: مبدل های آنالوگ به دیجیتال با سرعت بالا و تعداد بیت بالا جزء بلوک های ساختاری مهم در بیشتر کاربردهای الکترونیکی هستند. مبدل های آنالوگ به دیجیتال یک پل ارتباطی بین دنیای آنالوگ و دیجیتال می باشند. انواع متفاوتی از مبدل ها همچون فلش، دو طبقه، چندبخشی و پایپ لاین از نوع سرعت بالا و تعداد بیت نسبتا بالا می باشند. از این دسته، معماری مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین برای کاربردهایی همچون سیستم های ارتباطی دیجیتال، سیستم های صوتی و غیره کارآمدتر است. معماری های متفاوتی برای طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین وجود دارد که هر کدام با توجه به تعداد بیت درون هر طبقه و سرعت کلی مبدل ویژگی های متفاوتی دارند. یکی از مهم ترین چالش ها در طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین ، اثرات غیر خطی ناشی از المان های موجود در مدارات آنالوگ است که باعث تضعیف مشخصه های مبدل خصوصا snr و sfdr می گردد و متناسب با این اثرات، بخشی از کدهای دیجیتال خروجی گم شوند. در این پایان نامه ابتدا مشخصه های مهم یک مبدل ارائه شده است و سپس معماری جدیدی از مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین با نام radix-4 بر اساس خطاهای بخش آنالوگ مدل سازی شده است. رابطه ورودی و خروجی هر طبقه از مبدل نیز بر اساس خطای المان های مداری تخمین زده شده است. در روشی جدید مشخصه های دینامیکی و استاتیکی از جمله inl و snr بر اساس خطاهای تصادفی با توزیع گوسین، میانگین صفر و انحراف استاندارد ترم خطا محاسبه شده است . خطای های وابسته به عوامل غیر ایده آل مداری در بخش آنالوگ با استفاده از فیلترهای تطبیقی و سری های ولترا با الگوریتم های متفاوتی همچون lms و nlms کالیبره شده اند. خطای موجود در مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لان خطاهای آفست مقایسه گرها، آفست آپ امپ، گین محدود آپ امپ، عدم تطبیق خازن ها و خطا ی گین غیر خطی آپ امپ و غیره می باشند. در مراحل بعد با استفاده از یک روش جدید خطاهای خطی و غیر خطی تخمین زده شده اند و فیلتر دیجیتال متناسب با آن ها طراحی شده است. خطای غیر خطی با روشی جدید از بین می روند و خطاهای خطی با استفاده از فیلتر های تطبیقی طراحی شده متناسب با این نوع مبدل تصحیح می شوند . برای تخمین ضرایب مرتبه اول و مرتبه سوم فیلتر طراحی شده در کنار الگوریتم های موجود از یک الگوریتم جدید به نام -nlms استفاده شده است. نمونه تحت کالیبراسیون دارای 9 طبقه است، در طراحی فیلتر تطبیقی از مبدل کم سرعت سیگما-دلتا بیتی استفاده می شود. فرکانس نمونه برداری 100mhz و قبل از کالیبراسیون با وجود تمام خطاها در تمام طبقات پارامترهای استاتیک عبارتند از inl=23 lsb وdnl=2.4lsb و همچنین پارامترهای دینامیک برابرند با: snr=31db، sfdr=34db و5bit enob=. بعد از مراحل مختلف کالیبراسیون پارامترهای استاتیک، inl=0.26lsb و 0.17lsbdnl= می باشد. پارامترهای دینامیک مبدل بعد از کالیبراسیون برابرند با: snr=92db، sfdr=74db، enob=15bit.

