepton öğenme algoitması ile sınıflandıılması SONUÇLAR VE ÖNERİLER REFERANSLAR EKLER... 0 iii

4 TABLO LİSTESİ Sayfa Tablo. : Çekidek Yapı Değişkenlei... 4 Tablo. : Çekidek dee- yapısının MOS tanzisto boyutlaı Tablo.3 : -D sınıflandııcı yapısı çekidek dee- kontol akımlaı Tablo.4 : -D sınıflandııcı yapısı çekidek dee- kontol akımlaı.... Tablo.5 : ÇD- de kullanılan MOS tanzisto boyutlaı Tablo.6 : ÇD- ile geçeklenen -D kontol akımlaı (µa olaak) Tablo.7 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcı deesi kontol akımlaı (akımla µa olaak ifade edilmişti) Tablo.8 : Kontol akımlaını sağlayan dienç değelei Tablo.9 : Sınıflandııcı deelein kaşılaştıılması Tablo 3. : Kuantalayıcı Yapısında Kullanılan Çekidek Dee Paametelei Tablo 3. : Faklı öüntüle için y i (i=,,5) çıkış değelei Tablo 4. : ÇAD deesi MOS tanzistolaın boyutlaı Tablo 5. : Çekidek dee kontol akımlaı... 6 Tablo 7. : n çıkışlı akım çoğullayıcı deesi MOS tanzistolaın boyutlaı Tablo 7. : Şekil 7. deki iis eisi sınıflandııcısı test kümesi Tablo 7.3: İis sınıflandııcısı ÇAD dienç değelei Tablo 7.4: İis sınıflandııcısı çekidek dee kontol akımlaı Tablo 7.5: İis sınıflandııcısı ÇAD eşdeğe dienç değelei Tablo 7.6: Şekil 7.8 deki Habeman eisi sınıflandııcısı test kümesi Tablo 7.7: Habeman sınıflandııcısı ÇAD dienç değelei Tablo 7.8: Habeman sınıflandııcısı çekidek dee kontol akımlaı Tablo 7.9: Habeman sınıflandııcısı ÇAD eşdeğe dienç değelei Tablo 7.0: Şekil 7. deki iis eisi sınıflandııcısı test kümesi Tablo 7.: Şekil 7. de c sınıfı için ÇAD dienç değelei e ÇD akımlaı Tablo 7.: Şekil 7. de c e c 3 sınıfı için ÇAD dienç değelei e ÇD akımlaı Tablo 7.3: Sınıflandııcı yapısında kullanılan ÇAD eşdeğe dienç değelei Tablo 7.4: Şekil 7.4 deki habeman eisi sınıflandııcısı test kümesi Tablo 7.5: Şekil 7.4 de c sınıfı için ÇAD dienç değelei e ÇD akımlaı Tablo 7.6: Sınıflandııcı yapısında kullanılan ÇAD eşdeğe dienç değelei Tablo 7.7: Sınıflandııcı başaımlaı kaşılaştıması i

5 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa Şekil. : Donanımsal geçeklenmiş sınıflandııcı bloğu (AKSIN, 005) Şekil. : Çekidek yapı geçiş kaakteistiği.... Şekil. : Çekidek yapının blok diyagamı.... Şekil.3 : n boyutlu sınıflandııcı deenin blok diyagamı.... Şekil.4 : Tek boyutlu sınıflandııcı ile elde edilmek istenilen giiş-çıkış kaakteistiği Şekil.5 : boyutlu çok seiyeli sınıflandııcı yapısı blok şeması Şekil.6 : MATLAB pogamı ile elde edilen boyutlu çok seiyeli sınıflandııcı deesinin (x -x )-y kaakteistiği Şekil.7 : Akım-modlu çekidek dee- yapısının blok diyagamı Şekil.8 : Akım-modlu çekidek dee- yapısının geçiş kaakteistiği Şekil.9 : Çekidek dee- iç yapısının işlesel diyagamı (YILDIZ, 007a) Şekil.0 : Çekidek dee- in giiş katı e eiici Şekil. : NOR kapısı e çıkış katı Şekil. : Çekidek dee- in I out akımının I in akımı ile değişim kaakteistiği (I H 0) Şekil.3 : Çekidek dee- in I out akımının I in akımı ile değişim kaakteistiği (I H =0) Şekil.4 : Çekidek dee- in V out geiliminin I in akımı ile değişim kaakteistiği Şekil.5 : Çekidek dee- ile geçeklenen -D sınıflandııcı blok diyagamı Şekil.6 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcının giiş-çıkış kaakteistiği Şekil.7 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcı blok diyagamı.... Şekil.8 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcı (I in -I in )-I out kaakteistiği.... Şekil.9 : Akım-modlu ÇD- nin blok yapısı.... Şekil.0 : Akım-modlu ÇD- blok diyagamı iç yapısı (YILDIZ, 007b) Şekil. : Eşik deesinin giiş-çıkış kaakteistiği Şekil. : ÇD- yapısının blok şeması Şekil.3 : Pozitif geibeslemeli eşik deesi dee şeması Şekil.4 : Pozitif geibeslemeli eşik deesi osiloskop çıktısı Şekil.5 : Pozitif geibeslemeli eşik deesi simülasyon kaakteistiği Şekil.6 : Eşik deesi dee şeması Şekil.7 : ÇD- sınıflandııcı deesi giiş-çıkış kaakteistiği Şekil.8 : ÇD- dee şeması (YILDIZ, 007b) Şekil.9 : Eşik deesinin giiş-çıkış kaakteistiği Şekil.30 : ÇD- yapısı giiş-çıkış kaakteistiği Şekil.3 : Tek boyutlu sınıflandııcının giiş-çıkış kaakteistiği Şekil.3 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcı giiş-çıkış simülasyonu Şekil.33 : ÇD- yapısının testinde kullanılan akım kaynağı modeli Şekil.34 : ÇD- giiş-çıkış kaateistiği osiloskop sonucu Şekil 3. : Sekiz seiyeli kuantalayıcı dee blok yapısı Şekil 3. : Sekiz seiyeli kuantalayıcı deesi I in -I out kaakteistiği Şekil 3.3 : Önek öüntüle

6 Şekil 3.4 : Şablon hüce gösteimi Şekil 3.5 : Kaakte tanıma sınıflandııcısı blok diyagamı Şekil 3.6 : İlk beş şablon için kaakte tanıma sınıflandııcısı benzetim sonuçlaı Şekil 3.7 : Son beş şablon için kaakte tanıma sınıflandııcısı benzetim sonuçlaı Şekil 3.8 : Hatalı test şablonlaı Şekil 3.9 : Kaakte tanıma sınıflandııcısı hata düzeltme benzetim sonucu Şekil 4. : Linee olaak sınıflandıılamayan ei kümesi Şekil 4. : Eğik Izgaalı ei sınıflandııcısı Şekil 4.3 : Dik Izgaa olmayan ei bölgelei Şekil 4.4 : ÇAD yapısı blok diyagamı sembolik gösteimi Şekil 4.5 : Şekil 4. deki bloğun iç yapısı Şekil 4.6 : Paalel bağlanmış sınıflandııcı deesi Şekil 4.7 : Eğik ızgaalı ei sınıflaı Şekil 4.8 : Eğik ızgaalı sınıflandııcı çıkışının 3-D I out -(x -x ) kaakteistiği Şekil 4.9 : Veilein ÇAD e ÇD kullanılaak sınıflandıılması Şekil 4.0 : ÇAD deesi blok şeması Şekil 4. : DO-CCII blok diyagamı Şekil 4. : DO-CCII dee şeması Şekil 4.3 : DO-CCII deesi için V x - V y kaakteistiği Şekil 4.4 : DO-CCII için I z+ e I z- akımlaının I x ile değişim kaakteistiği Şekil 4.5 : ÇAD yapısının DO-CCII yapılaı ile geçeklemesi Şekil 4.6 : ÇAD deesi için I z+ e I z- akımlaının V y geilimi ile değişim kaakteistiği ( R R 5 ) / 3 = Şekil 4.7 : Çeşitli k= R / R3 değelei için ÇAD deesi V y - I z+ kaakteistiği Şekil 5. : ÇD- nin seim çizimi Şekil 5. : Akım taşıyıcı şematiği Şekil 5.3 : Akım taşıyıcı seimi Şekil 5.4 : Tampon deesi şematiği Şekil 5.5 : Tampon dee seimi Şekil 5.6 : DU-TCC09 Bağlantı Diyagamı (TQFP 5 paketi için) Şekil 5.7 : Entege dee in üetici fimaya göndeilen son hali Şekil 5.8 : Üetici fimadan gelen DU-TCC09 çip fotoğafı (Die Photo) Şekil 5.9 : Üetilmiş olan entege deenin esmi Şekil 5.0 : Potop deenin testi için kullanılan baskı dee Şekil 5. : Baskı deenin geçekleştiilmiş şekli Şekil 5. : Giiş Çıkış kaakteistiği test sonucu; osiloskop çıktısı Şekil 5.3 : Eğik ızgaalı ei sınıflandııcısı test şeması Şekil 5.4 : Eğik ızgaalı ei sınıflandııcısı çıkış akım şekli osiloskop çıktısı Şekil 6. : Linee olaak sınıflandıılamayan önek ei kümesi Şekil 6. : Histogam kaakteistiği Şekil 6.3 : Çift eşik doğulaının gösteilimi Şekil 6.4 : n giişli tek katlı pesepton yapısı Şekil 7. : İzdüşüülmüş iis eileinin oijine uzaklıklaı Şekil 7. : İis eisi sınıflandııcı bloğu (Fishe tabanlı algoitma ile oluştuulmuş) Şekil 7.3 : Akım çoğullayıcı dee şeması (FERRI, 00) Şekil 7.4 : Şekil 7. deki İis eisi sınıflandııcısı simülasyon sonucu Şekil 7.5 : İis eisi test sonucu osiloskop çıktısı Şekil 7.6 : İis eisi test düzeneği Şekil 7.7 : İzdüşüülmüş Habeman eileinin oijine uzaklıklaı i

7 Şekil 7.8 : Habeman eisi sınıflandııcı bloğu (Fishe tabanlı algoitma sonucu oluştuulmuştu) Şekil 7.9 : Şekil 7.8 deki habeman eisi sınıflandııcısı simülasyon sonucu Şekil 7.0 : DU-TCC 09 ile Habeman eisi için test sonucu osiloskop çıktısı Şekil 7. : İis eisi sınıflandııcı bloğu (öğenme algoitması sonucu oluştuulmuş) Şekil 7. : Şekil 7. deki iis eisi sınıflandııcısı simülasyon sonucu Şekil 7.3 : DU-TCC 09 ile İis eisi test sonucu osiloskop çıktısı Şekil 7.4 : Habeman eisi sınıflandııcı bloğu (pesepton öğenme algoitması sonucu oluştuulmuş) Şekil 7.5 : Şekil 7.4 daki Habeman eisi sınıflandııcısı simülasyon sonucu Şekil 7.6 : DU-TCC 09 ile Habeman eisi test sonucu osiloskop çıktısı ii

8 ÖZET Sınıflandıma işlemi, benze özellik taşıyan objelein faklı özellikte olanladan ayıt edilmesi şeklinde tanımlanabili e otomatik hedef belileme, yapay zekâ, yapay sini ağlaı, analog-sayısal dönüştüücüle, tıbbi tanı, kuantalama, göüntü işleme, istatistik gibi konulada kullanım alanı bulu. Diğe yandan, geek geçek dünyada geekse sayısal dünyada, eilein sınıflandıılması büyük önem taşımaktadı. Sınıflandıma yöntemlei ilk olaak 960 lı yıllada öüntü sınıflandıma adı altında göülmeye başlanmış e ilişkin yazılımlada basit yapıla ele alınmıştı; ilk geçeklenen yapıda en yakın komşu yakınsaması kullanılmıştı. Bugüne kada sınıflandıma işlemi, çeşitli algoitmala yadımıyla genellikle yazılımsal olaak yapılmıştı. Oysaki geçek zamanda çalışma geektien bazı uygulamalada, sınıflandıma işleminin donanımsal olaak da geçeklenmesi önem kazanmaktadı. Bu çalışmada, ayalanabili sınıflandııcı deelei e uygulama alanlaı incelenmişti. Bu amaçla, çalışmanın donanımsal geçeklemeyle ilgili kısmında, önce çekidek dee diye adlandıılan temel bi yapı tasalanmış e bu çekidek deeleden oluşan çok-giişli çokçıkışlı bi sınıflandııcı mimaisi geliştiilmişti. Bu mimai ile sınıflandıılabilen e sınıflandıılamayan ei kümelei incelenmiş, sınıflandıılamayan ei kümeleinin ayıt edilebilmesi için çekidek dee yapılaı ile kullanılabilecek Çapan Dee yapısı geçekleştiilmişti. Dolayısıyla geek sadece çekidek dee yapılaın öncelikli olaak kullanılacak uygulamalada istenilen çalışma koşullaını çekidek dee- nin sağlayacağı düşünülmüştü, geekse çapan dee yapılaını beabe kullanaak ei kümeleinin uygun kontol paametelei yadımıyla sınıflandıılabileceği gösteilmişti. Bu kontol paameteleinin bulunmasını sağlayan eğitim algoitmalaı da ayıntılı olaak incelenmişti. Geliştiilen deele simülasyonlala e ayık dee elemanlaıyla geçekleneek sınanmış, geekli değişiklik e düzeltmele yapıldıktan sona 0.35 µm AMS CMOS teknoloji paameteleiyle sınıflandıma işlemleinde kullanılacak DU-TCC 09 İntege Deesinin seimi tasalanmıştı. Çeşitli sınama aşamalaını geçen seim üetildikten sona DU-TCC 09 laboatuada test edileek yazılımsal sonuçlaın ölçümlele çok başaılı bi uyum halinde olduğu gözlenmişti. Anahta kelimele: Sınıflandııcı Deele, CMOS, Akım Taşıyıcı. Kaakte Tanıma iii

