Analysis of the uncertainty measure of a circuit or a systemusing Monte Carlo method

Abstract

Elektriksel bir devrenin beklenen şekilde çalışması, devrenin doğru hazırlanmasına bağlı olduğu kadar devrede kullanılan devre eleman parametrelerinin doğruluğunda da bağlıdır. Mesela, kullanılması düşünülen bir transistörün kazanç değeri üreticisinin belirlediği nominal değerden önemli ölçüde farklı ise devre çalışmayabilir. Çalışmada kapsamında, altı adet devrenin teorik bilgileri verilmiştir. Bu devreler için uygulanan simülasyonların sonuçları paylaşıldı. Devreler için uygulanan simülasyonlarda, devrelerin karakteristik özellikleri incelenmiş ve devrelerin simülasyon sonuçları paylaşılmıştır. Çalışmada devrelerdeki MOSFETler için, ASU (Arizona State University) 22nm teknolojide hazırladığı model bilgisi kullanılmıştır. Belirsizlik hesaplama çalışmasının olduğu bölümde, bu devrelerden dinamik NAND kapısı ile D sınıfı güç yükselteç devrelerinin önemli görülen elemanlarının kritik parametreleri rastgele değişken olarak belirlenmiştir. Bu bağlamda, Monte Carlo ve Polinom Kaos yöntemlerine dayalı simülasyon teknikleri kullanılarak, hazırlanan devreler için belirsizlik ölçümü yapılmıştır. Sonuçta, elektronik elemanların teknoloji seviyelerinin sürekli gelişmektedir. Mühendislik programlarının kabiliyetlerinin artmaktadır. Ayrıca, belirsizlik modelleme metotlarının iyileşme ihtimali her zaman bulunmaktadır. Bu sebeplerden ötürü, bu konu ile ilgili daha detaylı ve kapsamlı çalışmaların yapılması kaçınılmazdır.The expected operation of an electrical circuit depends on the correct preparation of the circuit as well as the accuracy of the circuit element parameters used in the circuit. For example, if the gain value of a transistor that is intended to be used is significantly different from the nominal value specified by the manufacturer, the circuit may not operate correctly. Within the scope of the study, theoretical information of six circuits is given. The results of the simulations applied for these circuits were shared. In the simulations applied for circuits, the characteristic tasks of the circuits are examined and the results are shared. In this study, the model information prepared by ASU in 22nm technology was used for the MOSFETs used in circuits. In the section where there is uncertainty calculation study, the critical parameters of the important elements of the dynamic NAND gate and Class D power amplifier circuits are determined as random variables. In this context, uncertainty measurements were made for the prepared circuits using simulation techniques based on Monte Carlo and Polynomial Chaos methods. As a result, the technology levels of electronic devices are constantly evolving. The capabilities of engineering programs are increasing. Furthermore, there is always the possibility that the methods of uncertainty modeling will improve. For these reasons, it is inevitable that more detailed and comprehensive studies will be carried out.