Search

In electric vehicles, cell and module voltage equalization plays a vital role in Battery Management System (BMS). The capacity, temperature, and aging imbalances in the cells and modules of electric vehicles battery packs restrict the amount of power that can be delivered to the vehicle. Spurred by this issue, we propose a new class of battery balancing systems, called hybrid balancing, capable of simultaneously equalizing battery capacity while enabling cost-effectiveness of cell-level passive balancing and module-level active balancing, modules consist of a number of cells connected in series, with cell-level passive balancing performed in a module, together with the module level switched capacitor that performs active balancing among the modules. The strategy is called hybrid balancing because it pursues goals beyond conventional state-of-charge equalization, including temperature and power capability equalization, and minimization of energy losses. Design details and MATLAB Simulink simulation results are provided for a hybrid balancing system implemented on a lithium-ion battery pack.

Myelin is an essential component of the nervous system and myelin damage causes demyelination diseases. Myelin is a sheet of oligodendrocyte membrane wrapped around the neuronal axon. In the fluorescent images, experts manually identify myelin by colocalization of oligodendrocyte and axonal membranes that fit certain shape and size criteria. Because myelin wriggles along x-y-z axes, machine learning is ideal for its segmentation. However, machinelearning methods, especially convolutional neural networks (CNNs), require a high number of annotated images, which necessitates expert labor. To facilitate myelin annotation, we developed a workflow and a software for myelin ground truth extraction from multi-spectral fluorescent images. Additionally, we shared a set of myelin ground truths annotated using this workflow.

In this study, a new current-modequadrature sinusoidal oscillator circuit using modified current backwardtransconductance amplifier (MCBTA) are introduced. A new quadrature sinusoidal oscillatorcircuit employs two MCBTAs, two grounded capacitors and one grounded resistor.The current outputs of the proposed circuit provide high-frequency sinusoidaloscillation in quadrature at high impedance current output terminals of theMCBTAs. The oscillation condition of the proposed quadrature oscillator iscontrolled by one resistor and/or (gm)transconductance value of MCBTAs. The validity of the proposed circuits isverified PSPICE simulations. CMOS implementation of the MCBTA is performed forTSMC 0.25 µm process parameters and simulation results are obtained., Buçalışmada, Değiştirilmiş Akım Geriyönlü Geçiş-iletkenliği Kuvvetlendiricisi(Modified Current Backward Transconductance Amplifier-MCBTA) aktif elemanıkullanılarak yeni bir akım modlu dikgen sinusoidal osilatör (quadratureoscillator) devresi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Önerilen dikgen sinusoidal osilatör devresiiki adet MCBTA, iki adet bir ucu topraklı kapasite elemanı ve bir adet bir ucutopraklı direnç elemanından oluşmaktadır. Önerilen devrenin akım çıkış uçlarıyüksek çıkış empedansına sahiptir ve ard arda bağlanmaya uygun yapıdadır. Osilasyonşartı bir direnç elemanı ile ve/veya MCBTA aktif elemanının geçiş iletkenliğiparametresi (gm) ilekontrol edilebilmektedir. Önerilendevrenin doğruluğu PSPICE simülasyonları gerçekleştirilerek gösterilmiştir.MCBTA aktif elemanının CMOS gerçeklemesi TSMC 0.25 µm üretim parametreleri içingerçekleştirilmiş ve simülasyon sonuçları elde edilmiştir.

