امکان سنجی پیاده سازی سخت افزاری حلزونی مصنوعی گوش

رزوناتورهای غیر خطی از جمله ابزارهای قدرتمند و مهم در سیستمهای بیولوژیکی و علوم مهندسی به شمار می¬آیند. تئوری رزوناتورهای غیر خطی برای دهه¬های متمادی جهت مدل سازی پدیده های طبیعی مانند مدل های حلزونی گوش، سیگنالی نورونی، تولید کننده الگوی مرکزی (cpg)، حافظه¬های انجمنی، دریافت سیگنال قلب تا کاربردهای مهندسی مانند ماشین های یونیور سال، پردازش تصویر، محاسبات منطقی و روبوتیک به کار رفته است.کاربرد گسترده این رزوناتورها و ویژگی هایشان، شبکه رزوناتوری غیر خطی را به یکی از عناصر احتمالی طراحی سیستمی آینده بدل کرده است. به خاطر پیچیدگی ریاضیاتی ذاتی چنین سیستمهایی ? پیاده سازی سخت افزاری آن ها یک چالش جدی در هدایت کاربرد آن ها در سیستمهای واقعی است. علاوه بر این رزوناتورهای غیر خطی به علت فقدان شکل پذیری فرکانسی و عدم توانایی در وفق دادن پارامترهایشان به یک سیگنال خارجی، کاربرد نسبتا" محدودی در زمینه پردازش سیگنال دارند. هدف این پایان نامه پیاده سازی سخت افزاری حلزونی گوش مبنی بر معادله دیفرانسیل غیر خطی hopf است که دارای خاصیت تقویت کنندگی فعال است و می تواند باتوجه به شدت و فرکانس ورودی، تقویتی فعال را به انجام رساند. بنابراین در راستای نیل به این هدف در این پژوهش کارهایی به قرار زیر انجام شده است: اولاً، مقدمه ای از اجزاء داخلی گوش مدنظر قرار گرفته است و سپس مدل های حلزونی گوش معرفی وبررسی می شوند. معادلات توصیف گر رزوناتور غیرخطی hopf از جنبه های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است و مدل بهینه ای برای پیاده سازی سخت افزاری حلزونی گوش مبنی براین معادلات که سرعت و حجم قابل قبولی داشته باشد و متعاقبا" هزینه کمتری را برای پیاده سازی به ما تحمیل کند انتخاب شده است. در گام دوم، یک کاربرد بسیار جالب و نو از این رزوناتور مورد بررسی قرار گرفته است به نحوی که می توان از این رزوناتوربرای پیاده سازی کل شبکه رزوناتوری به تحلیل فرکانسی سیگنال های مختلف، به عنوان مثال یافتن مولفه های فرکانسی مختلف یک سیگنال دلخواه و یا به طور معادل سری فوریه این سیگنال ها پرداخت. وجه تمایز اصلی این روش با دیگر روش های کلاسیک تحلیل فرکانسی، استفاده از یک سیستم کاملا" دینامیک است که نیازی به پیش پردازش چه در حوزه زمان و یا چه در حوزه فرکانس بر روی سیگنال ندارد. گام سوم ارائه مدار دیجیتال برای پیاده سازی مدل مطرح شده برای رزوناتور و شبکه ذکر شده در گام های قبلی است. در این طراحی به منظور کاهش مسیر بحرانی مدار و رسیدن به فرکانس بالاتر از تکنیک پایپ لاین استفاده شده است. در گام چهارم نیز برای تعیین صحت عملکرد مدار، آن را بر روی برد fpga شرکت زایلینکس به نام virtex-ii پیاده کرده و نتایج را نشان می دهیم.