ترکیب کننده فرکانسی حلقه ی قفل فاز (pll) یکی از بخش های مهم در سیستم های فرستنده/ گیرنده ی بیسیم است. این المان به عنوان یک اسیلاتور محلی(lo) برای انتقال فرکانسی و انتخاب کننده ی کانال در فرستنده/ گیرنده ها استفاده می شود. این ترکیب کننده ها معمولأ دارای نویز فاز همراه با شاخک می باشند. این پایان نامه شامل طراحی کاملأ مجتمع از یک ترکیب کننده فرکانسی کسری در سطح سیستمی و مداری است. هدف این پایان نامه، طراحی المان های pll، برای داشتن نویز فاز پایین، توان مصرفی کم و طیف خروجی خالص است. با استفاده از یک مدولاتور سیگما-دلتا مرتبه بالا، حلقه ی قفل فاز کسری دارای رزولوشن فرکانسی خوب و زمان قفل سریع است. براساس تحلیل مدل های سیگما-دلتا، یک مدولاتور سیگما-دلتا دیجیتال mash1-1-1 مرتبه سوم طراحی شده است. مدولاتور سیگما-دلتا mash دیجیتال برای جلوگیری از تولید شاخک در طیف خروجی ترکیب کننده های فرکانسی استفاده می شود، برای کاهش شاخک ها روشی استفاده شده تا نشان دهد که یک معماری mash، m بیتی لرزش داده شده به وسیله ی یک شیفت رجیستر خطی فیدبک دار ساده (lfsr)، می تواند موثرتر از تپولوژی های پیچیده باشد، البته اگردر مسیری اضافه شود که متناوب بودن خروجی را از بین ببرد. علاوه براین، برای صرفه جویی در مساحت و توان مصرفی، از روش های پایپ لاین کردن و tspc استفاده شده است. همچنین، دو روش برای عملکرد بهتر آشکارساز فاز و فرکانس ارائه شده و برای رفع ناهمسانی ناشی از غیرخطی بودن pfd/cp یک آشکار ساز فاز وفرکانس در سطح مداری و با استفاده از ترانزیستورهای cmos پیشنهاد داده شده است تا شاخک مرجع را در خروجی ترکیب کننده کاهش دهد. از مزایای مدولاتور سیگما-دلتا برای داشتن رزولوشن فرکانسی خوب و پهنای باند حلقه ی نسبتأ بزرگ استفاده شده است. این ترکیب کننده ی فرکانسی یک cpll مرتبه 4 با فرکانس مرجع 26mhz است. پهنای باند حلقه در حدود 150khz است نویز فاز در آفست فرکانسی 1mhz در حدود 115dbc/hz -است.

امروزه با رشد بسیار زیاد تعداد کاربران اینترنت و نیاز به انتقال اطلاعات با حجم بالا از جمله صوت و تصویر، نیاز به شبکه های پرسرعت مخابرات هرچه بیشتر احساس می شود.در این میان، مخابرات نوری با توجه به سرعت بسیار بالایی که دارد می تواند پاسخ گوی این نیاز روزافزون به پهنای باند بالا باشد. فیبرهای نوری با توجه به تلفات کم و پهنای باند وسیع خود محیطی مناسب برای انتقال این داده پرسرعت است. امروزه علاوه بر استفاده از نور به عنوان حامل اطلاعات در فواصل بسیار زیاد، برای انتقال داده بین دو بُرد و یا حتی دو تراشه نیز از مخابرات نوری استفاده می شود که فقط در صورتی توجیه پذیر است که قیمت اجزای چنین سامانه ای، از جمله گیرنده نوری، مناسب باشد. با پیشرفت چشم گیر تکنولوژی cmos، در نگاه اول، توجه به طراحی اجزایی مانند گیرنده نوری در این تکنولوژی است. در این پایان نامه برای اولین بار در دانشگاه شهید چمران اهواز، تمام سامانه گیرنده نوری در تکنولوژی صنعتی استاندارد 0.18 میکرون- 1.8 ولت در سطح ترانزیستور و در سرعت 2.5 گیگابیت برثانیه طراحی و شبیه سازی و تست شده است. در سامانه طراحی شده، ابتدا سیگنال بسیار ضعیف جریانی که از آشکارساز نوری می آید، تقویت می شود تا به سطوح منطقی مطلوب برسد و سپس توسط مداربازیابی پالس ساعت و داده، از آن، داده و پالس ساعت استخراج می گردد. برای شبیه سازی از نرم افزار hspice استفاده شده و مدل مناسب mosها با توجه به ابعاد آنها توسط انتخابگر خودکار مدلِ موجود در نرم افزار، از درون مدل فایلی که شرکت سازنده قطعات نیمه هادی برای تکنولوژی 0.18 میکرون منتشر کرده، انتخاب شده است.