Tümleşik devre teknolojisinin gelişmesiyle birlikte çok sayıda aktif eleman yapısı geliştirilmiş ve analog devre uygulamalarında kullanılmıştır. Bu aktif elemanlardan ilki olan işlemsel kuvvetlendirici (Operational Amplifier, Opamp), analog devre uygulamalarında oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.İşlemsel kuvvetlendiriciden sonra analog devre uygulamalarında en fazla kullanılan aktif elemanlardan birisi de işlemsel geçiş-iletkenliği kuvvetlendiricisidir (Operational Transconductance Amplifier, OTA). Özellikle sayısal devreler ile analog devrelerin birlikte gerçekleştirildiği karma tümleşik devrelerde, OTA yapısı oldukça sık kullanılmaktadır.Literatürde tanıtılan diğer bir aktif eleman da akım taşıyıcıdır (Current Conveyor). Akım taşıyıcılar kullanılarak gerçekleştirilen akım modlu elemanların gerilim modlu elemanlara göre dinamikliğinin, band genişliğinin ve güç tüketiminin daha iyi olması nedeniyle, araştırmacılar akım taşıyıcı tabanlı yeni aktif elemanlar önermişlerdir. Günümüzde halen analog devre uygulamalarında çeşitli avantajlar sağlayan yeni aktif elemanlar sunulmaya devam edilmektedir.Bu tezde de analog devrelerde kullanılabilecek yeni aktif elemanlar önerilmiş ve bu aktif elemanların MOS ve BJT tranzistörler ile gerçeklemeleri yapılmıştır. Ayrıca, önerilen aktif elemanların uç gerilim ve akımlarına ilişkin DC ve AC transfer karakteristikleri elde edilmiş ve bu elemanların lineer çalışma bölgeleri ile maksimum çalışma frekansları bulunmuştur. Önerilen aktif elemanlar ile gerçekleştirilecek analog devrelerin tasarımında, bu belirlenen lineer çalışma bölgeleri ve maksimum çalışma frekansları göz önünde tutulmuştur.Bu tezde, önerilen aktif elemanlar ile çeşitli analog devre uygulamaları gerçekleştirilmiş ve gerçekleştirilen devrelerin şimdiye kadar literatürde sunulan devrelere göre üstünlükleri ortaya konulmaya çalışılmıştır.Bu tezde gerçekleştirilen analog devre uygulamalarının ilki endüktans elemanı eşdeğer devresidir. Endüktans elemanı, analog devrelerde fonksiyonundan vazgeçilemeyen, ancak yüksek frekansta lineer olmayan davranışı, istenmeyen kuplajları, alçak frekans uygulamasında ortaya çıkardığı boyut ve ağırlık, üretim güçlüğü ve maliyet sorunları gibi nedenlerden dolayı analog devrelerde kullanılmasından kaçınılan bir elemandır. Bundan dolayı aktif elemanlar kullanılarak endüktans elemanı eşdeğer devreleri elde edilmekte ve bu devre yapıları kullanılarak aktif filtre devreleri gerçekleştirilmektedir. Bu tezde de iki ucu serbest endüktans eşdeğer devresi elde edilmiş ve bu devre ile çeşitli analog filtre uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda, tümdevre teknolojisinde bir ucu topraklı direnç ve kapasite elemanlarının tümdevre içinde gerçekleştirilmesinin avantajları literatürde ortaya konulmuştur. Bundan dolayı analog devrelerde pasif elemanların bir ucu topraklı şekilde olması tercih edilmektedir. Bu tezde de gerçekleştirilen filtre devrelerinde kullanılan pasif elemanların bir ucu topraklı şekilde olmasına çalışılmıştır.Bu tezde gerçekleştirilen diğer bir analog devre uygulaması ise yapay transformatör devresidir. Bu devre yapısı ile de analog filtre gerçeklemesi yapılmış ve şimdiye kadar literatürde sunulan devrelere göre üstünlükleri ortaya konulmuştur.Ayrıca bu tezde, ikinci dereceden filtre devreleri de önerilmiştir. Tek girişli çok çıkışlı akım ve gerilim modunda çalışan iki filtre devresi ve çok girişli tek çıkışlı gerilim modunda çalışan filtre devresi gerçekleştirilmiştir. Tek girişli çok çıkışlı filtre devrelerinde aynı anda çıkışlarından alçak geçiren, band geçiren ve yüksek geçiren filtre karakteristikleri elde edilebilmektedir. Çok girişli tek çıkışlı filtre devresinde ise girişlerin seçimine bağlı olarak alçak geçiren, band geçiren, yüksek geçiren, band söndüren ve tüm geçiren filtre karakteristiği elde edilebilmektedir.Ayrıca bu tezde, gerilim ve akım çıkışlı sinüzoidal osilatör devreleri önerilmiştir. Bu osilatör devrelerinin gerilim çıkışları düşük direnç değerli, akım çıkışları ise yüksek direnç değerlidir. Dolayısıyla, önerilen devrelerin çıkışları rahatlıkla diğer devrelere bağlanabilmektedir. Ayrıca önerilen sinüzoidal osilatör devrelerinin osilasyon frekansları elektronik olarak kontrol edilebilmektedir.Bu tezde gerçekleştirilen diğer bir uygulama ise basamaklı türden pasif filtre devrelerinin işaret akış diyagramları yöntemi kullanılarak ve önerilen aktif elemanlara uygun olarak işaret akış diyagramlarını değiştirerek aktif elemalar ile gerçekleştirilmesidir. Bu yöntem kullanılarak alçak geçiren, band geciren, yüksek geçiren ve band söndüren filtre devre yapıları gerçekleştirilmiştir.Bu tezde gerçekleştirilen analog devre uygulamalarının teorik hesaplarla uyuştuğunu göstermek için öncelikle PSPICE programı kullanılarak benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Sonra da, bu tezde önerilen aktif elemanların ticari olarak üretilen aktif elemanlar kullanılarak eşdeğer devreleri elde edilmiş ve bu tezde önerilen birçok analog devre uygulamasının deneysel çalışması yapılmıştır. A large number of active component structures have been derived with the evolution of the integrated circuit technology; and used to design in analog circuit. As the first of these new components, operational amplifiers are frequently used in analog circuits. Another mostly used component in analog circuits is the Operational Transconductance Amplifier (OTA). OTA is especially used in the joint integrated circuits in which both analog and digital circuits are realized.Another active component structure is the current conveyor. After the recognition that the current mode circuits are more advantageous than the voltage mode circuits, new current mode based active components have been proposed. Both current conveyors and the active components based on the current conveyors have more dynamic amplitude and larger bandwidth; they also need less power than the voltage mode circuits. Today, new active components are still being introduced to be used in the analog circuit design.In this thesis a new active components have been proposed to be used in analog circuit design and shows the realization of these new active components with MOS and BJT transistors. In addition, the DC and AC transfer characteristics of the terminals both in terms of potential and current of these new components are obtained. These features are taken into account while designing the analog circuits.Many analog circuit applications are realized and the advantages of these circuits to the literature are tried to be presented in this thesis.The first realized analog circuit in this thesis is the equivalence of the inductance. Inductance is evaded to use in the circuits for its nonlinear characteristics in high frequencies, undesired couplings, the dimension and weight problems in the low frequencies, and finally for its cost and production problems; but it is an indispensable circuit component for its function. So the equivalents of inductance are obtained by using active components and these equivalents are used in the active filter circuits. In this thesis, the floating inductance?s equivalent is obtained; and various analog filter applications are verified by using this equivalent circuit. On the other hand, the advantages of the verification of grounded capacitances and resistors in the integrated circuits are revealed in the literature. Based on this information, grounded passive components are prefered for the realization of these filter circuits.Another realized analog circuit application in this thesis is the synthetic transformer circuit. Analog filter by using this synthetic transformer circuit is obtained, and its distinctions to the other circuits presented in the literature are explained.Oscillator circuits with sinusoidal outputs, both voltage and current, are also introduced in this thesis. The proposed oscillator circuits have low and high resistance for voltage and current outputs, respectively. Therefore, the outputs of the proposed circuits can easily be connected to the other circuits. In addition, the oscillation frequencies of these proposed sinusoidal oscillator circuits could be controlled electronically.Another obtained application in this thesis is the realization of the ladder passive filters with active components by using the signal-flow diagrams method and by adapting the signal-flow diagrams with the proposed active component. Low-pass, high-pass, band-pass, band rejection, and all-pass filter architectures are obtained by using this method.PSPICE simulations are used in order to verify the theoretical calculations of the proposed circuits. Then, the active devices proposed in this thesis are obtained by using industrial active components; and many of the realized circuits? experimental studies are carried out. 203

Actively simulated grounded floating capacitance multipliers have been used in several applications ranging from filter to oscillator design as well as cancellation of parasitic capacitances. In this paper, a new electronically-controllable floating lossless capacitance multiplier (C-Multiplier) circuit is presented, which employs only one Voltage Differencing Current Conveyor (VDCC), one grounded capacitor and one grounded resistor. Since the new simulated C-Multiplier uses a grounded capacitor; accordingly, it is suitable for IC fabrication. A number of simulations with employing commercially available devices through PSPICE program are accomplished to demonstrate the workability, performance, and effectiveness. Functionality of the proposed circuit is verified through its application in a linearly tunable quadrature oscillator, which one is derived from Colpitts oscillator.

