در این تحقیق می خواهیم به بررسی راهکارهایی برای طراحی مدارهای ولتاژ پایین و توان پایین بپردازیم.همانطور که می دانیم در سال های اخیر با گسترش جهانی کامپیوترها، سیستم های الکتریکی ومصرف کننده های الکترونیکی قابل حمل، طراحی سیستم های ولتاژ و توان پایین اجباری شده است.بدین منظور، برای طراحی مدارهای ولتاژ پایین، آینه جریان، طبقات ورودی و خروجی ولتاژ پایین را بررسی کرده ایم .و از میان روش های متفاوتی که برای اینگونه سیستم ها وجود دارد به روش با راه اندازی بدنه بیشترتوجه می نماییم زیرا این روش منجر به بزرگتر شدن محدوده ولتاژ مد مشترک و سوئینگ ولتاژ می شود وعملکرد بهتری در ولتاژهای تغذیه پایین دارد .این روش معایبی نیز دارد که از جمله می توان به این نکته اشاره نمود که چون ترانزیستورهای با راه اندازی بدنه در چاه های متفاوتی ساخته می شوند، برای طراحی مدارهایی که به یک تطبیق قوی بین ترانزیستورها نیاز دارند مرسوم نمی باشد.هدف این پروژه طراحی یک تقویت کننده ی عملی با توان و ولتاژ پایین و بهبود مشخصه ی بهره و پهنای باند است.مدار پیشنهادی دارای یک طبقه ترانزیستور های تفاضلی در ورودی و یک طبقه شیفت دهنده ی سطح و یک طبقه تکنیک جبرانسازی میلر و ساختار مقاومت صفر استفاده شده است.

کنترل کننده های منطق فازی یکی از پرکاربردترین کنترل کننده ها در سیستم ها و کاربردهای مختلف بوده که در هر دو صورت سخت افزاری و نرم افزاری قابل پیاده سازی و اجرا می باشند. اما سیستم های نرم افزاری بنابر مشکلاتی مانند سرعت پایین در سیستم های پیچیده، در بسیاری از موارد دارای محدودیت می باشند. بنابراین جهت غلبه بر اینگونه مشکلات تمایل برای پیاده سازی سخت افزاری روبه گسترش است. در این پایان نامه مدارهای مختلفی برای پیاده سازی کنترل کننده های منطق فازی در هرسه قسمت: (1) فازی ساز (2) پایگاه قواعد (3) نافازی ساز در مد جریان با فنآوری cmos طراحی و توسط نرم فزار hspice شبیه سازی شده است. در قسمت اول، در مدارهای فازی ساز، دو مدار پیشنهاد شده است که نسبت به موارد مشابه دارای برتری های اساسی مانند افزایش کنترل پذیری، افزایش دقت و کاهش توان مصرفی می باشد که در دو تکنولوژی 0.35um و 90nm طراحی و شبیه سازی شده اند. مدار فازی ساز اول، مدار تولید تابع عضویت مثلثی با دقت بسیار بالا و توان مصرفی پایین با کنترل دیجیتال بوده که توسط ولتاژهای ترکیبی، کنترل پذیری بسیار بالایی را در شیب، ارتفاع و موقعیت تابع عضویت دارا می باشد. در مدار دوم، فازی ساز گوسی با کنترل پذیری بالایی در شیب، ارتفاع و موقعیت توابع عضویت پیشنهاد شده است که قابلیت تولید توابع مثلثی و ذوزنقه ای را نیز توسط ولتاژهای کنترلی آنالوگ در اختیار کاربر قرار می دهد. جانمایی این مدار با قابلیت تولید 5 تابع عضویت در تکنولوژی 0.35um توسط نرم افزار microwind صورت گرفته و شبیه سازی آن توسط نرم افزار tanner eda ارایه شده است. ابعاد این مدار 92.2um×16.6um بوده که در مقایسه با موارد مشابه بسیار مناسب می باشد. در قسمت دوم، مدار min-max با قابلیت کنترل دیجیتال جهت انتخاب عملگر min یا max ارایه شده است که استفاده از آن باعث افزایش کنترل پذیری مدار کنترل کننده فازی خواهد شد. در قسمت سوم نیز یک الگوریتم جدید در پیاده سازی مداری نافازی سازها، توسط روش نافازی سازی مرکز ثقل ممدانی، ارایه شده و با استفاده از مدارهای ضرب کننده/تقسیم کننده با دقت بالا، طراحی و پیاده سازی شده است. این الگوریتم با توجه به کاهش پیچیدگی های مدار و استفاده از مدارهای ساده، توان مصرفی مدار کنترل کننده فازی را کاهش داده و کنترل پذیری بسیاری بالایی را در طراحی توابع عضویت خروجی در اختیار کاربر قرار می دهد و به دلیل استفاده از روش نافازی ساز ممدانی، باعث افزایش دقت خروجی نهایی خواهد شد. در انتها دو مدار کنترل کننده فازی، توسط مدارهای ارایه شده، با تعداد توابع عضویت مختلف در ورودی و تعداد قوانین مختلف طراحی و پیاده سازی شده است. مدار کنترل کننده اول دارای دو ورودی با 3 تابع عضویت ، یک خروجی با 5 تابع عضویت مثلثی و 9 قانون بوده که توان مصرفی این مدار8.75mw محاسبه شده است که دارای سرعت استنتاج 11.9mflips می باشد. مدار کنترل کننده دوم نیز دارای دو ورودی با 4 تابع عضویت، یک خروجی با 7 تابع عضویت مثلثی و 16 قانون بوده که دارای توان مصرفی 16.3mw و سرعت استنتاجی معادل 10.5mflips می باشد. با مقایسه نتایج بدست آمده در نرم افزار hspice و انتقال آن به نرم افزار matlab جهت رسم رویه حاصل از خروجی و مقایسه آن با نتایج شبیه سازی حاصل از کنترل کننده فازی نرم افزاری، دقت بالای این کنترل کننده ها به وضوح مشاهده می شود. با توجه به ویژگی های مهمی مانند کنترل پذیری و دقت بسیار بالا به دلیل استفاده از نافازی ساز ممدانی، نتایج بدست آمده حاکی از سرعت و دقت بالای هر دو کنترل کننده در مقایسه با کنترل کننده های مشابه می باشد.