ترکیب کننده ی فرکانسی یکی از بخش های اساسی فرستنده/گیرنده ی بی سیم می باشد. وظیفه ی این بلوک تولید فرکانس محلی برای انجام عملیات تبدیل فرکانس، از باند پایه به فرکانس بالا و برعکس، در مدار ورودی فرستنده/گیرنده است. هدف از این پایان نامه طراحی ترکیب کننده ی فرکانسی کسری ghz4/2 مناسب برای استاندارد(ieee 802.15.4) زیگبی است. این استاندارد از 16 کانال با فاصله ی بین کانالی mhz5 تشکیل شده است. طراحی ترکیب کننده ی فرکانسی باید از نظر نویز فاز، تضعیف شاخک، زمان نشست، توان مصرفی و غیره، مطابق با مشخصه های تعریف شده ی استاندارد زیگبی باشد. با توجه به محدودیت روش صحیح در دستیابی همزمان به دقت فرکانسی کوچک و زمان نشست سریع، در این پایان نامه از روش کسری استفاده می شود. در روش کسری، تعداد بیت های مدولاتور سیگما-دلتا و فرکانس مرجع تعیین کننده ی دقت فرکانسی هستند. بنابراین برای یک فرکانس مرجع ثابت، با افزایش تعداد بیت های مدولاتور سیگما-دلتا، دقت فرکانسی افزایش می یابد. در استاندارد زیگبی کاهش توان مصرفی از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور کاهش توان در طراحی مدولاتور سیگما-دلتا، از روش-های پایپ لاین و tspc استفاده شده است. مقدار نویز فاز ترکیب کننده ی فرکانسی کسری طراحی شده در فاصله ی فرکانسی mhz5 از فرکانس حامل برابرdbc?hz 72/153- می باشد. توان مصرفی پایین mw9/10 و زمان نشست 146/7 مطابقت ترکیب کننده ی فرکانسی طراحی شده با استاندارد زیگبی را نشان می دهند. یکی از بلوک های اساسی هر ترکیب کننده ی فرکانسی، نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ است. تلاش برای طراحی نوسان ساز با بهره ی خطی همواره مورد توجه بوده است. در این پایان نامه روشی برای بهبود مشخصه ی خطی نوسان ساز پیشنهاد شده است.

دانشمندان همواره بدنبال راه هایی بوده اند که بتوانند یک رابطه ی موثر بین انسان و ماشین پدید آورند به طوریکه این رابطه تا حد امکان نزدیک به رابطه ی انسان با انسان باشد زیرا حتی پیچیده ترین ماشین ها نیز بدون دخالت انسان کارایی خاصی ندارند. نتیجه این تحقیقات تولد سیستم هایی است که به واسط های انسان-ماشین یا واسط های انسان-رایانه معروف هستند. این سیستم ها با توجه به نحوه تعامل آنها با انسان به دسته های مختلفی از جمله واسط های انسان-رایانه ی مبتنی بر بینایی، واسط های انسان-رایانه ی مبتنی بر صدا و واسط های انسان-رایانه ی مبتنی بر حواس تقسیم می شوند. در سال های اخیر دسته ای دیگر از این سیستم ها معرفی شده اند که مبتنی بر سیگنال های مغزی هستند و به آن ها سیستم های واسط مغز-رایانه می گویند. این سیستم ها بخاطر ارتباط مستقیم با مغز انسان توانایی های بیشتری نسبت به انواع دیگر دارند اما به علت دقت و سرعت پایین همچنان راه درازی در پیش دارند. طراحی این سیستم ها با چالش های زیادی روبرو است که از جمله می توان به نیاز آن ها به آموزش و تنظیم مجدد در زمان ها و مکان های مختلف اشاره کرد. یکی از راه های غلبه بر چنین چالش هایی استفاده از پیش پردازش ها و الگوریتم های یادگیری ماشین مناسب است. در این پایان نامه از ترکیب کردن چندین طبقه بندی کننده (به جای یک طبقه بندی کننده) استفاده شد. در این راستا الگوریتم های مختلفی از جمله رأی اکثریت، میانگین و الگوریتم های پشته سازی، آدابوست و بگینگ بکار برده شد که هرکدام در شرایطی موجب بهبود دقت سیستم گردید. به موازات آن از دسته ویژگی های متفاوتی شامل انرژی باندهای فرکانسی، پیچیدگی، ضرایب موجک، آنتروپی تقریبی و غیره نیز استفاده شد. با بررسی حالت های مختلف، بهترین ترکیبات ممکن به همراه بهترین دسته ویژگی ها مشخص گردید. در یک بررسی به کمک الگوریتم رأی اکثریت و به صورت تدریجی میزان خطای طبقه بندی کننده به صفر رسید حال آنکه کمترین خطای بدست آمده از مطالعات گذشته برابر با 9% بوده است. البته طی چندین بررسی دیگر و به ازای روش های ترکیبی دیگر نیز خطایی کمتر از 9% به دست آمد. نتایج حاصل نشان می دهد که روش پیشنهادی یعنی ترکیب چندین طبقه بندی کننده بسیار موثر بوده و باعث بهبود نتایج قبلی به طرز چشمگیری شده است.