Günümüzde gelişen teknoloji ile birlikte görüntü işleme gibi yüksek işlem maliyeti gerektiren konular yaygınlaşmakta ve uygulanmaktadır. Hareket tespiti, görüntü işleme alanının bir konusudur ve ihtiyaçlardan dolayı popülerliğini korumaktadır. Gelişen teknolojinin sunduğu görüntülü konuşma servisleri, görüntü depolama ihtiyaçları, kablolu ve kablosuz ağlar arasında görüntü aktarma işlemleri yüksek bant genişliği ve depolama alanı gereksinimi doğurmaktadır. Bu gereksinimler göz önünde bulundurulduğunda, video sıkıştırma ve ara değerlendirme yöntemleri gibi veri sıkıştırma algoritmaları önem kazanmaktadır. Video sıkıştırma formatlarında standartlaşan hareket tespit algoritmaları mevcuttur. İyi bir sıkıştırma için yüksek doğruluk oranı gerekirken, bu yoğun işlemin olabilecek en az işlem maliyeti ile elde edilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, bir hareket sınıflandırma yöntemi kullanılarak sınıflandırılan alanlarda farklı arama algoritmalarının kullanılması önerilmiştir. Çalışmada, Blok Eşleşme Algoritması (BEA) ile hareket tespiti gerçekleştirilmiştir. Öncelikle durağan blokların sınıflandırılması için Mutlak Farkların Toplamı (MFT), hareketli ve yarı hareketli alanların sınıflandırılmasında Otsu eşik belirleme yöntemi, arama algoritmaları olarak Yeni Üç Adım Arama (YÜAA) algoritması ve Eşkenar Arama (EA) algoritması kullanılmıştır. Önerilen yöntemin etkinliğini göstermek için farklı özelliklerdeki `Susie`, `foreman` ve `boat` veri setleri kullanılmıştır. Deneysel sonuçlar, çalışmanın YÜAA ve EA algoritmalarına çok yakın doğruluk oranı sunduğunu ve YÜAA ve EA algoritmalarından daha az işlem maliyeti getirdiğini söylemektedir. Nowadays, requiring highly processing costs subjects such as image processing has become widespread with the developing technology. Motion detection is a subject of image processing and is popular due to needs. These services offered by developing technology such as video communication services,image storage needs, image transfer between wired and wireless networks require high bandwidth and storage space. Considering these requirements, data compression algorithms such as video compression and interim evaluation methods are getting important. There are standardized motion detection algorithms in video compression formats. While a high degree of accuracy is required for good compression, this intensive process has to be achieved with the lowest possible processing costs. In this thesis, using different search algorithms is proposed in the fields classified by using a new motion classification method. For motion detection, Block Matching Algorithm (BMA) is used. In order to classify static blocks Total Absolute Differences (TAD) is used, to classify moving and half-moving blocks Otsu threshold determination method is used. New Three Step Search (NTSS) algorithm and Diamond Search (DS) algorithm were used as the search algorithms. `susie`, `foreman` and `boat` data sets were used to demonstrate the effectiveness of the proposed method. Experimental results suggest that the study provides a very close accuracy to the NTSS and DS algorithms and brings less transaction costs than the NTSS and DS algorithms. 56

Bu yüksek lisans tez çalışmasında, literatürde önerilen çeşitli aktif eleman yapıları kullanılarak, şimdiye kadar literatürde sunulan devre yapılarına göre avantajlı olan faz ilerlemeli ve gecikmeli kompansatör (lead and lag compansator) devrelerinin tasarımları gerçekleştirilecektir. Faz ilerlemeli ve gecikmeli kompansatör devreleri genelde gerilim modludur. Son yıllarda yapılan çalışmalarda giriş ve çıkış büyüklüklerinin akım olduğu (akım modlu yapılar) elektronik devre yapılarının avantajları ortaya konmuştur. Bu doğrultuda gerilim modlu yapıda olan birçok elektronik sistem, akım modlu olacak şekilde geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu tezde de gerilim modlu faz ilerlemeli ve gecikmeli kompansatör devrelerinin tasarımı yapılacaktır ve aynı zamanda bu kompansatör devreleri akım modlu olacak şekilde geliştirilecek ve yeni devre yapıları elde edilecektir. Gerilim modlu devre yapısında akım geri beslemeli işlemsel kuvvetlendirici (CFOA- Current Feedback Operational Amplifier) aktif elemanı kullanılarak faz ilerlemeli ve faz gecikmeli kompansatör tasarımı yapılmıştır.Akım modlu devre yapısında ikinci kuşak akım taşıyıcı (CCII- Second Generation Current Conveyor) aktif elemanı kullanılarak faz ilerlemeli ve faz gecikmeli kompansatör tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan devrelerin bilgisayar benzetimleri ve deneysel çalışmaları bu tez kapsamında gerçekleştirilecektir. In this master's thesis, the design of phase progressive and delayed compensator (lead and lag compensator) circuits, which are advantageous compared to the circuit structures presented in the literature, will be realized by using various active element structures proposed in the literature. The phase progressive and delayed compensator circuits are generally voltage modulated. In recent years, the advantages of current-mode electronic circuit structures have been demonstrated. In this direction, many electronic systems with voltage mode structure have been developed to be current mode. In this thesis, the design of voltage modulated phase delayed and delayed compensator circuits will be designed and at the same time these compensator circuits will be developed to be current mode and new circuit structures will be obtained.In the voltage-modulated circuit structure, phase progressive and phase delayed compensator design has been made by using the active element of the current feedback amplifier (CFOA- Current Feedback Operational Amplifier).In the current mode circuit, phase progressive and phase delayed compensator design is made by using the second element current carrier (CCII) Second Generation Current Conveyor.Computer simulations and experimental studies of the designed circuits will be carried out in this thesis. 110