9 SUMMARY The aim of classification is to assign an unknown object to a class containing simila objects. Classifie cicuits can find applications in aious fields of applied science such as automatic taget ecognition, eal-time object ecognition, patten ecognition, atificial intelligence, neual netwoks, analog digital conetes, quantizes and statistics. Theefoe, classification is especially impotant in the eal wold applications o in the digital wold. Fist basic classification methods using the neaest neighbou concept date back to 960 with patten ecognition algoithms. Nowadays classification is geneally achieed with the help of some algoithms in softwae packages. Howee, hadwae implementation of classifie cicuits ae impotant fo the applications that equie eal-time pocessing. In this poject, new possibilities fo CMOS classifie cicuits and thei applications ae inestigated. Fo that eason, fistly a hadwae implementation of a basic classification unit called coe cell is pesented then a multiple-input and multiple-output classification topology is constucted with these coe cells. The data sets that can be classified o not-classified with that multiple-input and multiple-output classifie cicuits ae examined; a Scalo Cicuit to be used with coe cells is ealized to classify data sets unclassifiable with coe cells. As a esult it is shown that data sets can be classified, using coe cells with o without scalo cicuits but with appopiate contol paametes to poide tunability. Leaning algoithms hae been inestigated, deeloped and applied to obtain these contol paametes. Deeloped cicuits hae been soft and had-tested with discete components, coected and impoed, then its layout designed with 0.35 µm AMS CMOS technology paametes, tested, amelioated and the esulting IC entitled DU-TCC 09 manufactued. Finally, DU-TCC 09 has been lab tested with seeal classifie applications and soft esus had test esults hae been obseed to be in almost pefect ageement. Key wods: Classifie cicuits, CMOS, Cuent Coneyo, Chaacte Recognition. ix

10 . GİRİŞ Sınıflandıma genellikle otomatik hedef belileme, yapay zekâ, yapay sini ağlaı, analogsayısal dönüştüücüle, tıbbi tanı, kuantalama, göüntü işleme, istatistik gibi konulada kullanılmaktadı (LIU 000, TZANAKOU 000). Bu konuda yapılan çalışmala yazılımsal e donanımsal olmak üzee iki kısımda incelenebili. Liteatüde geek yazılımsal geekse donanımsal sınıflandııcılala ilgili biçok yayına astlanmaktadı (COVER 967, BISHOP 996). Çok yaygın olan yapay sini ağı tabanlı sınıflandııcılaa ise hem yazılımsal hem de donanımsal olaak bakmak daha doğu olu. Genellikle donanımsal olaak tasalanmış sınıflandııcıla, faklı ağ yapılaı sentezleyen Yapay Sini Ağlaının (YSA) geçeklemesidi. YSA algoitmalaının büyük bi çoğunluğu bilgisayaa uyalanabilmektedi. YSA, biyolojik nöon hücesinin yapısı e öğenme özellikleinden esinleneek geliştiilmiş bi hesaplama sistemi olup sınıflandımaya çok eleişlidi. Bu ağlaın mimaisini e öğenme algoitmalaını geliştimeye yönelik liteatüde biçok çalışmala bulunmaktadı (BEIU 996, DUDA 000). Bu çalışmalaın geliştidiklei modelle yazılım e donanım otamında kullanım sağlamışladı (JAIN 000, CHENYZ,00, ABDEL-ATY-ZOHDY 999). YSA nın seçilmesindeki başlıca neden ise, çok kamaşık e çok fazla paamete içeen duumlada bile kullanılabiliyo olmalaıdı (RIPLEY 996). Yazılımsal olaak çalıştııldıklaında sakıncalaının başında, geçek zamanda çalıştıılamamalaı, öğenme algoitma süesinin fazla olması, sınıflandıma yapacağı nesnelein bibiine çok benze özellikle göstemesi geli; ayıca paamete sayısı çok attığında yaaş çalışı hale gelmelei ise diğe bi sakıncadı (YAMASAKI 00). Bütün bunlaın ana nedeni, paalel çalışma esasına göe otaya atılmış YSA nın, adışıl makinelee yönelik algoitmalala çalıştıılmasıdı; dolayısıyla mecut sınıflandııcı algoitmalaının yazılımsal olmalaına kaşın, hızlı e geçek zamanda çalışma azu edildiğinde, donanımsal olaak geçeklenmelei geekliliği doğmuştu (YAMASAKI 003).

11 . Liteatü Taaması.. Yazılımsal yöntemle Genel bakış açısından, bi sınıflandııcı tasaımı iki faklı kategoide ele alınabili: eğitimli e eğitimsiz tasaım. Eğitimli tasaımda daha önce tanımlanmış bilinen bi giiş sınıfının bilinen çıkışlaıyla, sınıflandııcının aynı giişlee kaşı düşen çıkışlaı kaşılaştıılaak bi hata teimi tanımlanı. Bu teim sıfı oluncaya kada, sınıflandııcının paametelei değiştiili. Eğitimsiz sınıflandımada ise bi ei eğitim kümesi bulunmayıp, bi yakınlık kualına göe eilein guplandıılmasının yapılması olaak düşünülebili (TZANAKOU, 000). Liteatüde kullanılan sınıflandıma yaklaşımlaının çoğunluğu eğitimli sınıflandıma kategoisinde ye almaktadı (REYES, 995). Bu kategoide yapay sini ağlaı e en yakın komşu gibi yaklaşımla kullanılmaktadı (COVER, 967). YSA tabanlı olan sınıflandıma yapılaı, günümüzde en yaygın kullanılan, başaımını ispatlamış çok güçlü sınıflandııcı tüleidile (ZHAO, 00). YSA ya yönelik ilk çalışma, 943 yılında Mc-Culloch e Pitts in taafından yapılmıştı (MCCULLOCH, 943). Bu çalışmada basit mantık fonksiyonlaının geçekleştiildiği matematiksel bi model kullanılmıştı. Daha sonaki çalışmalada faklı mimai e öğenme yapısına sahip ağla geliştiilmişti (GALUSHKIN, 99). Bu ağladan çok katmanlı algılayıcıla e adyal tabanlı fonksiyon ağlaı liteatüde sınıflandıma gibi patik uygulamalada oldukça yaygın olaak kullanılmıştı (MOODY, 989). Ayıca YSA laın genelleme yetenekleinin olması, çok büyük boyutlu öüntü tanıma uygulamalaı açısından da oldukça önemlidi (XIAOQIN, 003; SUN, 997). Sınıflandıma işleminin bi başka yöntemi de, öüntülei bulunduklaı uzayda tanımlı bi mesafe fonksiyonuna (metik) göe, kendileine en yakın sınıflaa minimum hata ile atamaktı (HUNG, 999). Öüntü sınıflandıma işlemi temel olaak iki guba ayılabili: bunladan ilki matematiksel e istatistiksel tabanlı olanla, ikincisi ise YSA tabanlı algoitmaladı. Sınıflandııcıla başaım düzeyi açısından kaşılaştııldığında, YSA laı kullanılaak elde edilen sınıflandııcı sonuçlaının istatistiksel tabanlı sınıflandııcı sonuçlaından daha başaılı olduğu göülmüştü; ancak öğenme süeleinin de uzun olduğu bilinmektedi (SUN, 999; HUNG, 999; ZHOU, 000). Bazı çalışmalada kama yöntemle de öneilmişti (CAMBONI, 00). Diğe bi sınıflandıma yöntemi ise destek ektö makinesidi. Bu yöntem iki sınıflı eiye ait nokta kümesini ayıan en iyi bi soyut-düzlem bulmaya çalışan bi teknikti. Diğe bi ifade

12 ile bu yöntem ei sınıflaını uygun soyut-düzlemle ile ayımaya çalışı. Uygun soyutdüzlemin bulunması ise sınıflandıılacak eile ile soyut-düzlemin mesafesinin minimizasyonu ile yapılı. Bu yöntemin sakıncalaının başında ise, belili eile için en iyi ayıan düzlemini bulduktan sona yeni eile geldiğinde, sadece yeni eilee değil eski eilee de ihtiyaç duyulması geli (JING, 006). Liteatüde ei sınıflandıması adyal tabanlı fonksiyonla kullanılaak da yapılmaktadı (OYANG, 005). Buadaki ei sınıflandıma yönteminde, sınıflandıma sonuçlaı belli olan belili eile için ağ paametelei saptanı e bu paametele benze dağılım gösteen başka eile için de kullanılı. Başka bi deyişle teka eğitilmesi geekmemektedi. Ancak adyal tabanlı fonksiyonla kullanıldığında doğu sonuç elde etme kesinliği azalıken hızlı sonuç alınabilmektedi; oysa destek ektö makinesi ile duum tam tesi olmaktadı. Öüntü sınıflandıma için kullanılan bi yöntem de ektö kuantalayıcıdı. Bu yöntem öüntü tanımada olduğu kada, özellikle ei sıkıştıılmasında da kullanılmaktadı. Vektö kuantalayıcı yapılaından, giiş dizisinin önek dizileden en çok hangisine benzediğini bulmakta yaalanılı (HUNG, 999; LUBKIN, 998). Vektö kuantalama, genellikle daha hızlı bi pefomans elde etmek için, özelliklei bibiine yakın bi işaet kümesinin, tek bi ektöle temsil edileek, tek bi kodla kodlanması şeklinde tanımlanabili. Bu ei sınıflandıma yöntemleinden başka liteatüde, sınıflandıma yazılımlaında kullanılabilen, k-en-yakın komşu (k-th neaest neighbouhood) e Voonoi algoitması gibi çeşitli yöntemle de adı (COVER, 967). Bu yöntemleden, Voonoi diyagamı yaklaşımı öüntü sınıflandımada faklı ei giişleinin ayıt edilmesi amacıyla kullanılmaktadı (REYES, 995). Son olaak, yine liteatüde özellikle sınıflandıma işleminin bi alt kümesi olan analogsayısal dönüştüme işlemi, paça paça lineeleştime yaklaşımı e de nöo-bulanık sistemlede kullanılan tapezoidal geçiş fonksiyonu da ayıntılı olaak incelenmişti (KACHARE, 005; BİLGİLİ, 005; AKSIN, 000). Tapezoidal geçiş fonksiyonu yadımı ile göüntü işleme konusunda yapılmış çeşitli uygulamala bulunmaktadı (BİLGİLİ, 006). Ayıca bi çeşit ei sınıflandıma yöntemi olaak düşünülebilecek kuantalama da, kodlama e ei sıkıştıma uygulamalaında yaygın olaak kullanılmaktadı (GRAY, 998). 3

