بهبود کارایی خطوط انتقال غیرخطی برای شکل دهی پالس های مربعی

با کوچک شدن اندازه مدارها به ابعاد زیرمیکرونی و توجه زیادی که به بازده ، توان و قیمت icها می شود مشکلاتی در زمینه انتقال اطلاعات بین گیت ها در مدارات vlsi ظاهر می شود. مشکلاتی نظیر از دست رفتن سیگنال به واسطه نفوذ سیگنال از خط انتقال کناری، تضعیف سیگنال از طریق تلفات مقاومت مسیر و عدم تطبیق امپدانس در سیستم های سرعت بالا. با افزایش فرکانس موج مورد نیاز ، تولید و انتقال مطلوب سیگنال مربعی سخت تر می شود. اسیلوسکپ های با سرعت نمونه برداری بالا و سنتزکننده های فرکانسی همگی نیازمند پالس های تمیز و با فرکانس بالا هستند. شکل دهی پالس مربعی و نزدیک کردن آن به شکل ایده آل (کاهش زمان های خیز و افت) علاوه بر این که در سیستم های سنتی انتقال اطلاعات اهمیت دارد (nonreturn-to-zero) ، در سیستم های انتقال سرعت بالای نوری که نسل بعدی هستند و از پردازش های سیگنال نوری استفاده می کنند نیز مهم است چرا که در این نوع انتقال نیازمند مرجع پالسی سریع در رنج پیکوثانیه هستیم. بنابراین تولید پالس های مربعی و پالس های کوتاه پیکوثانیه ای و حفظ محتوای فرکانسی آن ها در حین انتقال به واسطه کاربرد گسترده آن ها در مدارات الکترونیک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اما همان طور که می دانیم به دلیل ایده آل نبودن قطعات مداری ، همواره تولید و انتقال پالس های مربعی دارای زمان خیز و افت کوتاه، کاری سخت است. بنابراین از مسائلی که در این حوزه مطرح می شود، شکل دهی سیگنال مربعی (دارای زمان خیز و افت غیر صفر) به منظور کاهش زمان خیز و زمان افت است. برای این منظور می توان از خط انتقال غیر خطی استفاده کرد. خط انتقال غیر خطی به واسطه وجود عناصر غیر خطی، توانایی تولید هارمونیک هایی غیر از هارمونیک های موج ورودی به خط را دارد. به این ترتیب خط انتقال غیر خطی توانایی تغییر محتوای فرکانسی موج ورودی را داشته و می توان از آن در شکل دهی سیگنال ها استفاده کرد. در کارهای زیادی که تا کنون انجام شده است با استفاده از عناصر غیر خطی، نظیر خازن های وابسته به ولتاژ، سعی در بهبود لبه بالا رونده یا پایین رونده سیگنال شده است تا زمان خیز یا افت سیگنال کاهش یابد. در این مقالات که در فصل اول به آن ها اشاره شده است، تنها یکی از لبه ها بهبود پیدا کرده است و این بهبود همواره باعث خرابی لبه دیگر شده است. اما نکته مهم این است که برای افزایش سرعت مدار یا به عبارت دیگر افزایش فرکانس کاری مدار، کاهش هم زمان هردو لبه مهم است. این امر به خاطر عدم وجود دقت کافی در مورد چگونگی ساخت عنصر غیر خطی بوده است. چرا که همان طور که در فصل اول گفته شده در یکی از مقالات که با ساخت خط انتقال غیر خطی مورد نظر همراه بوده است، طراحان توانسته اند هر دو لبه را بهبود دهند. اما در مجموع در هیچ کدام از کارهای انجام شده، طراحی از خط انتقال مطلوب شروع نشده است. هدف این پایان نامه این است که منحنی مشخصه خازن غیر خطی به کار رفته در خط انتقال غیر خطی به گونه ای طراحی شود که هر دو لبه را به یک میزان بهبود دهد. در فصل یک مقدمه ای از خطوط انتقال و کارهای انجام شده پیرامون شکل دهی سیگنال مربعی ارائه خواهد شد. در فصل دوم توضیح مختصری در مورد شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک داده شده است. سپس در قسمت اول فصل سوم با استفاده از یک دید فیزیکی که در مقالات و کارهای انجام شده تا کنون از آن استفاده شده است، منحنی مشخصه خازن را برای بهبود هر دو لبه پالس به خوبی طراحی شده و صحت طراحی را با شبیه سازی های انجام شده تایید شده است. این دید فیزیکی بر پایه ی یک ایده ی تجربی است، مبنی بر اینکه سرعت انتقال موج ولتاژ در خط انتقال غیر خطی به اندازه دامنه ولتاژ بستگی دارد. در قسمت دوم فصل سوم طراحی مجدداً از ابتدا شروع خواهد شد. با این تفاوت که ایده تجربی کنار گذاشته و به جای ارائه ی دید فیزیکی از الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی برای طرح منحنی مشخصه خازن استفاده شده است. مسلماً انطباق نتایج طراحی با این دو روش، بیان کننده صحت ادعاها در هر دو روش خواهد بود. در فصل چهارم هم سعی خواهد شد تا یک خط انتقال غیر خطی برای بهبود شکل سیگنال مربعی به کار برده شود و با شبیه سازی tsmc در محیط ads نشان داده می شود که این خط انتقال قابل ساخت بوده و در عین حال با روش طراحی به کار رفته در پایان نامه، لبه ها بهبود بیشتری نسبت به کارهای ارائه شده تا کنون داشته اند. در ادامه فصل راهی برای ختم بهینه خط انتقال غیرخطی ارائه شده است.