Hastalıklar, trafik kazaları, doğum kusurları ve askeri yaralanmalar gibi çeşitli nedenlerden dolayı ampute sayısı önemli derecede artmaktadır. Vücudun eksik bölümünü değiştiren yapay protez cihazları, bu tür özürlü insanlar için normal fiziksel aktivite elde etmede son derece yararlı olabilir. Gereksinimler özürlü insanların hem estetik hem de fonksiyonel ihtiyaçlarını içerir. Bu gereklilikler listesi, kullanılabilirlik ve ekonomik olma durumları da göz önüne alınırsa daha da uzar. Genellikle bu gereklilik listesinden bir kısmına odaklanan tasarım çözümleri literatürde ve ticari olarak bulunmaktadır. Bu tez kapsamında da daha geniş bir gereklilikler listesine çözüm oluşturan optimum bir sibernetik el sistemi tasarımı yapılmaya çalışılmıştır. Önerilen tasarım, sabit proksimal interfalangeal (PIP), distal interfalangeal (DIP) eklemler ve uyumlu metakarpofalangeal (MP) eklemi olan 5 parmaktan oluşmaktadır. Tasarlanan protez el, kullanıcının sinir sinyalleri ve kas aktivitesine göre istediği el fonksiyonunun gerçekleştirilmesini sağlar. Bu işlem için kablosuz bir 8 kanallı elektromyogram algılayıcısı kullanılır. Elektromyogramdan elde edilen veriler tasarlanan yapay sinir ağı ile sınıflandırılarak belirlenen el hareketi komutları algılanmış olur. Bu komutların mekanik sistemdeki el hareketine dönüşebilmesi için gerekli olan elektronik gömülü sistem tasarımı ve yazılımları gerçekleştirilmişltir. Protez el ile yapılan çeşitli deneysel çalışmalar sonucunda, sistemin işlevsel (tutuş şekilleri-grasp types) ve görünüşe dayalı pozlamaların (el işareti-posture) önemli bir bölümünü gerçekleştirebildiği ve sinirsel arayüzün pek çok görev için protezin kontrolünde başarılı olduğu görülmüştür. Bu sonuçlar, önerilen sistemin fiziksel olarak özürlülerin insana benzer hareketi taklit etme ve günlük görevleri yerine getirme konusunda potansiyelini göstermiştir. The number of amputees has been significantly increasing due to various reasons including diseases, traffic accidents, birth defects and injuries in military. Artificial prosthetic devices replacing missing part of the body could be extremely beneficial for such handicapped people in obtaining normal physical activity.The requirements include both aesthetic and functional needs of handicapped people.These requirements further extend with usability and economical issues. With these long list of requirements, there are many local optimum design solutions.The proposed design consist of 5 fingers with fixed proximal interphalangeal (PIP), distal interphalangeal (DIP) joints and compliant metacarpophalangeal (MP) joint. The control mechanism of the prosthesis is based on the neural signals and muscular activity using a wireless 8 channel electromyogram neural interface which does not require any external controller.The experimental results show that the system is able to achieve an important part of the functional as well as appearance-based poses, and the Neural interface is successful in controlling the prosthesis for many tasks. These results are encouraging and demonstrate the potential of the proposed system to assist the physically handicapped in simulating human-like movement and accomplishing daily tasks.This work also proposes an artificial neural network model to gather prosthetic hand control command from electromyogram(EMG) signals. Main criteria is to apply fast methods and exploit recent data in order to decrease command detection latency. 45

Günümüzde elektrikli araçların kullanım alanı giderek artmaktadır. Bu artışa paralel olarak elektrikli araç teknolojileri günden güne gelişmektedir. Elektrikli araçların en önemli bileşenlerinden biri enerji depolama sistemleridir. Enerji depolama birimi olarak çoğunlukla lityum iyon bataryalar kullanılmaktadır. Elektrikli araçlarda bataryanın performansı, aracın performansını ve kullanıcı deneyimini doğrudan etkilemektedir. Bu sebeple lityum iyon batarya teknolojileri, üzerinde kapsamlı araştırmalar ve çalışmalar yapılan bir alandır.Bataryaların en önemli bileşenlerinden birisi batarya yönetim sistemi adı verilen elektronik konrol birimi ve bu birim üzerinde koşan algoritmalardır. Bataryayı güvenli ve verimli bir şekilde kullanmanın yolu başarılı bir batarya yönetim sistemi kullanmaktır. Bu amaç için batarya yönetim sistemlerinin onlarca önemli görevi hatasız bir şekilde yerine getirmesi gerekmektedir.Bu tez çalışmasında elektrikli araçların bataryasında kullanılmaya uygun batarya yönetim sistemi özellikleri belirlenmiş ve bu doğrultuda özgün bir batarya yönetim sistemi donanımı geliştirilmiştir. Geliştirilen sistem modüler topolojiye uygun şekilde bir adet ana(master) ve bir adet uydu(slave) elektronik birimden oluşmaktadır. Geliştirilen batarya yönetim sistemi donanımının tasarım adımları ve maliyet analizi tez kapsamında sunulmuştur. Geliştirilen batarya yönetim sistemi donanımı üretilerek bataryayı güvenli ve verimli bir şekilde çalıştırabilmesi için yerine getirmesi gereken önemli görevler, 12 adet lityum iyon hücreden oluşan gerçek bir test bataryası üzerinde test edilmiş, donanımın performansı değerlendirilmiştir ve test sonuçları verilmiştir. Nowadays, the usage area of electric vehicles is increasing. With this increase, electric vehicle technologies are developing day by day. Energy storage systems are one of the most important system in electric vehicles. Lithium-ion battery packs are mostly used as energy storage systems. In electric vehicles, battery performance affect vehicle performance and user experience directly. Therefore, lithium-ion battery technology are a field where extensive researches and studies are carried out.One of the most important component of batteries are an electronic control unit named battery management system and an algorithm running on it. Right way to using a battery efficient and safe is using a proper battery management system. For this purposes, battery management systems must fulfill lots of tasks perfectly.In this study, proper battery management system features for electric vehicles have been identified and a novel battery management system hardware has been developed accordingly. The developed system consists of one `master` and one `slave` electronic unit in accordance with the modular topology. The design steps and cost analysis of the developed battery management system are presented in the thesis. The important tasks that must be fulfilled in order for the developed battery management system to operate the battery safely and efficiently have been tested on a physical test battery which consist of 12 lithium ion batteries and the performance of the hardware is evaluated and experimental results are given. 79