در پژوهش حاضر تلاش شده است تا مفاهیم جامع و اساسی ادوات موج صوتی سطحی بطور کامل مطرح شده و روش های مختلف حل بررسی گردد.اساس این پژوهش بر مبنای ماده پیزوالکتریک اکسید روی است که بدلیل پارامترهایی چون کوپلینگ الکتروآکوستیکی نسبتا مناسب،پایداری حرارتی تقریبا خوب و البته هزینه پایین تر بدلیل در دسترس بودن در مقایسه با سایر مواد پیزوالکتریک رایج انتخاب گردیده است.با توجه به نیاز صنایع خصوصا مخابرات به ادواتی مانند فیلتر و رزوناتورهایی با فرکانس کاری بالا و پهنای باند باریک سعی در دسترسی به مواد جدیدتری بود که در کوپلینگ با ماده پیزوالکتریک پاسخ فرکانسی بهتری را منجر گردد.همچنین در این پژوهش مقایسه جامعی میان مواد مختلف فلزی که در مبدل ها و رفلکتورها بکار می روند صورت گرفته است و نیز پیکره بندی هایی شامل چند صفحه فلزی پیشنهاد و شبیه سازی گردید و نشان داده شده که نسبت به ساختارهای پیشین دارای پهنای باند باریکتر و فرکانس رزونانس بالاتری می باشند.در ادامه انواع رایج تر مبدل و فیلتر lcr که بعنوان فیلتر فرکانس بالا در صنعت تجهیزات مخابراتی کاربرد دارند معرفی و ساختارهای متفاوتی از آن ارائه گردید.مشاهده شد که استفاده از feudt در ساختار فیلتر می تواند فرکانس کاری را افزایش و پهنای باند و ادمیتانس را کاهش دهد.

امروزه مدارهای مجتمع الکترونیکی که به صورت آمیزه ای از سیگنال های آنالوگ و دیجیتال که در سیستم های واقع بر روی تراشه ارائه می شوند، سه هدف اصلی زمان کوتاه طراحی، افزایش بهره وری و کاهش پیچیدگی مدار را در کنار هم مد نظر دارند. تکنولوژی های ساخت قطعات نیمه هادی به ابعاد نانومتری رسیده اند و با روندی نمایی در حال رشد هستند، اما ابزارهای طراحی خودکار ( (cad مدارهای آنالوگ، به این نسبت رشد نکرده اند و از طرفی طراحی این گونه مدارها تا حد بسیار زیادی به دانش طراح متخصص و در نظرگرفتن پارامترهای بسیاری وابسته است، لذا بهره گیری از ابزارهای طراحی خودکار در کنار استفاده از دانش طراح متخصص، موجب افزایش بهره وری، صرفه جویی در زمان و همچنین کاستن پیچیدگی مدار خواهد شد. طراحی خودکار و بهینه سازی مدارهای آنالوگ امروزه از اهمیت فراوانی برخوردار است زیرا طراحی مدارهای آنالوگ به دلیل وجود معیارهای مختلف و متغیرهای زیاد نیازمند به صرف وقت و طراح خبره می باشد. هر روزه پیچیدگی¬های طراحی مدارها با گسترش مدارهای مجتمع افزوده می شود و از جهات تجاری بهبود طراحی و دست یابی به بهینه ترین حالت ممکن از اهمیت فراوانی برخوردار شده است. فرآیند طراحی مدارهای آنالوگ می تواند شامل انتخاب توپولوژی و اندازه مدار باشد. اغلب مسائل طراحی را می توان به صورت یک مساله بهینه سازی چند هدفه (بطور مثال بهره و مصرف توان) همراه با متغیرهای طراحی که اندازه اجزاء مدار (مانند اندازه ترانزیستورها) هستند مطرح نمود. انواع الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری ابزاری مناسب در حوزه بهینه سازی مدارهای آنالوگ به نظر می¬رسند. در بهینه سازی مدارهای آنالوگ اینکه با تغییر معیارهای طراحی، همچنان الگوریتم های بهینه سازی بتوانند پاسخ مناسب و بهینه را ارائه دهند نیز باید در نظر گرفته شود. الگوریتم های اکتشافی در کنار ابزارهای یاد شده، موجب دست یابی به نقطه بهینه در طراحی مدارهای مجتمع میگردد. این الگوریتم ها با داشتن ویژگی هایی چون دست یابی به نقاط بهینه سراسری و ساختاری متناسب با متغیرهای محیط، این امکان را می دهند که به مدارهایی با بهره وری بالا دست یابیم. هدف از این پروژه ایجاد روشی مناسب در طراحی مدارها، از جمله انتخاب توپولوژی مناسب با کارکرد مورد انتظار مدار است. افزایش کارایی الگوریتم های بهینه یابی نیز از دیگر اهداف پروژه است .