13 .. Donanımsal yapıla Liteatüde donanımsal olaak geçekleştiilmiş sınıflandııcı yapılaı, geçek zamanlı uygulamala için eleişli olmaktadıla. Bu yapıla genellikle yapı biimi bi nöon modeli olan, faklı ağ yapılaı sentezleyen, pogamlanabilen eya pogamlanamayan dee e tümdee mimailei olaak kaşımıza çıkmaktadı. Özellikle yapay sini ağlaının donanım geçeklemelei olan nöoişlemcile, standat mikoişlemcile ile uygulamalada kullanılmaktadı. Böylece nöol hesaplanmaladan donanımsal olaak faydalanılmış olunu. Ancak bu donanım uygulamalaı giiş-çıkış sayısı, ağ tipi, sabit aktiasyon fonksiyonu, sınılı çalışma aalığı gibi bazı kısıtlamala içemektedi. Ancak YSA nın yazılım otamında elde edilen esneklik, matematik işlem kabiliyetinin üstünlüğü gibi yeteneklee donanım geçeklemeleinin getidiği kısıtlamala nedeniyle tam olaak ulaşılamamaktadı (BEIU, 996). Bunun temel nedeni, donanımlaın hücele aası yoğun aabağlantılaa izin eecek kada gelişmiş olmamasıdı. Ayıca yazılım otamında geliştiilen YSA algoitmalaının donanım uygulamalaı için uygun olmayışı, işlem kamaşıklığının yüksek oluşu gibi nedenle de gösteilebili. Liteatüde ye alan YSA nın donanım geçeklemelei, uygulama amacına e kullanılan teknolojiye bağlı olaak çeşitlilik göstemektedi. Bu donanım geçeklemelei genel olaak uygulamaya özgü, özel amaçlı tümdee yapılaı ile genel amaçlı tümdee yapılaı olaak kaşımıza çıkmaktadı. Belli bi sınıflandıma mimaisi e algoitmasına uygun tasalanan tümdeele dışında standat işlemcile üzeinde de çeşitli topolojile sentezlenebilmektedi. Uygulamaya özgü tasalanan tümdeele, belili bi uygulamaya göe tasalandığından, sınılı büyüklüklee sahip olup böyle bi tümdeenin başka bi uygulama için kullanımı mümkün değildi (LEONG, 995). Genel amaçlı tümdeele bu kısıtlamayı en aza indimek amacıyla tasalanmıştı. Geçeklenen tümdeele genel eya özel amaçlı olması açısından faklılık göstemesi dışında, uygulanan mimainin analog, sayısal eya kama tasalanmış olmasına, VLSI tasaım tekniği e teknolojisine, eğiticili eya eğiticisiz öğenme kualına sahip olmasına, ağılıklaın tüm dee üzeinde saklanabiliyo eya saklanamıyo olmasına, tümdee üzeinde saklanan ağılıklaın analog eya sayısal olmasına, eğitim işleminin tümdee üzeinde yapılıp yapılmamasına, öğenme süecinde kullanılan algoitmaya göe liteatüde çeşitlilik göstemektedi (AYBAY, 996; ERKMEN, 007). Ayıca liteatüde yapay sini ağı donanımlaı ile ilgili çalışmala da ayıntılı bi şekilde ele alınmıştı (AVCI, 005). 4

14 Liteatüde kullanılan diğe bi donanımsal sınıflandııcı yapısı da, yük tabanlı, sabit ağılıklı olan Hamming sınıflandııcısıdı (CİLİNGİROĞLU, 993). Geçeklenen bu deenin üstünlüklei, tek besleme geilimi (+5 V) kullanılıyo e statik güç tüketimi olmadan da yüksek hızda çalışabiliyo, ancak en önemli sakıncası ise ağılıklaı değiştiilemediğinden sabit pogamlı olmasıdı. Sınıflandımada, iki ektö dizisinin fakını alaak sınıflandıma işlemini geçekleştien deele de mecuttu. Böyle bi dee 0.35 µm CMOS teknolojisi kullanılaak öneilmişti (AKSIN, 005). T T j T n T i T ij T in KHA Çıkışla T m T mj T mn x x j x n Şekil. : Donanımsal geçeklenmiş sınıflandııcı bloğu (AKSIN, 005). Donanımsal olaak geçeklenen iki ektö dizisinin fakını hesaplayan genel bi sınıflandııcı yapısı Şekil. de gösteilmişti. Bu şekildeki (x, x i, x n ) giiş dizisi ektöünü ((T i, T i, T n ), i=, m ) ise giiş ektöüne uzaklıklaı hesaplanacak olan sabit önek ektö dizisini göstemektedi. Kazanan Hepsini Alı (KHA) bloğu ise hesaplanmış uzaklıklaın kaşılaştıılıp çıkışa yollandığı bloktu. Geçeklenen bu deele, genel olaak iki temel bloktan oluşmaktadı. Uzaklık hesaplamalaının yapılmakta olduğu ilk bloğun yapısının özelliği, paalel bağlanmış temel fak alma deeleinden oluşmasıdı. Bu bloğun yapısı geeği uzaklık hesabı, algoitma olaak sınıflandımada kullanılan bi yöntemin donanımsal olaak geçeklenmesiyle yapılmaktadı. İkinci blokta ise genellikle KHA tipinde çıkış katlaı 5

15 kullanılmaktadı (DONCKERS, 999). Çıkış katlaında kullanılan bu yapılaın temel amacı ise basit bi kaşılaştıma yapmaktan ibaetti. Bunun nedeni, liteatüde öneilen donanımsal sınıflandııcı yapılaında, iki ei aasındaki Hamming uzaklığının hesaplanması e elde edilen uzaklık çıktılaının bibileiyle kaşılaştıılması yapılaak sınıflandıma işleminin geçeklenmesidi (ÇİLİNGİROĞLU, 998). Liteatüde sabit ağılıklı Hamming sınıflandııcılaının kullanılmasının bi başka sebebi ise yüksek hızlı uygulamalaa eleişli olmalaıdı. Böyle bi sınıflandııcı deesi.4 µm CMOS teknolojisi kullanılaak geçekleştiilmiş e tam sayılaın tanınmasında kullanılmıştı; sınıflandıma hızı 0 MHz olaak eilmişti (GRANT, 994). Bu tip yapılada ağılıklaın değişmiyo olması başka uygulamalada kullanılamaması açısından bi dezaantaj olaak kaşımıza çıkmaktadı. Hamming uzaklığı kullanan sınıflandııcıla analog olaak donanımsal geçekleştiildikleinde eşleşme poblemi ile hatalı kaa emeye sebep olmaktadıla; dolayısıyla eşleşme hatalaı e sınılamalaı liteatüde incelenmişti (KUMAR, 993). Sınıflandıma işleminde kullanılan diğe bi yaklaşım ise, yakınlık ölçütü olaak Euclid uzaklığının kullanıldığı yöntemledi (ONAT, 997). Bu yöntemle, hüce deeleinin paalel bağlanmasıyla temel uzaklık hesabı sağlandığı için, alan eimliği açısından çok eleişlidi. Liteatüde, temel dee yapısının 4 tanzisto e kapasite elemanı ile geçeklendiği önekle de adı (ÇİLİNGİROĞLU, 998). Ancak temel sakınca, bu deelede tasaım esnasında kapasite değeleinin seçilmesi zounluluğundan dolayı ağılık katsayılaının kullanım aşamasında değiştiilememesidi. Dolayısıyla ağılık katsayılaının değiştiilebili olması sınıflandııcılaın genel amaçlı kullanımı açısından önem taşımaktadı. Tasaımlada ağılık değelei hem analog hemde sayısal olaak tasalanmıştı. Bu ağılık değeleinin sayısal e tamsayı biçiminde öneildiği e böylelikle kuantalama hatasının oluşmasının da engellendiği çalışmala bulunmaktadı (GRAGHICI, 999; ALMEİDA, 993). Sınıflandımada başka bi yaklaşım da eğitilici öğenme algoitmasına dayanan destek ektö makinesidi. Destek ektö makinesi doğusal ayıt edilebilen -sınıf poblemleinin çözümünden yola çıkaak doğusal olaak ayıt edilemeyen eya çoklu sınıf poblemleinin çözümünde kullanılan bi yöntemdi. Geçek zamanlı sınıflandıma uygulamalaı bu öğenme algoitmasının eğitim süesinin uzun olmasından dolayı zo bi poblem olmaktadı. Eğitimde hacanan hesaplama süesinin iyileştiilmesi amacıyla kısıtlı bi eğitim kümesi kullanılaak donanımsal olaak destek ektölei elde edilmişti. Bu kısıtlı kümeden elde edilen ektöle sınıflandıma başaımını azaltıken, yapının kamaşıklığının da azalmasını sağlamıştı. 6

16 Liteatüde bu şekilde tasalanmış bi dee 0.5 µm CMOS teknolojisi kullanılaak geçekleştiilmiş e güç tüketimi 5.9 mw olaak eilmişti (GENOV, 003). Sınıflandımada destek ektö makinesinin eğitim amacıyla kullanıldığı bi başka çalışmada ise, dee mimaisinde yüzen kapıla kullanılaak, analog işlemci bloklaının zayıf eitimde çalışması sonucu nw la ile mw la metebesinde düşük güç tüketim değeleine ulaşılmıştı (CHAKBARRTTY, 007). Destek ektö makinelei de adyal tabanlı fonksiyonla kullanılmasıyla donanımsal olaak geçeklenmişti (PENG, 008). Bu fonksiyonlada kullanılan Gauss fonksiyonunun otalama değei e ayansı yüzen kapıla kullanılaak ayalanabilmektedi. Geçeklemelein analog tasaımlaında, akım aynalaı e logaitma tabanlı süzgeçle de kullanılmıştı. Ancak bu duum geniş yapay sini ağlaında çok eleişli olmadığı için, dienç e kuetlendiicile tecih edilmişti (PENG, 008). Ayıca adyal tabanlı fonksiyon sınıflandııcısına KHA yapısı da ekleneek analog ektö kuantalayıcıya dönüştüülmüştü (PENG, 007). Kaa ağaçlaı da sınıflandımada kullanılan yöntemle aasında ye almaktadı. Bu yöntem geniş ei kümeleinde dahi yüksek doğulukla çalışmaktadı. Ancak ei boyutlaının geniş olduğu uygulamalada yoğun algoitmaladan dolayı işlem süesi çok uzun olmaktadı. Bunun için kaa ağacı sınıflandııcısı donanımsal olaak FPGA (Field Pogammable Gate Aay) yapılaı kullanılaak geçeklenmişti (NARAYAN, 007). Sayısal tasaımlaın güültü bağışıklığının iyi olmasından dolayı, yüksek doğuluğa sahip çıkışla üetebilmektedi. Ayıca sayısal tasaım teknikleinden dolayı, donanım tanımlama dillei (VHDL) kullanılaak geçekleştiilen sayısal bi tasaım, FPGA yongalaına kolayca aktaılabilmekte e hızlı pototiple üetilebilmektedi. Donanım tanımlama dillei kullanaak tasalanmış sınıflandııcı mimailei liteatüde bulunmaktadı (REAZ, 00). Sayısal tasaımlaın güültü bağışıklığı e tasaım kolaylığı gibi aantajlaının yanında, sayısal yapı bloklaı ile fonksiyon geçekleştimek analog deelee göe çok daha fazla sayıda tanzisto geektimektedi. Yapılan çalışmalada genelde analog e sayısal tasaım teknikleinin olumlu özellikleini bi aada kullanan kama tümdee tasaımlaı ye almaktadı. Bütün bu yukaıda sözü edilen sınıflandııcı donanımlaına ek olaak liteatüde öüntü tanımada kullanılan donanımsal sınıflandııcı yapısı da kaşımıza çıkmaktadı. Donanımsal olaak, µm CMOS teknolojisi ile.. mm alan üzeine geçeklenmiş e 6 adet nöon içeen öüntü sınıflandııcı yapısı mecuttu (WANG, 99). Bu yapıda kullanılan öğenme kısmı mikobilgisaya aacılığı ile geçekleştiilmişti e dee mw la metebesinde güç 7

17 tüketmektedi (WANG, 99). Yüz e kaakte gibi kamaşık gösel öüntülein sınıflandıılması için esimlein sayısal bi kamea yadımıyla alınması e sayısal işaet işleme tekniklei kullanılaak mikoişlemcile aacılığı ile işlenmesi sağlanı. Ancak bu işlemle yüksek güç tüketimi geektimektedi. Bunlaın daha az güç tüketeek geçekleştiilmesi için analog donanımsal gösel öüntü sınıflandııcıla öneilmişti (BRIDGES, 006). Liteatüde +5 V besleme geilimi ile beslenen, 0.35 µm CMOS teknolojisi ile geçeklenen e.5 mw güç tüketen uygulamala bulunmaktadı (BRIDGES, 006). Öüntü tanımada biçok sınıflandııcıyı bileştieek kullanmak gelişmiş bi yöntem olaak bilinmektedi. Liteatüde kaa ağaçlaının sınıflandııcı olaak kullanıldığı öüntü tanıma deelei de mecuttu (BERMAK, 003). Ancak bu tip sınıflandııcılada genel başaım yüksek dahi olsa fazla miktada bellek geeksinimi e hesaplama süesinin uzunluğu bi sakınca olmakta e geçek zamanlı kullanılmalaına engel teşkil etmektedi. Akıllı fotosensölede, düşük çözünülüklü öüntü sınıflandııcı uygulamalaında kullanılabilile. Ayıca yapay sini ağlaının faklı önekle için eğitilebilme yeteneklei sayesinde fotosensensö dizilei ile bilikte kullanılaak CMOS deele ile geçeklenmiş öüntü sınıflandıma uygulamalaı mecuttu (DJAHANSHAHI, 996). Böylece, yukaıda liteatüdeki mecut sınıflandııcı deelei incelenmiş e bu sınıflandııcılaın donanımsal olaak geçekleştiilmesi için pek çok faklı yapıda donanıma özel öğenme algoitmalaı geektiği göülmüştü. Donanımsal sınıflandııcı tasaım tekniklei analog, sayısal e kama olacak biçimde tümdee yapılaı geçeklenmişti. Bu yapılaın bi kısmı genel amaçlı, bi kısmı da özel amaçlı tasaımladı. Tüm bu tasaımlaın ışığında, temel sınıflandııcı yapısı kımık alanında fazla ye kaplamayacak, güç tüketimi düşük olacak e üetilmiş olan temel sınıflandııcı tümdeelei aalaında bağlanabilecek e böylelikle çok giişli deelein elde edilmesine olanak tanıyacak bi sınıflandııcı deesinin bulunmadığı, e böyle bi deeye ihtiyaç olduğu otaya çıkmıştı. Ayıca böyle bi tümdeenin, ağılıklaı dışaıdan ayalanabilecek şekilde tasalanmış e ağılık katsayılaının bulunması için tümdeeye uygun öğenme algoitmalaının geliştiilmiş olması da geekmektedi.. Pojede Kullanılan Yöntem e Amaç Bu poje kapsamında kullanılan yöntem e amaç aşağıdaki gibi özetlenebili. 8