Günümüzde birçok sayısal sistemde kısa süreli veya uzun süreli veri saklamaya ihtiyaç duyulmaktadır. Yüksek performanslı ve paralel hesaplama işlemleri gerektiren yapay, hücresel veya konvolüsyonel sinir ağları tasarımları, büyük veri yönetimi, görüntü işleme uygulamarı gibi alanlarda verilerin saklanıp geri çağrılabilmesi için bellek elemanlarının sıklıkla kullanılması gerekmektedir. Eğer bu saklama ve geri çağırma işlemlerinin gerçek zamanlı olarak yapılmasına ihtiyaç varsa, bellek üzerinde yapılan yazma ve okuma işlemlerine ait bant genişliğinin yeterli olması çok önemlidir. Bu noktada, bellek elemanının çalışma frekansının yüksek olması gerekliliğinin yanı sıra, bellek ile sistem arasında köprü oluşturan bellek arayüzünün de hem bellek elemanı hem de sistem tarafındaki işlemleri yerine getirebilmesi için yüksek hızda çalışması bir zorunluluktur.Bu tez çalışmasında ortaya konulan genel amaçlı bellek arayüzü, yüksek hız ve bant genişliği gerektiren özellikle gerçek zamanlı uygulamalarda kullanılabilir olması açısından fayda sağlamaktadır. Daha önce literatürde bulunan gerçek zamanlı hücresel sinir ağları uygulamalarında, zaman türevi gerektiren işlemlerin gerçeklenebilmesi için bellek arayüzü ihtiyacı olduğu bildirilmiştir. Bu çalışmada sunulan genel amaçlı bellek arayüzünün bu eksiği gidermede kullanılması planlanmaktadır.Tasarlanan arayüz kullanılarak, arayüzün olası kullanım alanları arasında yer alan gerçek zamanlı görüntü işleme uygulamalarında yaygın olarak kullanılan video standartlarından Full-HD 1080p çözünürlüğünde ve saniyede 60 kare işlemeye olanak sağlayacak bant genişliğine ulaşılmıştır. Arayüzün test edilme aşamasında farklı bellek türleri de kullanılmıştır. Bu belleklerden 16-bitlik DDR SDRAM bellek kullanılarak 133 MHz saat frekansında maksimum 1,98 Gbit/s bant genişliğine, 64-bitlik DDR3 SDRAM bellek kullanılarak 667 MHz saat frekansında maksimum 39,76 Gbit/s bant genişliğine ulaşılmıştır. Tekrar Full-HD 1080p çözünürlüğüne sahip gerçek zamanlı video akışı göz önüne alınırsa, 256 Mbit bellek üzerinde toplamda 15 kareye kadar saklama ve 1 Gbit bellek üzerinde toplamda 60 kareye kadar saklama kapasitesine ulaşılmıştır. Today, in many digital systems, it is necessary to store data for short or long duration. Memory elements are often needed to storing and retrieving data in areas such as artificial, cellular or convolutional neural network designs, big data management, image processing applications that require high performance and parallel computation operations. If it is necessary to perform these storage and recall operations in real time, it is very important that the bandwidth of the write and read operations on the memory is sufficient. At this point, the operating frequency of the memory element is required to be high enough, as well as the memory interface that bridges the gap between memory and the system is required to operate at high speed so that it can perform both memory and system operations.The general purpose memory interface presented in this study has many advantages in many areas that require high speed and bandwidth, especially in real time applications. Previously, it has been reported in the literature that real-time cellular neural network applications require a memory interface to perform time-derivation operations. The general purpose memory interface presented in this work is planned to be used in time-derivative CNN realizations to fulfill the need of memory interface.Using the designed interface, the video standards that are common in real-time image processing applications, which are among the possible uses of the interface, have reached the bandwidth that allows processing at 60 fps at Full-HD 1080p resolution and at the very least. Different types of memory have been used during the testing of the interface. Using these 16-bit DDR SDRAM memories, a maximum bandwidth of 1.98 Gbit/s at 133 MHz clock frequency and a maximum bandwidth of 39.76 Gbit/s at 667 MHz clock frequency using 64-bit DDR3 SDRAM memory were achieved. If a real-time video stream with Full-HD 1080p resolution is considered, storage capacity of up to 15 frames on 256 Mbit memory and a total of 60 frames on 1 Gbit memory have been achieved. 62