امروزه سیستم های پردازشی کوچک و قابل حمل، به دلیل توان کم مصرفی و حجم کمی که به خود اختصاص می دهند، به سرعت در حال فراگیر شدن هستند. این پردازنده ها عمدتا از پردازشگرهای مرکزی arm که دارای معماری risc هستند، استفاده می کنند. در کنار پردازنده ی اصلی، حافظه ی اصلی و تراشه ی کنترل توان قرار می گیرد؛ پس این سیستم نیازمند یک بورد مدارچاپی به عنوان بستر مدار خود است. در این پروژه، هدف طراحی و ساخت بورد اصلی برای پردازنده ی omap3530 از شرکتtexas instruments است. بورد اصلی این پروژه به صورت چند لایه می باشد و استفاده از آن سبب کاهش تاثیر نویزهای تولیدی سیستم بر روی سیستم های دیگرو بلعکس خواهد شد. از سوی دیگر افزایش لایه ها امکان مسیرکشی بیشتر را برای سیگنال فراهم می آورد. در ساخت این بورد از قوانین طراحی بوردهای چند لایه، طراحی فرکانس بالا و محافظت الکترومغناطیسی باید پیروی می شود. در ابتدا دورنمای کلی سیستم ترسیم و تراشه های جانبی با توجه به ویژگی های پردازنده تعیین شده است. سپس با توجه به برگه داده های تراشه های مورد استفاده، ارتباط بین بخش های مختلف مشخص و نقشه ی مورد نظر ترسیم شده است. در مرحله ی طراحی بورد مدارچاپی، در ابتدا تعداد لایه های مورد استفاده و نوع آن ها مشخص شده و سپس اتصالات لازم بین تراشه ها با توجه به نقشه ی طراحی شده، برقرار شده است.

یکی از اصلی ترین اجزای سیستم های مخابراتی بی سیم، ترکیب کننده فرکانس، می باشد. مقسم فرکانس نیز یکی از مهم ترین اجزای ترکیب کننده های فرکانس به حساب می آید. مقسم های چند شماری غالبا در طراحی ترکیب کننده های فرکانسی کسری مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به اینکه در ترکیب کننده های فرکانس، بیشترین توان توسط نوسان ساز متغییر با ولتاژ و مقسم فرکانس تلف می شود، طراحی مقسم های فرکانس کم توان و محدوده کار فرکانسی پهن دارای اهمیت بالایی است. در این پایان نامه طراحی مقسم های چند شماری به روش قفل تزریقی در فن آوری 0.18? cmos مورد بررسی قرار گرفته اند. کاهش مصرف توان و افزایش پهنای باند از اهداف اصلی این پایان نامه بودند. در این پایان نامه دو مقسم دو شماری و یک مقسم سه شماری همه از نوع مقسم تزریقی قفل شده ی حلقوی، با قابلیت کنترل مقدار شمارش به صورت کاملا دیجیتالی ، پیشنهاد شده اند. همچنین روشی برای افزایش پهنای بازه قفل فرکانس مقسم، ارائه گردیده است. شبیه سازی این مدارها بیانگر بهبود بازه قفل فرکانس و نیز کاهش توان مصرفی در مقایسه با مقسم های قفل شده تزریقی گذشته است.