18 a) Genel amaçlı, esnek bi şekilde kullanılabilecek temel bi sınıflandııcı yapısı geçeklenmek istenmektedi. Sözü edilen sınıflandııcı temel deelein kullanım amacına göe paalel, sei, ad ada ya da hehangi bi biçimde bağlanaak daha yüksek boyutlu eilein sınıflandıılmasına olanak emelidi. b) Bu deele ayalanabili olmalıdı: başka bi deyişle çeşitli ei tipleine göe, eilei sınıflaa ayıan bölgelei belileyen dee paameteleinin kullanıcı taafından saptanması e/eya bi uygulamadan ötekine değiştiilebilmesine imkan tanıyacak şekilde tasalanmalıdı. c) Ayıca bu deele, ei tipleinin sınıflandıılmasında otaya çıkan sınıf bölgeleinin olabildiğince esnek olmasına izin eebilmelidi. Dolaysıyla eilei sınıflandımak için uygun bi yöntem geliştimek e ayıca bu tasaımlaa uyalanabilecek öğenme algoitmalaını da oluştumak e yapılaa uyalamak gekmektedi. d) Son olaak geliştiilen deenin IC seimi yapılmalı,, sınanmalı, iyileştiilmeli, nihai seim üetilmeli e simülasyon/ölçüm sonuçlaı kaşılaştıılmalıdı..3 Çalışmada Yapılanla Sınıflandııcı deeleinin tasalanmasında izlenen yol aşağıda özetlenmişti: Bölüm de sınıflandıma amacıyla, önce. a) da sözü edilen sınıflandııcı için iki adet temel dee bloğu tasalanmıştı. Tasalanan sınıflandııcı dee bloklaı temel bi yapı taşı niteliği taşımakta, başla bi deyişle tek boyutlu bi sınıflandııcı deesi olmaktadıla. Bu yapıya çekidek dee denilmiş, hem yazılımsal hem de donanımsal geçekleneek simülasyonlaı e kaşılaştıılmalaı sunulmuştu. Bu deele ile elde edilebilecek sınıflandıma bölgelei incelenmiş, bu deele ile kuulan değişik topolojile sayesinde ne tü faklı ei tipleinin sınıflandıılabildiği gösteilmişti. Çekidek deelein çeşitli şekilde bağlanması ile çok boyutlu sınıflandııcı deelei geçekleştiilmişti. Böylece sınıflandııcı deelein bazı ei tiplei için esnek yapıda tasalanmış olmasının getidiği kullanım kolaylıklaı da gösteilmişti.. b) de istenen ayalanabili olma özelliği, çekidek deenin kontol paameteleinin kullanıcı taafından saptanabilmesi ile sağlanmıştı. Bölüm 3 de, tasalanmış olan sınıflandııcı deenin simülasyonla yadımıyla kuantalayıcı e kaakte tanıma uygulamalaı yapılmıştı; uygun tasalandıklaı duumda kaakte tanıyıcı deenin sembolde oluşan hatalaı da düzeltebileceği gösteilmişti. 9

19 . c) ile ifade edilen esnekliği sağlamak amacıyla çekidek deelein önüne yeni bi kat ekleneek oluştuulan Çapan Deesi (ÇAD) e simülasyonlaı Bölüm 4 te incelenmiş, ÇAD yapısının nasıl geçekleştiildiği e bu ÇAD yapısı ile öneilen deelein beabe kullanımı ile hangi tü eilein sınıflandıılabileceği de gösteilmişti. Bölüm 5 te, 0.35 µm AMS CMOS teknoloji paameteleiyle tasalanan Çekidek Deenin, Akım Taşıyıcılaının, DU-TCC 09 integesinin b. seimlei, DU-TCC 09 un testinde kullanılacak baskı deenin çizimi e bunlaın fotogaflaı gösteilmişti. Bu bölümde ayıca DU-TCC 09 ile çekidek deenin giiş-çıkış kaakteistiğinin, 3 sınıflı bi sınıflandııcının çıkışlaının simülasyon sonuçlaıyla uyum içinde olduğu gösteilmiş olup, büyük oanda geçmiş aa apolada ye almayan sonuçlaı ihtia etmektedi. Önceki bölümlede öneilen yapıla, özgün e faklı olduklaından sınıflandıma algoitmalaı e geliştiilen deelee uygulanması Bölüm 6 da ele alınmıştı. Fishe tabanlı algoitma, pesepton öğenme algoitmalaı incelenmiş, bu algoitmalaın öneilen deele ile nasıl kullanılacağı gösteilmişti. Çift eşik doğulaının bulunmasında Fishe in linee diskiminant analizi yönteminden yaalanılaak yeni bi yöntem geliştiilmişti. Geçekleştiilmiş olan sınıflandııcının diğe uygulamalaına Bölüm 7 de ye eilmişti. Geliştiilen sınıflayıcının ei kümeleine uygulanması amacıyla İis e Habeman eilei Fishe tabanlı e pesepton öğenme algoitmalaı ile sınıflandıılmış, DU-TCC 09 ile elde edilen sonuçla ile simülasyon sonuçlaı kaşılaştıılaak uyum içinde olduklaı gösteilmişti; bu bölüm de diğe aa apolada bulunmayan sonuçlaı içemektedi. 8. bölüm poje kapsamında yapılan çalışmala, elde edilen gelişmelee ilişkin sonuç e youmla ile izleyebilecek AGe çalışmalaının eilmesine ayılmıştı. 0

20 . SINIFLANDIRICI DEVRESİ TASARIMI VE BENZETİMLERİ. Sınıflandııcı Yapısı Blok Diyagamı Poje çalışmasında öncelikle, basit donanımlala sınıflandııcılaın nasıl geçeklenebileceği ele alınmış e sınıflandıma işlemi için temel bi çekidek yapı e bu yapının sınıflandıabileceği ei kümelei incelenmişti. Bu temel çekidek yapıla ile oluştuulan topolojilele daha kamaşık ei kümeleinin de sınıflandıılabileceği gösteilmiş e geçeklemelei yapılmıştı. Çekidek Yapı (ÇY) taşı tek boyutlu bi sınıflandııcı yapısı olaak düşünülmüş e tasalanmıştı. Geçeklenmesi istenen geçiş eğisi Şekil. e blok diyagamı da Şekil. de eilmişti. Bu çekidek yapı temel sınıflandııcı yapısını oluştumaktadı e çok boyutlu sınıflandııcı yapılaının elde edilmesinde kullanılmıştı. Şekil. : Çekidek yapı geçiş kaakteistiği. Şekil. : Çekidek yapının blok diyagamı.

21 Tasaımın, Şekil. deki kaakteistikteki,, e k paametelei kullanıcı taafından kolayca değiştiilebilecek e değelei uygulanacaklaı sınıflama pobleminden kolayca elde edilebilecek biçimde yapılmıştı. Giiş-çıkış kaakteistiği aşağıdaki gibi ifade edili: k < x < y = 0 diğe hallede (.) Bu yaklaşımın bi üstünlüğü de çekidek yapılaın çeşitli şekillede aalaında bağlanaak faklı tipteki e boyuttaki eilei sınıflandımak için kullanılabilmesidi; öneğin Şekil.3 de gösteildiği gibi paalel bağlanaak n boyutlu bi sınıflandııcı sistemi geçekleştiilebili. Daha kamaşık topolojile ileiki aşamalada eilecekti. y k x x y x k 3 4 x y y k n x n (n-) n x Şekil.3 : n boyutlu sınıflandııcı deenin blok diyagamı. Şekil.3 deki yapının çeşitli özel hallei göz önüne alınabili; bi özel duum x = x =... = xn = x, < < 3 <... < ( n ) < n (.) şeklinde eilebili. Bu duum için Şekil.4 de gösteilen giiş-çıkış kaakteistiği elde edili. Şekil.4 deki yapıdan da göüldüğü gibi bu şekilde geçeklenmiş bi topoloji, tek boyutlu eilei, çıkış

22 büyüklüğünün genliğine bakaak n tane faklı sınıfa ayıabilmektedi. Bu yapıdan aynı zamanda x büyüklüğünün kuantalanmasında da yaalanılabili. Şekil.4 : Tek boyutlu sınıflandııcı ile elde edilmek istenilen giiş-çıkış kaakteistiği. Sınıflandııcı yapılaının diğe bi uygulaması olaak, iki boyutlu e çok seiyeli bi sınıflandııcı tasaımı Şekil.5 deki topoloji ile elde edilebili. Bu şekilde eilen topolojide çekidek yapı-i e II ye x giiş değişkeni, çekidek yapı-iii e IV e x giiş değişkeni uygulanmıştı. Tasalanan deele akım modunda çalıştıklaından çıkışta bi toplama deesi yoktu. Böylece elde edilen sınıflandııcının giiş-çıkış kaakteistiğini daha iyi göebilmek amacıyla kontol değişkenleinin Tablo. de eilen değelei kullanılaak MATLAB simülasyonu yapılmıştı. Şekil.5 : boyutlu çok seiyeli sınıflandııcı yapısı blok şeması. 3

23 Tablo. : Çekidek Yapı Değişkenlei Çekidek Yapı I II III IV k 3 4 k 5 6 k k Bu duumda Şekil.6 daki gibi bi giiş-çıkış kaakteistiği elde edilebili. Bu kaakteistikten göüldüğü üzee giişli, çıkışlı e çok seiyeli (bu önekte 8 faklı sınıf, 0 düzlemi de dahil edilise 9 faklı sınıf) sınıflandııcı yapısı elde edili. Şekil.6 : MATLAB pogamı ile elde edilen boyutlu çok seiyeli sınıflandııcı deesinin (x -x )-y kaakteistiği. Tasalanmış e matematiksel modeli eilmiş deenin geçeklenmesi Bölüm. de ele alınmıştı.. Çekidek Deele.. Çekidek dee- Çalışmada tek boyutlu bi sınıflandııcı deesi olaak, akım modunda çalışmak üzee tasalanan e çekidek dee- olaak adlandıılan yapının işlesel daanışını gösteen blok diyagamı e geçiş kaakteistiği sıasıyla Şekil.7 e Şekil.8 de eilmişti (YILDIZ, 007a). Şekil.8 deki geçiş kaakteistiğinden de göüldüğü gibi giiş değelei I e I aasında ise çıkış I H değeini, bunlaın dışında ise çıkış I H değeini almaktadı. 4

24 Şekil.7 : Akım-modlu çekidek dee- yapısının blok diyagamı. Şekil.8 : Akım-modlu çekidek dee- yapısının geçiş kaakteistiği. Tasalanmış olan çekidek dee- in işlesel blok diyagamı Şekil.9 da eildiği gibidi. Bu blok diyagamında giiş katı, giiş akımını geilime dönüştümek için kullanılıken NOR kapısı çıkışın, giiş I < I akımlaının aasındayken I H değeini, değilken I H değeini almasını sağlamaktadı. Çıkış değişkenin akım olması ise çıkış katı ile sağlanmaktadı. V V Şekil.9 : Çekidek dee- iç yapısının işlesel diyagamı (YILDIZ, 007a). Şekil.8 deki giiş-çıkış kaakteistiğinin tanım bağıntısı (.3) ile gösteildiği biçimdedi: I out I = I H H I < I in < I diğe hallede (.3) Şekil.9 daki giiş katı ile bilikte tasalanan eiici deesi Şekil.0 da eilmişti. 5