Nesnelerin ağırlıklarının doğru ve hızlı bir şekilde tespit edilmesi günümüzde akademik ve endüstriyel birçok uygulamada oldukça önemli bir yere sahiptir. Gerçekleştirilen bu çalışmada yapay sinir ağı (YSA) kullanarak görüntü işlemeye dayalı uzaklıktan ve kamera açısından kısmi derecede bağımsız ağırlık tahminlemesi yapılması hedeflenmektedir. Tahminleme işlemi gıda sektöründe farklı kategorilerde olan yumurta ve portakal örnekleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan sistem; bir adet kamera, yapay aydınlatma sistemi, yansıtıcılar ve referans görüntüden oluşmaktadır. Elde edilen görüntü işlenerek cismin ağırlığı tahmin edilmektedir. Yapay sinir ağı olarak ileri beslemeli çok katmanlı algılayıcı (ÇKA) ve radyal taban fonksiyonu (RTF) denenerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yumurta üzerinde yapılan çalışmalarda sistemin eğitilmesi ve test edilmesi için 4 farklı markadan 4 farklı sınıfta (xlarge - large - medium - small) 250 adet örnek yumurta kullanılmıştır. Portakal üzerinde yapılan çalışmalarda ise farklı büyüklüklerde 150 adet portakal örneği kullanılmıştır. Farklı öznitelik vektörleri, farklı görüntüler ve farklı yapay sinir ağı parametreleri kullanılarak optimum sistem elde edilmeye çalışılmıştır. Bu değişiklikler ile gerçekleştirilen her bir deneme 5'er kez çalıştırılmış ve sonuçların aritmetik ortalaması alınarak yöntemlerin performansı değerlendirilmiştir. Yumurta örneği için 31 farklı deneme arasındaki optimum sonuçta; ÇKA için korelasyon katsayısı (R) 0.9942 ve ortalama mutlak hata (mae) 0.80gr olarak, RTF için korelasyon katsayısı (R) 0.9943 ve ortalama mutlak hata (mae) 0.81gr olarak hesaplanmıştır. Ayrıca Türk Gıda Kodeksi Yumurta Tebliği'ne göre belirlenmiş ve yumurta kutularının üzerinde yazan sınıflandırma değerlerine göre doğruluk oranı %47 iken, gerçekleştirilen bu çalışma sonucunda bu oran ÇKA'da %90.5'e, RTF'de %86.3'e çıkarılmıştır. Portakal örneği için 32 farklı deneme arasındaki optimum sonuçta; ÇKA için korelasyon katsayısı (R) 0.9820 ve ortalama mutlak hata (mae) 2.58gr olarak, RTF için korelasyon katsayısı (R) 0.9825 ve ortalama mutlak hata (mae) 2.42gr olarak hesaplanmıştır. Tüm işlemler Matlab programı ve araç kutuları kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Ayrıca bütün bu çalışmalar sırasında elde edilen görüntüler ileriki çalışmalara yardımcı olması adına paylaşılmaktadır. Yumurta için dik açılı, pozitif açılı ve negatif açılı olmak üzere 750 adet görüntü, portakal için dik açılı, pozitif açılı ve negatif açılı olmak üzere 450 adet görüntü içeren bir veri tabanı oluşturulmuştur. Accurately and fast detection of weight of objects has an important place for lots of academic and industrial application at the present time. In this work, it was aimed to weight estimation in a partially distance and camera angle independent manner based on image processing using artificial neural networks (ANN). Estimation was realized with egg and orange samples which is different categories of food sector. The constituted system consists of a camera, artificial lighting system, reflector and reference image. Object weight was estimated by processing the acquired image. Feed forward multilayer perceptron (MLP) and radial basis function (RBF) was compared as artificial neural network with experiment. 250 samples which consist of 4 different brands and 4 different classes (x-large, large, medium, and small) were used for testing and training the system on egg study. 150 orange samples which were different sizes were used as to orange study. It was tried to be obtained optimum system by using different feature vectors, different images and different artificial neural network parameters. Each tries which was realized with changes was run 5 times and then system performance was evaluated by getting arithmetic mean. Performance of optimum results between 31 methods was calculated for MLP as correlation coefficient (R) was 0.9942 and mean absolute error (mae) was 0.80gr and calculated for RBF as correlation coefficient (R) was 0.9943 and mean absolute error (mae) was 0.81gr for egg samples. As accurate classification rate had been %47 according to defined by Turkish food codex egg communique and classification values written on the egg cartoon, this rate was increased to %90.5 for MLP and increased to %86.3 for RBF as a result of this work. Performance of optimum results between 32 methods was calculated for MLP as correlation coefficient (R) was 0.9820 and mean absolute error (mae) was 2.58gr and calculated for RBF as correlation coefficient (R) was 0.9825 and mean absolute error (mae) was 2.42gr for orange samples. All processes were realized by using Matlab program and toolboxes.In addition, all images which were obtained during these works have been shared with the intent of assisting next works. A database which contains right angled, positive angled and negative angled 750 egg images and right angled, positive angled and negative 450 orange images was created. 98

Beyin Makine Arayüzü (BMA), beyin sinyallerinin herhangi bir sistemde girdi olarak kullanılması amacıyla; sinyallerin elde edilmesi, işlenmesi ve anlamlı hale getirilmesini içeren teknolojiyi ifade etmektedir. BMA teknolojisi; omurilik zedelenmesi, nöral kanallarda oluşan zarar ve ALS (Amyotrofik Lateral Skleroz) gibi rahatsızlık durumlarında kritik önem kazanmaktadır. Bu gibi rahatsızlıklarda organlarla beyin sinyallerinin iletişimi kesilse de; beyin, sinyalleri aynı şekilde üretmeye devam eder. Bu sinyallerin işlenerek yapay organlara ya da bilgisayara iletilmesi ve kullanılması için belirli yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler içinde P300 tabanlı sistemler ve SSVEP tabanlı BMA uygulamaları beynin uyaranlara karşı doğal tepkisini temel aldıkları için; eğitim süresi, ihtiyaç duyulan elektrot sayısı gibi nedenlerle en uygulanabilir yöntemler olarak değerlendirilmiştir. İnvaziv BMA yöntemleriyle birlikte fMRI (Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme), PET (Pozitron Emisyon Tomografi) ve MEG (Manyetoensefalografi) gibi yöntemler hem maliyet, hem de uygulanabilirlik açısından belirli zorlukları içermektedir.Son 30 yılda BMA teknolojisinde invaziv ve invaziv olmayan olmak üzere; birçok başarılı çalışma yapılmış ve gelişen teknolojik imkânlarla birlikte daha başarılı sonuçların elde edileceği öngörülmektedir.Tez çerçevesinde bu amaçla kullanılan yaklaşımlar anlatılmış, bir adet bağımsız P300 heceleyici uygulaması geliştirilmiş, veriler Matlab ortamında analiz edilmiş ve Weka uygulamasında sınıflandırılarak BMA geliştirme sürecinin ilk aşaması olan çevrimdışı analiz kısmı gerçekleştirilmiştir. Brain Machine Interfaces (BMI), identifies the developed technology that aimed to use brain signals on any system as input that includes acquiring, processing and evaluating of signals. The technology of BMI comes into question in case of illness like spinal cord damages, damage of neural channels and ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis). In case of this kind of illness brain and limbs disconnects but the brain activity remains as same as previous.Certain methods are developed for processing and sending these signals to prostetic libs or computers. P300 based systems and SSVEP based applications are assessed as applicable methods since they have shorter training time and less required electrode channels because these methods depends on human brain's natural reaction. Invasive techiques with the methods of fMRI (Functional Magnetis Resonance Imaging), PET (Positron Emission Tomography) and MEG (Magnetoencephalography) consist some kind of difficulties in terms of cost and usability.In the last 30 years, many applications have been developed as invasive and non- invasive in BMI technologies and it is projected to obtain more succesful results with the developing technologies.In the context of this thesis, some basic approaches are explained and standalone P300 speller application is developed. Then, obtained data are analyzed in MATLAB environment. These data are classified via WEKA and offline analysis as the first part of the BCI development is applied. 76