در سیستم‏های ارتباطی اطمینان از تبادل صحیح اطلاعات از اهمیت بالایی برخوردار است. مخابرات دیجیتال به دلیل مزایایی که دارد، در بسیاری از ارتباطات جایگزین مخابرات آنالوگ شده است. به واسطه‏ی استفاده از روش‏های مدولاسیون دیجیتال و فراهم آوردن امکاناتی برای به کارگیری کدینگ کانال، سیستم‏های مخابرات دیجیتال توانایی بالایی در حذف نویز دارند. کدینگ کانولوشنی از قوی‏ترین و پرکاربردترین کدها در مخابرات بی‏سیم دیجیتال است. برای دیکد کردن کدهای کانولوشنی از الگوریتم ویتربی استفاده می‏شود. دیکدر ویتربی به دلیل پیچیدگی، توان مصرفی بالایی دارد. اهمیت کم‏مصرف بودن گیرنده‏های بی‏سیم از یک‏سو و قدرت بالای دیکدر ویتربی در تصحیح خطا از سوی دیگر، باعث اهمیت ارائه‏ی طرح‏های کم‏مصرف برای دیکدر ویتربی شده است. یکی از پرمصرف‏ترین واحدهای دیکدر ویتربی، حافظه‏ی نگه‏دارنده‏ی مسیر است. در این رساله با کاهش رجیسترهای این واحد، توان مصرفی یک دیکدر نمونه، حدود 15 درصد کاهش یافته است. در این طرح همچنین با حذف سیکل‏های اضافه در دیکدر، سرعت دیکدر بهبود یافته است. در این رساله همچنین کدهای کانولوشنی اعشاری معرفی شده‏اند و از الگوریتم ویتربی برای دیکد کردن آن ها استفاده شده است. سیستم کدینگ جدید از نظر توان مصرفی و قدرت تصحیح خطا ارزیابی و با کد کانولوشنی معمولی (صحیح) مقایسه شده است. همه طرح‏های ارائه شده در این رساله توسط زبان vhdl توصیف شده اند و به‏صورت سخت‏افزاری روی تراشه xc3s400 از خانواده spartan3 شرکت xilinx پیاده‏سازی شده‏اند.

هدف اصلی پایان‏نامه، طراحی و پیاده‏سازی قرارداد ارتباطی flexray به منظور استفاده در صنعت خودرو‏سازی بوده است. برای این منظور، ساختارهای تعریف شده‏ی استاندارد flexray، توسط زبان توصیف سخت‏افزاری verilog در نرم‏افزار xilinx ise ویراست 13.4 پیاده‏سازی شده‏اند. همچنین برای شبیه‏سازی کدهای نوشته شده نیز از نرم‏افزار xilinx isim بهره برده شده است. روش تعریف بر مبنای ماشین حالت، به منظور پیاده‏سازی ساختارها و الگوریتم‏های تعریف شده‏ی استاندارد flexray مورد استفاده قرار گرفته است. به این منظور، در هر لحظه از زمان با توجه به شرایط کنونی متغیرها و حالت قبلی قرارداد ارتباطی، حالت عملکرد بعدی قرارداد ارتباطی مشخص می‏شود. میز آزمایش طراحی شده تنها تعداد محدودی از حالت‏های برنامه را بررسی می‏کند. برای این منظور، یک الگوی آزمون خاص طراحی شده است. نتایج شبیه‏سازی در پایان‏نامه ارائه شده است.

در این پژوهش مدلی ارائه شده است که با استفاده از آهنگ الکترون و فوتون در ناحیه فعال لیزر می تواند توان نوری لیزر را به ازای جریان بایاس محاسبه کند. در ادامه شرایط آستانه و تابش های خودبخودی و تحریکی را برای یک لیزر فراپیوند ingaasp/inp شبیه سازی شده است. برای افزایش کارایی مدل ارائه -شده و محاسبه مودهای نوری معادلات موج رونده و معادلات آهنگ با هم ترکیب شده اند. در مدل ارائه شده، نور خودبخودی به صورت مستقل محاسبه شده و آغازگر نور تحریکی فرض می شود. این موضوع تطابق بهتر مدل با فیزیک لیزر و همگرایی بهتر آن در مقایسه با مدل های دیگر را نتیجه می دهد. مدل ارائه شده می تواند توان مودهای تابشی و فاصله آنها از یکدیگر را با دقت مناسبی شبیه سازی کند.