25 Şekil.0 : Çekidek dee- in giiş katı e eiici. Buadaki diyot bağlı M tanzistou e I BIAS akımı giiş akımını geilime dönüştümek için kullanılı. M e M 3 tanzistolaı I BIAS +I e I BIAS +I akımlaı ile kutuplanmıştı. Dolayısıyla deede kullanılacak olan iki faklı eşik değei elde edilmiş olu. Diğe bi deyişle buadaki M, M e M 3 tanzistolaından oluşan kat, hem bi eşik deesi hem de akımı geilime dönüştümek amacıyla kullanılmıştı. M 4 e M 5 tanzistolaı ise eiici olaak çalışmaktadı. Giiş katı ile V e V geilimlei elde edilmişti. Deede kullanılan NOR kapısı e çıkış katı geçeklenmesi Şekil. de eilmişti. Çıkış kaakteistiğinde sıfı olmayan kısmın elde edilmesi için NOR kapısı kullanılmıştı. Bu yapıdaki NOR kapısı M 6, M 7, M 8 e M 9 tanzistolaından oluşmaktadı. Dolayısıyla V out çıkışı, V out VDD I < Iin < I = Vss diğe hallede (.4) ifadesi ile eili. Son olaak, kullanılan M 0, M, M e M 3 tanzistolaı çıkış katını oluştumaktadı. Çıkış katında kullanılan I H e I H akım kaynaklaı geçiş kaakteistiğindeki tepe noktalaının ayalanmasını sağlamaktadı. 6

26 Çıkış katındaki + I o e Şekil. : NOR kapısı e çıkış katı. I o akımlaı da V out geilimi cinsinden aşağıdaki ifadele ile eili: I = + H Vout VDD I o = I H Vout = VSS, (.5) I o = I I H H V V out out = V = V DD SS (.6) Dolayısıyla, tasalanmış olan deede giiş katında kullanılan I e I akımlaı geçiş kaakteistiğinin sıfı olmayan bölgesinin ayalanmasına olanak tanımaktadı. Tasalanan deenin SPICE simülasyonlaı için çıkış akımı I out için I + o seçilmiş e 0.35 µm AMS CMOS SPICE teknoloji paametelei kullanılmıştı (paametele Ek A da eilmişti). Besleme geilimi V DD e V SS ±.5 V olaak alınmış, kutuplama akımı I BIAS =0 µa e kontol akımlaı I =40 µa, I =80 µa e I H = I H =0 µa olaak seçilmesi halinde I out akımının I in akımı ile değişim kaakteistiği Şekil. de eilmişti. Çekidek dee- yapısının oluştuulmasında kullanılan tanzisto boyutlaı Tablo. de eilmişti. 7

27 Şekill. : Çekidek dee- in I out akımının I in akımı ile değişim kaakteistiği (I H 0). Çalışmanın deamında I H akımı 0 alınmış, I H akımı I H olaak gösteilmiş e simülasyonla yapılmıştı. Kontol akımlaı I =40 µa, I =80 µa e I H =0 µa seçileek I out akımının I in akımı ile değişim kaakteistiği çizdiilmiş e Şekil.3 de eilmişti. Çıkışın geilim olması duumunda, V out geiliminin I in akımı ile değişim kaakteistiği Şekil.4 de gösteilmişti. Tablo. : Çekidek dee- yapısınınn MOS tanzisto boyutlaı. MOSFET M, M, M 3, M 4, M 6, M 7, M 8, M 9,M 0,M M 5, M, M 3 3, M W [μm] L [μm] Şekil.3 : Çekidek dee- in I out akımının I in akımı ile değişim kaakteistiği (IH=0). H 8

28 Şekil.4 : Çekidek dee- in V ou ut geilimininn I in akımı ile değişim kaakteistiği. boyutlu bi sınıflandııcı dee öneği için, döt adet çekidek dee- yapısı Şekil.5 de gösteildiği biçimde paalel olaak bağlanı. Bu tek boyutlu sınıflandııcı yapısında kontol akımlaı ile, uygun bölgeye düşen ei ayıt edilmektedi. Çekidekk dee- yapılaına uygulanan kontol akımlaı Tablo.3 de eilmişti. I H I in ÇD- I I I I H I in ÇD- II I 3 I 4 I H3 I out I in ÇD- III I 5 I 6 I H4 I in ÇD- IV I 7 I 8 Şekil.5 : Çekidek dee- ile geçeklenen -D sınıflandııcı blok diyagamı. 9

29 Tablo..3 : -D sınıflandııcı yapısı çekidek dee- kontol akımlaı. Çekidek Dee- I (μa) I 0 II 30 III 30 IV 370 I (μa) I H (μa) Çekidek dee- yapılaı ile oluştuulmuş boyutlu sınıflandııcının SPICE simülasyonu sonucu elde edilen I out akımının I in akımıı ile değişim kaakteistiği Şekil.6 da eilmişti. Şekil.6 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcının giiş-çıkış kaakteistiği. Çekidek dee- yapılaı kullanılaak boyutlu eile dışında hatta daha büyük n m boyutluu eile de sınıflandıılabilmektedi. Çok boyutlu eilein sınıflandıılabilmesi amacıyla alt bölüm. de MatLab simülasyonu yapılan topolojiden yaalanaak çekidek dee- bloklaı ile kuulan yapı Şekil. 7 de eilmişti. Bu yapıda 4 adet çekidekk dee- yapısı bibiine bağlanmış e çekidek dee I e II ye biinci ei kümesi, III e IV e ise ikinci ei kümesi giiş olaak uygulanmıştı. Böylece boyutlu ei sınıflandııcı yapısı oluştuulmuştu. 0

30 Şekil.7 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcı blok diyagamı. İki boyutlu sınıflandııcının SPICE simülasyonunu yapmak amacıyla Tablo.4 de eilen kontol paametelei seçilmiş olup he bi çekidek dee- in güç tüketimlei de ayı ayı gösteilmişti. Bu güç tüketimi kontol akımlaının büyüklüğüne göe değişmektedi. Tablo.4 : -D sınıflandııcı yapısı çekidek dee- kontol akımlaı. Çekidek Dee- I (μa) I (μa) I H (μa) Güç Tüketimi I 70 µa 40 µa 60 µa 0.46 mw II 0 µa 80 µa 0 µa.03 mw III 60 µa 40 µa 00 µa 0.5 mw IV 80 µa 360 µa 80 µa. mw Çekidek dee- yapılaı ile oluştuulmuş boyutlu sınıflandııcı deesinin (I in -I in )-I out kaakteistiğinin simülasyon sonucu Şekil.8 de eilmişti.

31 Şekil.8 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcı (I in n-i in )-I out kaakteistiği. Şekil. 8 de göüldüğü gibi Şekil.7 deki gibi tasalanmış iki boyutlu sınıflandııcıı deesi ile 8 faklı ei kümesi ayıt edilebilmektedi. Eğe sıfı düzlemi de bi sınıflamaa sonucu olaak kabul edilise, 9 faklı sınıfa ait ei sınıflandıılmış olu... Çekidek dee- Şekil.. deki giiş-çıkış kaakteistiği faklı bi göüş açısıylaa tasalanmıştı. Deenin blok yapısı Şekil.9 da eilmişti. Geçekleştiilen dee ilk yapıdan faklı olaak eşik deelei kullanılaak oluştuulmuştu. I H I in Çekidek Dee- I out I I Şekil.9 : Akım-modlu ÇD- nin blok yapısı. Çekidek dee işlesel diyagamı Şekil.0 de gösteildiği biçimde iki adet eşik deesi e bi fak deesinden oluşmaktadı.

32 Şekil.0 : Akım-modlu ÇD- blok diyagamı iç yapısı (YILDIZ, 007b). Eşik deesinin giiş-çıkış kaakteistiği Şekil. de gösteilmiş e tanım bağıntısı I out I H I < I in = 0 diğe hallede (.7) şeklinde eilmişti. Şekil. : Eşik deesinin giiş-çıkış kaakteistiği. Çekidek dee- yapısının geçekleştiilmesi için Şekil. de eilen blok diyagam kullanılmıştı. Bu yapı ise iki eşik deesi e bi fak alma deesinden oluşmaktadı. İki eşik deesinin çıkış akımlaının fakı alınaak Şekil. de gösteildiği gibi sınıflandıma bölgesi oluştuulmuştu. Bu bölgenin oluştuulması için eşik deeleinin I H akımlaı eşit seçilmeli e I >I koşulu sağlanmalıdı. 3

33 Şekil. : ÇD- yapısının blok şeması. Çekidek dee- nin geçekleştiilmesi için kullanılan eşik deesi Şekil.3 ile gösteilmişti (MORGÜL 005). Deede I akımı eşik değeidi. Eğe giiş akımı I in, I akımından büyükse deenin çıkışındaki akım I H e M 3 tanzistounun saak geilimi yaklaşık olaak V SS olu; giiş akımı I in eşik akımından küçük olduğu zaman ise M 3 tanzistounun saak geilimi yaklaşık olaak V DD ye eşitti. Diğe taaftan M 4 tanzistounun akımı M 3 tanzistounun saak geilimi ile de kontol edilmektedi. M 4 e M 5 (M 4 açıkken M 5 kapalı, M 5 açık iken M 4 kapalı) tanzistolaı anahta gibi çalıştıklaından I in akımının değeine göe I H akımı M 4 ya da M 5 tanzistoundan akmaktadı. Şekil.3 deki dee CD4007 CMOS tanzisto entegesi kullanılaak sınanmış e osiloskop ekanında kullanılan eşik deesinde histeezis kaakteistiği oluştuğu gözlenmişti. Deenin test düzeneği kuuluken akım kaynaklaı yeine dienç bağlanmıştı. Bu diençlein uçlaına uygulanan geilim ile kontol akım e giiş akım değelei elde edilmişti. Pozitif geibeslemeli eşik deesini sınamak için I akımı R =0 kω dienç üzeinden V R =.7 V olacak şekilde uygulanmıştı. Benze şekilde R H =0 kω, V H =.5 V alınaak uygulanmış e böylece uygun akım değelei I = 85 µa e I H = 75 µa olacak şekilde sağlanmıştı. Çıkışa bağlanan 00 kω luk dienç ile akımın değişimi osiloskopta gözleneek akım değei ölçülmüştü. Kuulan deenin giiş-çıkış kaakteistiği test sonuçlaı osiloskobun X-Y özelliği kullanılaak Şekil.4 de eilmişti. Bu şekilde X ekseni için osiloskop skalası 0.5 V/di, Y ekseni içinse V/di seçilmişti. Deenin simülasyon sonucu için kontol akımlaı I =85 µa e I H =75 µa olacak şekilde ayalanmış, deenin aynı histeezis daanışını göstediği, giiş önce attıılaak, sona da azaltılaak uygulandığında elde edilmiş e sonucu Şekil.5 de eilmişti. 4

34 Şekil.3 : Pozitif geibeslemeli eşik deesi dee şeması. Şekil.4 : Pozitif geibeslemeli eşik deesi osiloskop çıktısı. Şekil..5 : Pozitif geibeslemeli eşik deesi simülasyon kaakteistiği. Şekil..3 deki deede pozitif geibeslemeyi sağlayan M 3 tanzistou çıkatılaak histeezis kaakteistiğinin oluşmamasının sağlandığı hem donanım hem de simülasyonla sınanmış, geçekleştiilen yeni eşik deesinin şeması Şekil.6 da sunulmuştu. Bu yapıda kullanılan kaynakla basit akım aynalaı olaak deeye uygulanmıştı. 5

35 Şekil.6 : Eşik deesi dee şeması. Deede I akımı eşik değeidi. Eğe giiş akımı I in, I akımından büyükse deenin çıkışındaki akım I H e M tanzistounun saak geilimi yaklaşık olaak V SS olu. Giiş akımı I in eşik akımından küçük olduğu zaman da M tanzistounun saak geilimi yaklaşık olaak V DD ye eşitti. Diğe taaftan M 3 tanzistounun akımı M tanzistounun saak geilimi ile de kontol edilmektedi. M tanzistounun saak geilimi yaklaşık V SS olduğu zaman M 3 tanzistou kesime gieek I H akımının M 4 üzeinden akması sağlanı. Benze şekilde M tanzistounun saak geilimi yaklaşık V DD olduğu zaman M 3 tanzistou iletime geçeek I H akımının M 3 üzeinden akması sağlanı. M 3 e M 4 (M 3 açıkken M 4 kapalı, M 4 açık iken M 3 kapalı) tanzistolaı anahta gibi çalıştıklaından I in akımının değeine göe I H akımı M 3 ya da M 4 tanzistoundan akmaktadı. Böylece eşik deelei kullanılaak geçekleştiilmiş olan çekidek dee- yapısının giişçıkış kaakteistiği Şekil.7 de eilmişti. Şekil.7 : ÇD- sınıflandııcı deesi giiş-çıkış kaakteistiği. Giiş-çıkış kaakteistiği Şekil.7 de eilen deenin tanım bağıntısı da, 6