چکیده پایان نامه (شامل خلاصه، اهداف، روش های اجرا و نتایج به دست آمده) : با پیشرفت و گسترش سریع مدارهای دیجیتال و آنالوگ، مسئله ی آزمایش و تشخیص خرابی مدار هم به یک مسئله ی مهم تبدیل شده است. در تحقیق حاضر روشی را برای تشخیص خرابی معرفی می کنیم که ترکیبی از الگوریتم ژنتیک و شبکه های عصبی می باشد. درابتدا برای هر قطعه از مدار مقادیری خارج از محدوده ی مجاز آن اختصاص داده می شود، سپس به ازای هریک از این مقادیر مدار شبیه سازی شده والگوریتم ژنتیک اجرا می شود. نتایج بدست آمده به عنوان ورودی به طبقه بندی کننده شبکه عصبی داده می شوند. نتایج بدست آمده دقت و کارآیی روش را به خوبی نشان می دهند.

طراحی مدارهای مجتمع آنالوگ با کارایی بالا با توجه به کاهش ولتاژ تغذیه بسیار قابل توجه است. در این میان طراحی تقویت کننده های عملیاتی از اهمیت زیادی برخوردار است. تقویت کننده های عملیاتی یا به اصطلاح آپ امپ ها در بسیاری از مدارهای آنالوگ و نیز آنالوگ-دیجیتال نظیر رگولاتورهای ولتاژ، فیلترها و در مبدل آنالوگ به دیجیتال برای بافر کردن، فیلتر کردن و همچنین در مدارهای زمان گسسته کاربرد دارند. در این پایان نامه از روش جبران سازی غیرمستقیم با تکنیک جداسازی طول کانال ترانزیستور در مدارهای آپ امپ دوطبقه استفاده شده است. برای جبران سازی، خازن جبران بین گره امپدانس پایین و خروجی قرار می گیرد. این روش در مقایسه با جبران میلری (مستقیم) سبب حذف صفر سمت راست، افزایش پهنای باند و پایداری بیشتر آپ امپ می شود. و نتایج شبیه سازی در سطح مدار با استفاده از نرم افزار hspice و تکنولوژی 0.18 میکرومتر، موثر بودن روش پیشنهادی را نشان می دهد. زیرا با بکار گیری تکنیک پیشنهاد شده در ورودی دیفرانسیلی، بار و تلفیق این تکنیک در ورودی دیفرانسیلی و بار فرکانس بهره واحد آپ امپ بیشتر شده و در نتیجه زمان نشست بهبود یافته است.

در این پایان نامه، چندین تقویت کننده کم نویز پهن باند و کم توان و با بهره یکنواخت در محدوده فرکانسی از ghz 2 تا ghz 5.5 ، برای استفاده در گیرنده های بی سیم، طراحی شده است. این تقویت کننده های کم نویز، با استفاده از دو ترانزیستور phemt ، که بصورت کاسکودی قرار گرفته اند و به کمک توپولوژی استفاده مجدد از جریان، طراحی شده اند. یکی از بهترین طراحی های انجام شده، که، در سرتاسر محدوده فرکانسی از ghz 2 تا ghz 5.5 ، پایدار غیر شرطی است، به حداکثر بهره توان db 26.01 در فرکانس ghz 2.5 ، دست یافته است، ریپل بهره توان آن، در سرتاسر محدوده فرکانسی از ghz 2 تا ghz 5.5 ، برابر با db 0.76 است، حداقل عدد نویز، برابر با db 1.11 است، تلفات برگشتی ورودی، کمتر از db 10.13 - ، تلفات برگشتی خروجی، کمتر از db 9.8 - و ایزولاسیون معکوس، نیز، زیر db 37.98 - ، است. مصرف توان dc این تقویت کننده، برابر با mw 39.2 است. عدد شایستگی همه تقویت کننده های کم نویز پهن باند و کم توان پیشنهادی، محاسبه شده است، که در مقایسه با پژوهش های پیشین، بهبود خوبی را نشان می دهد.