در این پایان نامه تحلیل عملکرد مبدل آنالوگ به دیجیتال سیگما-دلتای افزایشی پایین گذر با نرخ فرانمونه-برداری پایین و سپس با استفاده از نگاشتی تحلیل و طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال افزایشی میان گذر متناظر با آن ارائه شده است؛ با این نگاشت صفرهای تابع انتقال نویز در باند پایین از اطراف فرکانس dc نزدیک ?0 = 0 به فرکانس غیرصفر ?0 در اطراف fs/4 منتقل شده و این مبدل ها در فرکانس های رادیویی یا میانی قابل استفاده می باشند که طراحی آن شبیه طراحی مدولاتور سیگما-دلتای معمولی می باشد؛ با این تفاوت که بلوک های فیلتر حلقه و فیلتر کاهنده ی آن بعد از هر نرخ فرانمونه برداری ریست می شود و برای انجام هر تبدیل، مبدل فقط به چند سیکل قبل (تعداد سیکل به اندازه ی نرخ فرانمونه برداری) خود نیاز دارد. از مزایای طرح دقت بالا با نرخ فرانمونه برداری پایین و همچنین سادگی در طراحی فیلتر کاهنده می باشد. در انتها مبدل آنالوگ به دیجیتال سیگما-دلتای افزایشی و همچنین مبدل های میان گذر متناظر در نرم افزار matlab به صورت سیستمی و در نرم افزار hspice به صورت مداری پیاده سازی شده است.

در این پایان نامه، شبکه فیلدباس شامل خط انتقال و افزاره به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همچنین یک انتقال دهنده ی دمای هوشمند بر اساس پروتکل ارتباطی فیلدباس طراحی و ساخته شد. به منظور تایید درستی عملکرد افزاره طراحی شده و سازگاری آن با استاندارد iec61158، آزمون های خاصی بر روی سیگنال دهی افزاره مانند دامنه سیگنال، زمان بالا آمدن، زمان پایین آمدن، سرعت چرخش و ... انجام شد و نتایج با استاندارد تطبیق داده شد. همچنین دو نمونه جداگانه از این افزاره در یک حلقه ابزاردقیق به کار گرفته شدند. یکی از نمونه ها به عنوان فرستنده (افزاره ی انتقال دهنده ) و دیگری به عنوان گیرنده (افزاره ی نمایش گر ) برنامه ریزی شد. به کمک این دو دستگاه، ارسال و دریافت داده بر اساس پروتکل ارتباطی فیلدباس ارزیابی گردید. فرستنده، یک فریم داده ی 8 بایتی را بر روی گذرگاه فیلدباس ارسال نمود. این فریم به درستی در گیرنده دریافت گردید. آزمون های انجام شده به تایید مشاور صنعتی پروژه و امور پژوهش و توسعه در شرکت پتروشیمی بوعلی سینا رسید.

هدف از این پژوهش طراحی تقویت کننده ی فیدبک جریان با هسته ی اصلی چهارگانه تفاضلی در مرحله ی ورودی و خروجی و با استفاده از تکنولوژی 0.18 µm و در برنامه hspice می باشد. در این طرح تقویت کننده ی فیدبک جریانی با پهنای باند بیش از 100mhz و با نرخ چرخش بالا طراحی می شود. برای این منظور ابتدا یک تقویت کننده فیدبک جریان طراحی شده در تکنولوژی 0.25µm با استفاده از تکنولوژی 0.18µm مجددا طراحی و نتایج حاصل از شبیه سازی ثبت می شود و عملکرد آن در زمینه پهنای باند، میزان نویز ورودی و خروجی، نرخ چرخش و استقلال پهنای باند از بهره ارزیابی می شود. نتایج شبیه سازی تمامی مشخصات تقویت کننده فیدبک جریان شامل استقلال پهنای باند از بهره و نرخ چرخش خوب آن را تایید می کند. در مرحله بعدی هسته ی اصلی تقویت کننده در ورودی و خروجی با مدار چهارگانه تفاضلی جایگزین می شود. نتایج بدست آمده با تکنولوژیهای 0.18µm و 0.35µm عملکرد بهتر تقویت کننده ی فیدبک جریان را با در نظر گرفتن مدار چهارگانه تفاضلی در هسته ی اصلی آن تایید می کند و در ادامه تقویت کننده ی فیدبک جریان طراحی شده با طراحی های قبلی مقایسه و نشان داده می شود.