36 I out I H I < I in < I = 0 diğe hallede (.8) şeklinde eili. Çekidek dee- yapısının şeması Şekil.8 de eilmişti. Çekidek dee- yapısında kullanılan kontol e giiş akımlaı basit akım aynalaı kullanılaak deeye uygulanmıştı. Şekil.8 de M -M 4 e M 8 -M tanzistolaı eşik deeleini oluştumaktadı. Çıkış akımlaının fakını almak için kullanılan fak deesi ise basit akım aynası (M 6 e M 7 ) kullanılaak geçeklenmişti. M 3, M 4 e M 5 tanzistolaı eşik deeleine aynı I H akımını uygulamak için kullanılmıştı. Benze şekilde M 6, M 7 e M 8 tanzistolaı da giişlee aynı I in akımını uygulamak için kullanılmıştı. Öneilen çekidek dee- yapısının SPICE simülasyonunda 0.35 µm AMS CMOS teknoloji paametelei kullanılmış e besleme geilimlei V DD e V SS ±.65 V olaak alınmıştı. Tanzisto boyutlaı Tablo.5 de eilmişti. Şekil.8 : ÇD- dee şeması (YILDIZ, 007b). Tablo.5 : ÇD- de kullanılan MOS tanzisto boyutlaı. MOSFET W [μm] L [μm] M, M, M 3, M 4, M 5, M 8, M 9, M 0, M, M.05 M 6, M 7, M 3, M 4, M 5, M 6, M 7, M 8, M 9, M 0, M, M I =50 µa e I H =0 µa için eşik deesinin simülasyon sonuçlaı Şekil.9 da eilmişti. 7

37 Şekil.9 : Eşik deesinin giiş-çıkış kaakteistiği. Çekidek dee- yapısının simülasyon sonuçlaı I =40 µa, I =80 µa e I H =0 µa için Şekil.30 da gösteilmişti. Deenin güç tüketimi 0.38 mw olaak elde edilmişti. Bu güç tüketimi kontol akımlaının büyüklüğüne göe değişiklik göstemektedi. Şekil..30 : ÇD- yapısı giiş-çıkış kaakteistiği. Tek boyutlu eilein sınıflandıılması için, Şekil.5 de gösteildiği gibi, çekidek yapılaı paalel olaak bağlanı e dee- I = in I in I inn n I in I < I < =... = I 3 <... < = I ( n ) < I n (.9) (.0) ifadelei ile eilen koşulla sağlanacak şekilde kontol akımlaıı seçili. 8

38 Kontol akımlaının uygun olaak seçildiği duumda boyutlu sınıflandııcının giiş-çıkış kaakteistiği Şekill.3 de eildiği biçimde elde edili. I out I Hn I H I H I I I 3 I 4 I (n- ) I n I in Şekill.3 : Tek boyutlu sınıflandııcının giiş-çıkış kaakteistiği. boyutlu deenin simülasyonu için 4 adet çekidek dee- yapısı paalel olaak bağlanmıştı. Simülasyon sonucu Şekil.3 de, kontol akımlaı da Tablo.6 da eilmişti. Simülasyon sonuçlaından göüldüğü gibi 0 bölgesi de dahil beşş faklı tipte ei sınıflandıılmaktadı. Deeninn toplam güç tüketimi 0.95 mw tı. Şekil.3 : ÇD- ile geçeklenenn -D sınıflandııcı giiş-çıkış simülasyonu. 9

39 Tablo.6 : ÇD- ile geçeklenen -D kontol akımlaı (µa olaak). ÇD- ÇD- ÇD-3 ÇD-4 I I I H I 3 I 4 I H I 5 I 6 I H3 I 7 I 8 I H İki boyutlu sınıflandııcı deenin simülasyonu için Şekil.7 de eilen blok şeması çekidek dee- yapılaı kullanılaak kuulmuştu. Simülasyonda kullanılan he bi çekidek dee- yapısının kontol akım e güç tüketim değelei Tablo.7 de eilmişti. Tablo.7 : ÇD- ile geçeklenen -D sınıflandııcı deesi kontol akımlaı (akımla µa olaak ifade edilmişti). Çekidek Dee- I I I H Güç Tüketimi I 70 µa 40 µa 60 µa 0.86 mw II 0 µa 80 µa 0 µa.83 mw III 60 µa 40 µa 00 µa.9 mw IV 80 µa 360 µa 80 µa.75 mw Çekidek dee- ile geçekleştiilen -D sınıflandııcı yapısının SPICE simülasyon sonucu Şekil.8 dekine benze biçimde elde edili. Çekidek yapıla paalel bağlanaak daha fazla sayıda einin sınıflandıılması sağlanabili.... Çekidek dee- nin ayık elemanla ile geçeklenmesi Şekil.8 deki dee CD4007 CMOS tanzisto entegesi kullanılaak kuulmuş, V DD =5 V, V SS = -5 V seçilmişti. Dee içindeki he akım kaynağı yeine Şekil.33 de gösteildiği gibi sei bi dienç konulaak kontol e giiş akımlaı dienç uçlaına bağlanan geilim kaynaklaı ile sağlanmıştı. Geekli akımlaı sağlayan dienç değelei Tablo.8 de eilmişti. Şekil.33 : ÇD- yapısının testinde kullanılan akım kaynağı modeli. 30

40 Tablo.8 : Kontol akımlaını sağlayan dienç değelei. I in R in = 0 I I I H kω R =0 kω R = 0 kω R H H=39 kω Çekidek dee- yi sınamak için, V R =.7 V, dolayısıyla I = 85 µa, V R =.4 V, I =0 µa e I H = 40 µa olacak şekilde ayalanmış; çıkışa da 00 kω luk dienç bağlanmıştı. Bu dienç, akımın değişimini osiloskopta gözlemek amacıyla akımı geilime dönüştümek için kullanılmıştı. Kuulan deenin giiş-çıkış kaakteistiğinin test sonuçlaı osiloskobun X-Y özelliği kullanılaak çıkatılmış e Şekil.34 de eilmişti; osiloskobun X ekseni skalası V/di, Y ekseni içinse V/di seçilmişti. Şekil.34 : ÇD- giiş-çıkış kaateistiği osiloskop sonucu. Pojede tasalanmış olan sınıflandııcı deelein liteatüde bulunan benze özellikle taşıyan deele ile kaşılaştıılmasıı yapılmıştı. Tablo.9 da özetlenmiş olan kaşılaştımada (YILDIZ, 007a) kaynağındaki deenin, I =40 µa, I =80 µa e I H H=0 µa seçilmesi duumunda güç tüketimi 0. mw e yayılma gecikmesinin 5 ns seiyesinde elde edildiği göülüken aynı akım değelei için (YILDIZ, 008) numaalı kaynakta eilen deenin güç tüketimi 0. mw, yayılma gecikmesi 3 ns olmuştu. Çekidek deeleinin sınıflandııcı olaak kullanılacağı düşünüldüğünden, öncelikli olaak kullanılacak uygulamada istenilen çalışmaa değelei göz önüne alınaak yapı seçilmelidi. Bunun için öneilen deelede yayılmaa gecikmelei, güç tüketimi e besleme geilimi incelenmişti. He ne kada deenin güç tüketiminde az bi atışş olsa dahi yayılma gecikmesinde bi iyileşme sağlanmıştı. Dolayısıyla sınıflandıma için önem taşıyan özellikle iyileştiildiği gibi, ayıca sınıflandıma uygulamasına göe bu sakıncala e üstünlükle göz önüne alınaak uygun dee de seçilebili. Ancak he iki çekidek dee topolojisi de öneilmişş olan uygulama alanlaında kullanılabili. Öncelikli olaak kullanılacakk uygulamalada istenilen çalışma koşullaını çekidekk dee- nin sağlayacağı düşünülmüştü. Pojenin deamında çekidekk dee olaak çekidekk dee- 3

41 yapısı seçilmişti. Geek uygulamalada, geekse algoitma anlatımlaında kullanılan e şekillede çekidek dee olaak gösteilen blok çekidek dee- yapısıdı. Kaynak (LIU, 000) (PENG, 007) (LEONG, 993) (BRIDGES, 006) (LU, 00) (GATT, 00) (AKSIN, 005) (GRANT, 994) (YILDIZ, 007a) (YILDIZ, 008) Üetim Teknolojisi 0.6 µm CMOS 0.5 µm CMOS. µm CMOS 0.35 µm CMOS 0.5 µm CMOS 0.35 µm CMOS 0.35 µm CMOS 0.5 µm CMOS 0.35 µm CMOS 0.35 µm CMOS Tablo.9 : Sınıflandııcı deelein kaşılaştıılması. Besleme Geilimi Güç Tüketimi Yayılma Gecikmesi 3.3 V 4.95 mw V 90 µw-60 µw 0 µs-40 µs 3 V 5 mw - 5 V.5 mw - ±.5 V 0 mw 0.4 µs-0.6 µs ± V.5 mw - 5 V V 80 nw-840 nw - ±.5 V 0. mw 5 ns ±.65 V 0. mw 3 ns Açıklama ÇD-, I =40 µa, I =80 µa, I H =0 µa ÇD-, I =40µA, I =80µA I H =0µA 3

42 3. SINIFLANDIRICI DEVRE UYGULAMALARI (KUANTALAYICI VE KARAKTER TANIMA) 3. Kuantalayıcı Tasalanan çekidek dee yapılaı kullanılaak kuantalayıcı dee oluştuulabilmektedi. Sekiz seiyeli kuantalayıcı dee oluştumak için sekiz adet çekidek dee Şekil 3. de gösteildiği biçimde paalel olaak bağlanmış e giişleine aynı giiş işaeti (kuantalanacak işaet) uygulanmıştı. I in I in I in I in I in I in I in I in ÇD- ÇD- ÇD-3 ÇD-4 ÇD-5 ÇD-6 ÇD-7 ÇD-8 I out Şekil 3. : Sekiz seiyeli kuantalayıcı dee blok yapısı. Kuantalayıcı yapı, aynı zamanda tek boyutlu 8 faklı ei tüünü ayıt etmek için kullanılabilecek bi sınıflandııcı yapısıdı. Ancak yapının kuantalayıcı olaak çalışması için he bi çekidek deenin I, I e I H kontol paameteleinin Tablo 3. de eildiği biçimde uygulanmış olması geeki. Çizelgedee eilen paametele doğultusunda kuantalayıcı yapının benzetimi için deenin giişine üçgen bi dalga uygulanmıştı. Deenin giiş-çıkış kaakteistiği Şekil 3. de eilmişti. Ayıca kuantalama deesinde kuanta aalıklaı e kuanta seiyesi kontol akımlaına bağlı olaak değiştiilebili. Şekill 3. : Sekiz seiyeli kuantalayıcı deesi I in -I out kaakteistiği. 33

43 Tablo 3. : Kuantalayıcı Yapısında Kullanılan Çekidek Dee Paametelei. ÇD I (μa) I (μa) I H (μa) Geçekleştiilen kuantalayıcı yapı ile çekidek deenin kontol paameteleinin dışaıdan değiştiilebiliyo e ÇD bloklaının paalel bağlanabiliyo olmasının sağladığı aantajla, bu çalışmada ele alınan yaklaşımın üstünlüğünü göstemesi açısından da yaalı olmaktadı. 3. Kaakte Tanıma Geçekleştiilen deenin bi başka uygulaması olaak çok kullanılmakta olan Kaakte Tanıma poblemi şablon uyduma metodu kullanılaak ele alınmıştı (YILDIZ, 00b). Kaakte tanıma çok tipik bi sınıflandıma öneği olaak gösteilmektedi. Buadaki sınıflandıma işlemi ele alınan einin bi şablona uyup uymadığının saptanması şeklindedi. Buada eilen önekte şablonla sayı kaaktelei olaak düşünülmüş e Şekil 3.3 de eilmişti. Kaakte tanıma, öüntü tanımanın özel bi şeklidi. Şablon uydumadan büyük bi esmin içindeki küçük esimlei tanımada yaalanılı. Buada şablonun küçük esimle olduğu düşünülebili. Hatta bu şablon hehangi bi kaakte, esim ya da sayı olabili. He bi şablon Şekil 3.4 de gösteildiği gibi 4 5=0 hüceye bölünmüştü. Oluşabilecek bi satı hatasının düzeltilmesi için fazladan bi kolon kullanılmış e kaaktelein yelei özel olaak seçilmişti. Şekil 3.5 de gösteilen kaakte tanıma sınıflandııcısı, önek şablonun, he hücesinin diğe önek şablonla ile kaşılaştıılabileceği şekilde tasalanmıştı (YILDIZ, 008). Bu şekil aynı zamanda Döt Boyutlu Sınıflandııcı Bloklaı (DBSB) içemektedi. DBSB yapısı, çıkışlaı aynı yee bağlanmış e çıkış fonksiyonu f(x,x,x 3,x 4 ) ile ifade edilen döt adet çekidek deenin paalel bağlanmasından oluşmuştu. He şablonun, he satıının faklı bi sonuç emesi için DBSB yapısının çıkışı, 0 3 f ( x, x, x3, x4 ) = x + x + x3 + x4 (3.) şeklinde seçilmişti. He DBSB nin çıkışı da, geçiş kaakteistiği g i (y) fonksiyonu ile ifade edilen bi çekidek deeye uygulanmıştı. Giiş önek öüntüsünün satılaı Şekil 3.5 de gösteildiği biçimde DBSB bloklaına uygulanı. Uygulanan giiş öüntüsüne göe, a i, b i, c i, d i (i=,...,5) değelei sayısal olaak eya 0 olabili e DBSB yapısının çıkışı (3.) ifadesine göe değele alı. Bu değele Tablo 3. de eilmektedi. Bu çizelgeden göüldüğü 34