Tüm elektronik elemanlar, bağlı bulundukları devreye enerji sağlayıp sağlamama durumlarına göre aktif veya pasif eleman olarak sınıflandırılmaktadırlar. Ayrıca devre elemanlarının tanım bağıntılarındaki uç akım ve gerilim fonksiyonlarına bağlı olarak lineer ya da lineer olmayan eleman olarak sınıflandırılmaktadırlar. Aktif elemanların uç akım ve gerilim fonksiyonları, belli akım, gerilim ve frekans değerleri için lineerlik şartını sağlarlar ve bu şartlar altında bu aktif elemanlar lineer olarak çalışırlar. Bu şartlar dışında ise lineer olmayan bir çalışma şekli gösterirler. Dolayısıyla tüm aktif elemanlar aslında lineer olmayan elemanlardır. Sadece özel koşullar altında lineer olarak çalıştırılırlar. Elektronik devrelerde en çok kullanılan ve 1965 yılından beri ticari olarak üretilen aktif eleman, işlemsel kuvvetlendirici (OpAmp)'dir. İlerleyen yıllarda farklı matematiksel modellere (uç tanım bağıntılarına) sahip, gerilim ya da akım modunda çalışabilen aktif elemanlar önerilmiş ve bu elemanlarla avantajlarından dolayı birçok lineer ve lineer olmayan devre yapıları oluşturulmuştur ve yeni devre yapıları literatürde önerilmeye devam etmektedir. Bu tez dosyasının giriş kısmında aktif elemanlar ile gerçeklenen lineer olmayan devrelerin tarihçesi ve tezde izlenen yöntem anlatılmıştır. İkinci bölümde en yaygın kullanılan ve tezde incelenen lineer olmayan devre yapılarında kullanılmış olan aktif elemanlar tanıtılmıştır. Bu bölümde ayrıca, aktif elemanların matematiksel ifadeleri ve gerçeklemeleri verilmiştir.Üçüncü ve dördüncü bölümlerde, literatürde yer alan ve bu tezde önerilen lineer olmayan devre yapıları incelenmiştir. Üçüncü bölümde, tam dalga doğrultucu devrelerinin teorik sonuçları incelenmiş ve benzetimleri yapılmıştır. Bu incelemeler neticesinde ise gerilim moduna göre daha avantajlı olduğu ispat edilen akım modlu olarak çalışan tam dalga doğrultucusu devreleri önerilmiştir. Önerilen bu tam dalga doğrultucunun, önceki devrelere nazaran avantajları ortaya konulmuştur. Bu devre yapısının frekans analizleri, benzetim sonuçları verilmiştir. Ayrıca, önerilen devre yapılarının çalışabilirliğini göstermek için deneysel çalışmalar da gerçekleştirilmiştir.Dördüncü bölümde ise, literatürde daha önce önerilmiş olan Schmitt Tetikleyici Devreleri incelenmiş, teorik sonuçları ile benzetim sonuçları karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Aktif Elemanlar, Lineer Olmayan Devreler, Akım Modlu Devreler, Tam Dalga Doğrultucu Devreleri, Schmitt Tetikleyicisi Devreleri All circuit elements are classified as active or passive with respect suppling or consuming energy. In addition, all circuit elements are classified as active or passive with respect supplying or consuming energy. Moreover due to terminal voltage and current functions of definition equations, circuit elements are classified as linear or nonlinear elements. Current and voltage terminal functions of the active elements keep the linearity for the specific current, voltage and frequency values; and they operate as linear under these conditions. They operate as nonlinear out of these conditions. Therefore, all active elements are actually nonlinear elements. They only operate as linear under specific conditions. Operational Amplifiers (opamps) are the most widely used active elements in electronic circuit and they have been produced as commercially since 1965. In the following years, the active elements which have different mathematical models (terminal definition relation) and can operate on voltage or current mode were proposed. Because of the advantages of these elements, various linear or nonlinear circuit structures were formed and new circuit structure continues to be cited in the literature.On the entrance chapter, history of nonlinear circuits built with active elements and method followed on thesis are expressed. On the second chapter, well-known active elements are described. Usage of them on nonlineer circuit is expressed. In addition, in this chapter mathematical expressions and realizations are given.On the third and forth chapters, nonlinear circuits on literature and proposed in this thesis are examined. On the third chapter, theoritical results of full wave rectifier circuits are analyzed and simulations of them are done. After examining the result, full wave rectifier circuits operated as current mode which is more advantageous then voltage modes are proposed. Advantage of proposed full wave rectifier circuits are expressed with respect the previous circuits. Frequency analysis and simulation results of these proposed circuits are given. Also, these proposed circuits are experimentally tested. On the forth chapter, previously proposed Schmitt trigger circuits are examined; theoritical results are compared with simulation results.Keywords: Active Elements, Nonlinear Circuits, Current Mode Circuits, Full Wave Rectifier Circuits, Schmitt Trigger Circuits 107