44 gibi çıkışlaa ilişkin satılaın bii, diğei ile çakışmamaktadı. Böylece y i (i=,,5) çıkışlaına bakaakk giiş şablonunun hangi sayı olduğu söylenebili. Kaakte tanımaa işlemi bu aşamada geçekleşmektedi. İstenen sadece kaakte tanıma işleminin geçekleştiilmesi ise, çıkışla toplanaak tek bi çıkış ile elde edilebili; Σy i ile gösteilen bu toplam he bi giiş için faklı sonuç emektedi. Şekil 3. 3 : Önek öüntüle. a a a 3 a 4 a 5 b c b c b 3 c 3 b 4 c 4 b 5 c 5 d d d 3 d 4 d 5 Şekil 3.4 : Şablon hüce gösteimi. Kaakte tanıma sınıflandııcısında, g i (y i ) fonksiyonu ile gösteilen bloğun kontol akımlaı, seçilmek istenen şablonu gösteecek şekilde ayalanı. Ayıt edilmek istenen öüntünün giişe uygulanması duumunda, ya da g i (y i ) çekidek deesinin giişi uygun bölgede ise, z i çıkışı sayısal olaak değeini aksi duumda ise 0 değeini eecekti. Sonuç olaak, bulunmak istenen doğu şablon giişe uygulandığında z çıkışı genlik olaak 5 değeini, faklı bi şablon uygulandığında da 5 den daha küçük bi değei eecekti. 35

45 Şekil 3.5 : Kaakte tanıma sınıflandııcısı blok diyagamı. Ayıca Tablo 3. de, hehangi iki faklı giiş için en fazla üç adet y i (i=,,..,5) çıkışının bibii ile çakıştığı açık bi şekilde göülmektedi. Bu duumdan hata düzeltilmesinde yaalanılabili. Tablo 3. : Faklı öüntüle için y i (i=,,5) çıkış değelei. Şablonla y y y 3 y 4 y 5 Σy i

46 Sınıflandııcı deesinin, şablon uyduma yöntemi ile kaakte tanıma uygulaması için, Şekil 3.3 de eilen şablonla ile benzetimi yapılmıştı. Bunun için bi şablon seçilmiş, 0 ms ile ms aasında şablon 0, ms ile ms aasında şablon e diğe şablonla 0 ms olana kada benze şekilde uygulanmış; benzetim 0 şablon seçileek tekalanmıştı. Benzetimde genliği için 0 µa değei seçilmişti. Kaakte tanıma uygulamasının benzetim sonuçlaı, ilk beş şablon için Şekil 3.6 da son beş şablon için ise Şekil 3.7 de eilmişti. Şekil 3.6 : İlk beş şablon için kaakte tanıma sınıflandııcısı benzetim sonuçlaı. Bu şekilleden de göüldüğü gibi 0 ms ile 0 ms aasında sadece ms lik bi kısmın genliği 0 µa olmakta e deenin istenildiği gibi çalıştığı göülmektedi. Tablo 3. deki sadece bi satıın, bi eya daha çok hücesinde hata oluştuğunda z i çıkışı genlik olaak 4 değeini alacaktı. Oluşan hatanın düzeltilmesi için sınıflandııcı bloğunun sonuna g(z) fonksiyonunu sağlayan bi adet çekidek dee eklenebili. Bu çekidek dee oluşan giişine, 4 eya 5 genlikli bi işaet geldiğinde çıkışta genlik olaak eilmesini dolaysıyla da hatanın düzeltilmesini sağlamış olacaktı. 37

47 Şekil 3.7 : Son beş şablon için kaakte tanımaa sınıflandııcısı benzetim sonuçlaı. Kaakte tanıma sınıflandııcısının, aynı zamanda hata düzeltmee işlemini de geçekleştidiğini göstemesi açısından, Şekil 3. 8 de eilen hatalı şablonla, ms ile ms aasında şablon, ms ile 3 ms aasında şablon e diğelei, 7 ms olana kada benze şekilde bloğa uygulanmıştı. Benzetim sonucu Şekil 3..9 da gösteilmişti. Sonuçtan da göüldüğü gibi test şablonlaının tek bi satıında, tek ya da daha çok hücede, hata olmasıı duumunda doğu sınıflandıma işlemi geçeklenmişti (YILDIZ, 008) ). Şekil 3.8 : Hatalı test şablonlaı. 38

48 Şekil 3.9 : Kaakte tanıma sınıflandııcısı hata düzeltme benzetim sonucu.0 Bu önekle, sınıflandıma uygulamalaı için geçekleştiilmiş olan sınıflandııcı deenin tek satı hatasını düzelteek kaakte/şablon tanıma e benzei uygulamalada da kullanılabileceği gösteilmişti. 39

49 4. EĞİK IZGARALI SINIFLANDIRICILAR 4. Bölgelein Oluştuulması Liteatüde, pesepton tüüü yapay sini ağlaınınn sınıflandıabileceği eilein ne tüden olacağı aaştıılıken bunlaın linee olaak ayılabilen (bölgelein bi hipedüzlemle ayıştıılabildiği özel duum) eile olduğu gösteilmişti (SUN, 997; ZENG, 000) ). Ancak bi çok ei tüünün linee olaak ayıştıılamadığı bilindiğinden, çalışmanın bu kısmında daha genel dağılımı olan eilein sınıflandııcı deele ile nasıl ayıt edilebileceği ele alınmıştı. Linee olaak ayıştıılamayan klasik bi önek,( XOR kapısı) eilein Şekil 4. de gösteildiği biçimde taanmış bölgelee dağıldığı iki sınıftan oluşmaktadı (YILDIZ, 009). Şekil 4. : Linee olaak sınıflandıılamayan ei kümesi. Şekil 4. deki gibi bi ei dağılımı ele alındığında bu tüden bi dağılım için bölgelei ayıan eğilein bi hipedüzlem (-D duumunda eğimi tamamen keyfi doğula) olması geeki. Oysa bölüm de geliştiilen çekidek deelein bibiine bağlanmasıyla elde edilen yapılaın sağlayacağı eğimle sadece 0 eya olabili (dik ızgaa yapısı). Geekli eğimlein sağlanması amacıyla deenin giişine uygulanacak eilein (xx,x,...,x n ) belli katsayılala ile çapılmış (ağılıklı) toplamını (linee kombinasyonu) uygulamak geekecekti. 40

50 Ağılık katsayılaı e çekidekk deenin kontol akımlaı uygun bi sınıflandıma algoitması ile belileneek, Şekil 4.3 de gösteilen bölgelein oluşması sağlanı. I H x w +x w w I in Çekidek Dee I out I I Şekill 4. : Eğik Izgaalı ei sınıflandııcısı. Şekil 4. de gösteilen yapıda I in giişine uygulanacak x giişinin belli bi katsayı ile çapılmasını sağlayan Çapan Deesi (ÇAD) yapısı Şekil 4.4 de e tanım bağıntısı da, y = wx (4.) olaak eili. Bu bağıntıdaki w bi sabit olup, giiş büyüklüğünü sadece ölçeklemektedi. Geçekleştiilmiş olan çekidek dee yapılaı akım-modlu olduğu için (4.) ifadesindeki wx teimi de akım modludu. Buadaki x teimi sınıflandıılacak einin özellikleini belileyen bi değişkeni göstemektedi. Şekil 4.3 : Dik Izgaa olmayan ei bölgelei. 4

51 x Çapan Deesi y w Şekil 4.4 : ÇAD yapısı blok diyagamı sembolik gösteimi. Şekil 4. deki bloğun ÇAD yapılaı kullanılaak elde edilen blok diyagamı Şekil 4.5 de gösteilmişti. Şekil 4.5 : Şekil 4. deki bloğun iç yapısı. Şekil 4. deki yapıla paalel bağlanaak Şekil 4.6 daki eğik ızgaalı sınıflandııcı elde edili; eğik ızgaalı sınıflandııcının ayıdığı iki boyutlu ei bölgeleinin gösteilimi Şekil 4.7 de, bu bölgeledeki eilei işleyen sınıflandııcı çıkışının üç boyutlu I out -(x -x ) kaakteistiği ise Şekil 4.8 de eilmişti. Buadaki üç boyutlu şekilde yükseklik değei çekidek deelein I H paametesi ile ayalanmaktadı. Diğe bi deyiş ile, eile bu yüksekliklein aldığı değelee göe sınıflanmaktadı. Dolayısıyla tipik bii önek olaak Şekil 4.7 de e Şekil 4.8 de he enk faklı bi ei sınıfına kaşı gelmektedi. 4

52 Şekil 4.6 : Paalel bağlanmış sınıflandııcı deesi. Şekil 4.7 : Eğik ızgaalı ei sınıflaı. Şekil 4. deki yapıladan ikiden fazla sayıda paalel yapı bağlanaak ya da giişleine ei değişkeninden daha fazlasının linee kombinezonu uygulanaak, daha faklı e çok sayıda bölgele de oluştuulabili. ÇAD deesinin donanımsal geçeklenmesi Bölüm 3. de incelenmişti. 43

53 Şekil 4.8 : Eğik ızgaalı sınıflandııcı çıkışının 3-D I out t-(x -x ) kaakteistiği. Şekil 4..9 da gösteilen, linee olaak sınıflandıılamayan e de dikdötgen ızgaa bölgele ile ayıştıılamayan eile, ÇAD e ÇD yapılaı kullanılaak sınıflandıılabilmektedi. Bu eilein sınıflandıılması biçimsel olaak aşama aşama Şekil 4.9 a-d de gösteilmişti. Şekil 4.9 : Veilein ÇAD e ÇD kullanılaak sınıflandıılması. 44

54 Dolayısıyla bu çeşit bi ei kümesinin sınıflandıılabilmesi için uygun doğulaın, başka bi deyişle ÇAD deesinin paametelei olan w i le (ağılık katsayılaı) e ÇD paametelei I, I (kontol akımlaı) değeleinin bulunması geekmektedi. Şekil 4.9 da kesikli çizgile ile gösteilen bu doğulaa çift eşik doğulaı denilmektedi. Şekil 4.9 b de ilk çift eşik doğulaı bulunmuştu e göülmektedi ki çift eşik doğulaını sağında e solunda kalan eile ayıt edilmişti, Şekil 4.9 c de ise önceki aşamada sınıflandıma dışında kalan eile için teka çift eşik doğulaı bulunmuş e eilein ayıt edilmesi sağlanmıştı. Bu çalışmada çift eşik doğulaının elde edilmesi için Fishe in linee diskiminant analiz yönteminden faydalanılmıştı (QIAN 007). Şekil 4.8 de gösteilen yüksekliklein sayısal değelei ÇD paametesi I H ile ayalanmaktadı. Dolayısıyla he faklı yükseklik değei ayı bi sınıfı göstemektedi. Şekil 4.6 da gösteilmiş bi sınıflandııcı yapısı uygulaması Bölüm 5.3 de eilmişti. 4. ÇAD Deesi e Simülasyonlaı Çapan deesinin blok diyagamı Şekil 4.4 te gösteilmişti; tanım bağıntısı (4.) ifadesi ile eilen bu yapı, uygulamalada kullanım kolaylığı sağlanması için giiş değişkeni geilim, çıkış değişkeni akım olaak tasalanmıştı. Dolayısıyla geçekleştiilmiş olan dee blok şeması olaak Şekil 4.0 da gösteilmişti. Şekil 4.0 : ÇAD deesi blok şeması. 45