Analog sinyal işlemede son teknolojik gelişmelere dayanarak, bağımsız, mevcut giriş akımlarının iç direnciyle, geçiş iletkenliği veya seçili terminaller arasındaki voltaj ve akım transfer kazancıyla elektronik olarak ayarlanabilen çok-uçlu analog yapı blokları tanımlanmıştır. Bu nedenle, bu tezde yeni analog blok yapıları, filtre ve osilatör tasarımları üzerinde duruldu.Analog yapı bloklarının üzerinde daha fazla durmak için bir başka neden de entegre devre üretimi sırasında büyük değerli elementlerin bu analog yapı bloklarıyla uygulanması örnek verilebilir. Örneğin, yüzen imitans simülatör devreleri filtre tasarımı, osilatör tasarımı gibi parazit unsurların iptali gibi birçok uygulamada çok yararlı aktif yapı taşlarıdır. Bu büyük değerlerli fiziksel indüktör ve kondansatör özellikle entegre devre teknolojisinde istenmeyen veya izin verilmeyen durumlara örnektir.Bu alanda son çalışmalar entegre devre aktif filtreler, osilatörler, vb. tasarımı için gerekli olan imitans simülatör devrelerini gösterir. Sonuç olarak, pratik kullanım için filtrelerin ve osilatörlerin temel yapısının yanı sıra, bu alanda gelecekte yapılacak çalışmalar için işlevsellik göstermek için çok önemlidir.İmitans simülatör devreleri ile birlikte filtreler, osilatörler vb. uygulamalarının analog sinyal işlemede önemli bir yeri vardır. Çok fazlı osilatör tasarımı için bazı özel yaklaşımlar uygulanmaktadır. Kesirli dereceden tüm geçiren filtereler çok fazlı osilatörde kullanılırken transfer fonksiyonunun tasarım için RC yaklaşımı ile verilen Laplace operatörü s kesirli üs a'yı içerir. Bu özellik üretilen sınyal ve 1/a ile genişletilen sinyal rasında ayarlanabilir faz kaymalı çok fazlı osilatörle izin verir. Malesef ki, kesirli dereceden kapasitörlerin elektronik olarak ayarlanamamasından dolayı gerçekte üstlü dereceden devrelerin sinyal üretimi ve işlenmesini sınırlar.Özet olarak, bu tezde genellikle varolan hatalar düzeltilerek yenisi gelistirilmiş, pratikte uygulaması yapılmış veya tamamen sıfırdan tasarlanmış yapılar üzerinde durulmuştur. Son CMOS teknolojisi parametreleri kullanılarak tanımlanan analog yapı blokları uygulanmış, PSpice programında doğruluğu kanıtlanmıştır.Gerçek ortamda test edebilmek için, davranışsal modelleme yaklaşımı kullanılarak piyasada mevcut entegre devreler ile eşdeğer bir model önerilmiş yani ticari olarak üretmi yapılan tümdevreler kullanılarak devreler tasarlanmıştır. Önerilen yeni çok-uçlu analog yapı bloklarının yararlarını ispatlamak amacıyla, çeşitli analog sinyal işleme uygulamalarıyla laboratuvar ortamında ölçümler yapılarak, tasarımı ve bilgisayar simülasyonları incelenmiştir. Based on the state-of-the-art of research in analog signal processing define a novel multi-terminal analog building block (ABB), which offers independent electronic control of its intrinsic input resistance of current inputs and/or transconductance gain and / or voltage / current transfer gains between selected terminals. This thesis is, therefore, focused on definition of other novel ABBs and, furthermore, novel filter and oscillator structure designs.Another reason for focusing more attention on analog building blocks is given by relatively implementation of large valued elements to the integrated circuit (IC) process. For example, floating immitance simulator circuits are very useful active building blocks in many applications such as filter design, oscillator design and cancellation of parasitic elements. This is due to the fact that the use of the physical inductor and capacitor, particulary of large values, is either not permitted or is unwanted in the integrated circuit technology.Recent work in this area indicates that immitance simulator circuits in same cases required for designing integrated circuit active filters, oscillators etc. Consequently, it is crucial to adapt state-of-the-art filters, oscillators for practical use, as well as illustrate the functionality for future work in this area.Together with the immitance simulator circuits, filters, oscillators etc. are emphasizing stronger support for analog signal processing applications. There are implemented some special approaches to the design of multiphase oscillators. Since, fractional-order all-pass (AP) transfer section was used for the design of multiphase oscillator and symbolical transfer function of this section contains fractional exponent α of the Laplace operator s, where fractional character is given by RC approximation of the fractional order capacitor in the structure, this feature allows synthesis of multiphase oscillators with theoretically arbitrary phase shifts between generated signals and extended range of frequency of oscillations (FO) tuning proportional to reciprocal time constant exponentiated by 1/α. Unfortunately, unavailability of simple electronic adjusting of the fractional-order capacitor limits real utilization of fractional-order-based circuits in systems for the signal generation and processing.Summarizing, this thesis is generally aimed at the improvement, utilization or newly designed oscillators, filters etc. with arbitrary features. Implement the defined ABB using recent CMOS technology parameters and provide its verification in PSpice design environments. The theoretical analyses are done using SNAP software. For experimental purposes, the circuits were designed with commercially available integrated circuits using behavioral modeling approach. In order to prove the usefulness of the proposed new multi-terminal ABB, filter and oscillator design was used in several analog signal processing applications which behavior will be examined by computer simulations. The feasibility of selected circuits is also confirmed by experimental measurements. 81

Frekans Seçici Yüzeyler (FSY); hibrit radomlar, ekranlama, uydu haberleşmesi, kablosuz ağ güvenliği (wireless security), kablosuz çok bantlı mikrodalga antenler, yansıtıcı antenlerin kullanımı ve mikrodalga frekansında bant durduran ya da bant geçiren filtre tasarımları gibi anten ve mikrodalga konularını içeren çok fazlauygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu tezde, kaplama özelliği olabilmesi göz önünde tutularak çok ince tabakalı, tek katmanlı,çift bant,açıdan bağımsız çalışan Frekans SeçiciYüzey tasarımı sunulmaktadır. Tasarımı yapılan yapının rezonans frekansları ve iletim özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Benzetim programı yardımıyla tasarlanan Frekans SeçiciYüzeyprototipleri, üretimden sonra yapılan ölçüm sonuçları ile desteklenmiştir.Yapılan tasarım istenilen frekans bantlarında hem farklı gelme açılarından hem de polarizasyondan bağımsız olarak çalışmaktadır. Frequency Selective Surfaces (FSS) are commonly used in many applications some of which are hybrid radomes, shielding, satellite communication, wireless network security, wireless multiband antennas, using of reflector antennas and band stop and band pass filter design at microwave frequency.In this thesis, considering its coating property an ultra thin layered, single layered, dual banded, angle independent Frequency Selective Surfaceis proposed. Resonance frequencies and transmission characteristics of the designed structure has been examined in detail. With the help of the simulation programme, designed Frequency Selective Surface prototypes are supported by the results of the measurements performed after fabrication. The design operates both in different incidence angles and independent of polarization at desired frequency bands. 74