55 Bu deenin tanım bağıntılaı da I + out = Vin R R R 3 (4.) I out Vin R = R R 3 (4.3) ifadelei ile eilmişti. Şekil 4.0 da kullanılan R dienci, V in giiş geiliminin akıma dönüştüülmesini sağlamak amacıyla kullanılmıştı. Ayıca, aynı dienç uygulamalada kaşılaşılacak giiş eileinin uygun değelee nomalizasyonu için de kullanılmaktadı. Diğe taaftan R / R3 oanı ise giiş geiliminin, dolayısıyla akımının belli bi çapan ile çıkışa aktaılmasını sağlamaktadı. Buada kullanılan elemanlaın dienç olması geek çapım geekse nomalizasyon işlemi sıasında esneklik sağlamaktadı. Ayıca (4.) e (4.3) ifadeleinden göüldüğü gibi çıkış değişkeni, akım boyutunda olduğundan çekidek dee yapılaına uygulanabilmektedi. ÇAD deesinin dee şeması iki adet Çift Çıkışlı İkinci Kuşak Akım Taşıyıcı (DO-CCII) elemanı kullanılaak geçekleştiilmişti (FERRI 00). DO-CCII yapısında z ucu çıkış kabul edilmek üzee, tanım bağıntısı aşağıdaki gibi eili. V I I z I z x y + 0 = 0 α α β I 0 V 0 V z 0 Vz x y + (4.4) Aynı yapının blok diyagamı Şekil 4. de e dee şeması Şekil 4. de gösteilmişti. Şekil 4. : DO-CCII blok diyagamı. 46

56 VDD V B M M M 3 M 0 M M X M 4 M 5 Y Z+ Z- M 6 M 7 M 8 M 9 M 3 M 4 M 5 Şekil 4. : DO-CCII dee şeması. DO-CCII deesinin simülasyonunda 0.35 µm AMS CMOS teknoloji paametelei e beslemee geilimlei de V DD e V SS ±.65 V olaak kullanılmışt tı. Kutuplama akımının 8 µa olması için V B geilimi 0.8 V olaak seçilmişti. Şekil 4. de eilen deee için V x geiliminin V y ile değişim kaakteistiği Şekil 4.3 de eilmişti. V SS Şekil 4.3 : DO-CCII deesi için V x - V y kaakteistiği. İdeal olaak DO-CCII deesinde α = α =e β = di. Ayıca aynı deede Iz+ e I z- akımlaının I x akımını takip etme başaımlaının gösteildiği kaakteistikk ise Şekil 4.4 de eilmişti. 47

57 Şekil 4.44 : DO-CCII için I z+ e I z- akımlaının I x ile değişim kaakteistiği. Kaakteistikleden göüldüğüü gibi I z+ e I z- akımlaı giiş akımını -300 µa ile aalığında çok iyi takip etmektedi. 300 µa Çalışmada sınıflandıma için kullanılacak temel yapıladan bii olan ÇAD deesi, Şekil 4. deki yapı kullanılaak Şekil 4.5 de gösteildiği biçimde oluştuulmuştu. Bu yapının akım geilim bağıntısı aşağıdaki ifadele ile eili: I z + = V y R R R 3 (4.5) I z = R V y R R3 (4.6) Çıkış değişkeni olaak I z+ e I z- akımlaı kullanılmış e uygulamalada (4.) ifadesinde gösteildiği şekildee I out çıkışı olaak bunladan işaetii azu edilen alınmıştı. 48

58 Şekil 4.5 : ÇAD yapısının DO-CCII yapılaı ile geçeklemesi. Şekil 4.5 de eilen deenin simülasyonu için R =5 kω, R =5 kω e R 3 =5 kω seçileek V y ucuna -0.8 V ile 0.8 V aasında değişen geilim uygulanmış e R diencinin akımı giiş akımı olaak alınmıştı; dolayısıyla giiş akımı -3 µa ile 3 µa aalığında değiştiilmişti. R R 5 için I z+ e I z- akımlaının V y geilimi ile değişim kaakteistiği simülasyon sonucu / 3 = Şekil 4.6 da eilmişti. Şekil 4.6 : ÇAD deesi için I z+ e I z- akımlaının V y geilimi ile değişim kaakteistiği ( R R 5 ). / 3 = ÇAD deesinde R / R3 oanlaının faklı seçilmesi duumunda giiş-çıkış kaakteistiği için yapılan simülasyon sonucu Şekil 4.7 de eilmişti. Bu simülasyonda R =5 k Ω alınmış e R 3 değelei şekildeki k değeleini sağlayacak biçimde seçilmişti. 49

59 Öneilenn ÇAD deesinin simülasyonunda kullanılan tanzisto boyutlaı Tablo 4. de eilmişti. Şekil 4.7 : Çeşitli k= R / R değe 3 elei için ÇAD deesi V y - I z+ kaakteistiği. Tablo 4. : ÇAD deesi MOS tanzistolaınn boyutlaı. M 6, M 5, MOSFET M, M, M 9 M 3, M 4 M 8, M 0, M, M M 7, M 3, M 4, M 5 W [μm] L [μm]

60 5. PROTOTİP VE BASKI DEVRE SERİMLERİ; DU-TCC09 LAB TESTİ 5. Çekidek deenin seimi Dee şeması Şekil.8 de eilmiş olan yapının seimi MENTOR pogamı kullanılaak 0.35 µm AMS CMOS teknoloji paameteleiyle, çeşitli denemleden sona Şekil 5. deki biçimde tasalanmıştı. Seimi tamamlanan e yazılımla tüm sınamalaı yapılan DU-TCC09 Intege Deesinin pototipi Fansa'daki Multi-Poject Cicuit şiketinde üetilmişti. Çizim sıasında dikkat edilmesi geeken önemli hususla adı; en önemlisi deenin seimi sıasında geçeli olacak fiziksel kuallaın iyi bilinmesidi. Bu kualla Design Rule Check (DRC) adı altında toplanmıştı. Seimin çizimi sıasında bu kuallaa uyulması ayıca deenin pefomansını etkileyebilecek duumlaa da dikkat edilmesi geekmektedi. Önek olaak; geeğinden fazla kapasite yaatmak (poly üstünden metal geçimek), akım aynalaında eşleşmelee dikkat etmek eya çok büyük boyutlu tansistolaın paçalı halde oluştuulması gibi. Seim tasaımı bittikten sona seimin Calibe pogamı yadımı ile çeşitli testleden geçmesi geekmektedi. Bunla şu şekilde sıalanabili: DRC, Design Rule Check: AMS 0.35 µm için belilenmiş fiziksel kuallaın kontolü, LVS, Layout Vesus Schematic: Deenin şematiği ile çizilen seimin bibileine denk olmasının kontolü. Öneğin, bağlantı, net e pad isimleinin kontolü gibi, PEX, Paasitic Extaction: Seim sonası fiziksel yolla oluşabilecek paazitik etkenlein (dienç e kapasite gibi) oluştuulması e deeye etkilei. Bu üç ana kontolden sona seim sonası simülasyon yapılmaya hazı demekti. Seim sonası simülasyonu geçek zamanlı teste en yakın simülasyondu bu yüzden çok önemlidi. Üetim sıasında oluşabilecek yaıiletken etkilein oluştuacağı üstünlük eya sakıncalaın önceden gözlenmesi e üetim öncesi yapılacak son değişikle bu şekilde belileni. Teknoloji paametelei AMS 0.35 taafından belilenmişti. Çekidek deenin seiminin alanı yaklaşık olaak 90x90 (µm) di. AMS 0.35, 4 metal kullanma seçeneği sunmaktadı e bunlaın he bii faklı katmanladadı. Akım aynalaı iç içe e bibiine yakın konumlandıılmış e genel olaak bütün tansistola paçalı halde bileştiilmişti. Besleme geilimlei metal (saı enk) 5

61 ile çizilmişti. Diğe bağlantıla da metal kullanılmıştı. Gödelein (bulk) beslemelee olan bağlantılaı ia adı eilen kontaklala geçekleştiilmişti. Şekil 5. : ÇD- nin seim çizimi. 5. Akım taşıyıcı deesinin Seimi Akım taşıyıcılaı çok çeşitli uygulamalada kullanılabilile. Kullanılan akım taşıyıcısının, Şekil 5. de göüldüğü gibi, üç giişi e iki çıkışı adı. Bu giişleden V bias olaak gösteileni deedeki kutuplama akımını sağlayacak geilimin uygulandığı uçtu. Çıkış akımlaı aynı büyüklükte fakat tes işaetli olacak şekilde, e ideal çalışma koşullaının sağlanması amacıyla giiş dienci küçük, çıkış dienci büyük değeli olaak tasalanmıştı. Ye sounu olmadığından, akım aynalaının eşleşmeleini en iyi şekilde sağlamak amacıyla tanzistölein uzunluklaı büyük seçilmişti. 5

62 Şekil 5. : Akım taşıyıcı şematiği. MOS tanzisto boyutlaı aşağıdaki gibi seçilmişti: Tanzistolein L boyutlaı 5.5 µm, M3-M4 tanzistolei 6.3 µm, M-M-M9 tanzistolei µm, M6-M8-M0-M-M tanzistolei, µm, M5-M7-M3-M4-M5 tanzistolei 47,5 µm,. Seim sonası simülasyon ile giiş-çıkış diençlei test edilmiş e şu sonuçlaa ulaşılmıştı; giiş dienci doğu akım çalışmasında 3,3 Ω (0 khz'de 30 Ω ) gibi ideale yakın deecede küçük olmaktadı. Çıkış dienci de 360 k Ω olaak bulunmuştu. Deenin seimi ise Şekil 5.3 de gösteilmişti. Seimin kapladığı alan 00x80 (µm) di. Seimden de anlaşılacağı üzee tanzistole paçalı halde bileştiilmişti. Seim mümkün olduğunca kae şeklinde tasalanmaya çalışılmış, minimum boşluk olacak şekilde çizilmişti. Tansistolein eşik geilimleini ideale yakın tutabilmek için göde (bulk) ile kaynak (souce) aasında ki geilim fakını en aza indimek geeki (idealde 0 V kabul edili). Bu sebepten göde ile kaynağın bağlı olduğu besleme geilimleinin aasındaki kısa deeyi kuetlendimek için ia sayısı mümkün olduğunca fazla tutulmaya çalışılı. Şekil 5.3 deki mai enkli kutula ia ladı. 53

63 Şekil 5.3 : Akım taşıyıcı seimi. Bazı uygulamalada kullanılmak üzee özel bi tampon deesi de seime dahil edilmişti. Tek giişli 3 çıkışlı olan bu tampon deesinin giiş dienci 6.8 k Ω olaak ayalanmıştı. 3 çıkışlı olmasının sebebi 3 sınıftan oluşan bi ei kümesini süebilmesi içindi. Çıkış dienci ise beklenildiği gibi çok yüksekti. Bu tampon deesi, akım taşıyıcısının çıkışına bağlanaak, giilen akımın minimum zayıflamayla taşınmasını sağlamak içindi. Kullanıldığı zaman akım taşıyıcısının giiş dienci de 6.8 k Ω olaak ayalanısa en iyi sonucu ei. Şekil 5.4 de e Şekil 5.5 de bu deenin dee şeması e seimi eilmektedi. 54

64 Şekil 5.4 : Tampon deesi şematiği. Şekil 5.5 : Tampon dee seimi. 55

65 5.3 Pototip deenin seimi (DU-TCC 09) Deelein tasaımı, seimi e seim sonası simülasyonlaı yapıldıktan sona üetim için son aşama olan PAD lein (dış dünya ile deele aasındaki bağlantıla) e dee bloklaının (çekidek dee, akım taşıyıcı,e tampon dee) yeleştiilmesi ele alınmıştı. Şekil 5.6 e Şekil 5.7 de PAD le e diğe dış elemanlala beabe dee bloklaının yeleştiilmiş, üetim için hazı hale gelmiş şekli göülmektedi. Şekil 5.6 da gösteilen V i e R i giişlei sıası ile akım taşıyıcının Şekil 4. deki Y e X ucunu göstemektedi. Dee bloklaının giiş e çıkış uçlaının sayısı çok fazla olduğundan, bununla beabe dee bloklaının kapladığı alan ile PAD lein kapladığı alan aasında fak olduğundan çip alanında boşlukla gözükmektedi. Bu taz çiplee liteatüde PAD LIMITED denilmektedi. Başka bi değişle tasalanan blokladan çok PAD lein kapladığı alan çipe hükmetmektedi. Dee bloklaı yeleştiildikten sona teka DRC kontolü yapılıp bonding (bağlantı) diyagamı oluştuulmuştu. Bu bağlantı diyagamı hangi uçlaın neeye bağlanacağı bilgisini taşımakta olup üetici fimaya bilgi amaçlı göndeilmişti. Şekil 5.6 da üetici fimaya göndeilen bu diyagam, Şekil 5.8 de ise üetici fimanın (CMP) son kontolleinden sona hazıladığı çip fotoğafı ye almaktadı. Şekil 5.6 : DU-TCC09 Bağlantı Diyagamı (TQFP 5 paketi için). 56