مبدل زمان به دیجیتال (tdc) یکی از بلوک های اصلی سازنده ی حلقه ی قفل فاز دیجیتال است که از آن برای اندازه گیری دقیق وقفه های زمانی و تبدیل آن ها به کد دیجیتال استفاده می شود. هدف این پایان نامه، بهبود عملکرد مبدل زمان به دیجیتال به لحاظ دقت، محدوده ی دینامیکی، تعداد طبقات بر سطوح، معیار شایستگی و تعداد بیت معادل نسبت به ساختارهای سنتی است. این پایان نامه به ارائه ی یک ساختار جدید به نام مبدل زمان به دیجیتال ورنیر سه بعدی اختصاص یافته است. ساختار سه بعدی با استفاده از ایده ی صفحه ورنیر و با سه خط تأخیر و سه صفحه ورنیر، تعداد سطوح کوانتیزیشن را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. بسته به این که هدف طراحی دستیابی به بهترین دقت ممکن یا بیشینه ی محدوده ی دینامیکی ممکن باشد، ساختار پیشنهادی را می توان به دو شکل متفاوت آرایش داد. به منظور ارزیابی کارامدی ایده ی پیشنهادی، دو نمونه از این مبدل و یک نمونه از مبدل دوبعدی ورنیر (ساختار مرجع) به کمک نرم افزار cadence و با فناوری 90 nm cmos شبیه سازی شده و پارامترهای مختلف آن ها با هم مقایسه شده است. در طراحی اول (طراحی شده برای دستیابی به بالاترین دقت) مبدل دقت 4.8 ps را با پوشش محدوده ی دینامیکی 854.4 ps به دست می دهد. در طراحی دوم (طراحی شده برای دستیابی به محدوده ی دینامیکی بیشینه) مبدل محدوده ی 1134 ps را با دقت 6 ps پوشش می دهد. مبدل پیشنهادی می تواند هم به لحاظ دقت و هم به لحاظ محدوده ی دینامیکی تحت پوشش نسبت به ساختارهای سنتی و به ویژه مبدل دوبعدی ورنیر عملکرد بهتری داشته باشد. از سویی پارامترهایی نظیر تعداد بیت معادل و معیار شایستگی نیز در این مبدل بهبود یافته است.

مدولاتور دلتا-سیگمای دیجیتال به¬طور گسترده در مدارات الکترونیکی شامل مبدل¬های دیجیتال به آنالوگ فرانمونه¬برداری، تقویت¬کننده¬های توان کلاس d و ترکیب¬کننده¬های فرکانس کسری استفاده¬ می¬شود. خروجی این مدولاتور¬ها هنگامی¬که با ورودی dc کار می¬کنند متناوب است بنابراین یک طیف توان گسسته دارد. دوره تناوب پایین خروجی باعث می¬شود که براساس قاعده¬ی پارسوال توان بر تعداد کمتری از تن¬های طیف توان تقسیم شود بنابراین سطح توان تن¬های گسسته و شاخک¬ها در طیف توان خروجی افزایش می¬یابد. این تن¬ها باعث افزایش نویز فاز ترکیب¬کننده¬های فرکانس کسری می¬شوند. روش¬های مختلفی برای کاهش شاخک¬ها و افزایش دوره تناوب پیشنهاد شده که در این پایان¬نامه مقایسه¬ای بین آنها صورت گرفته است. برای کاهش سخت¬افزار مصرفی از روش تودرتو استفاده شده است. در این روش ورودی مدولاتور به چند بخش تقسیم می¬شود و هر بخش قبل از اضافه شدن به بخش بعدی توسط یک مدولاتور از مرتبه¬ی پایین تر پردازش می-شود. این روش با استفاده از مدولاتور¬های مرسوم دارای شاخک و سطح توان نویز بالا در طیف خروجی است بنابراین از روشی بهینه برای افزایش طول سیکل خروجی و کاهش شاخک¬ها استفاده شده است که بدون تغییر در میانگین خروجی، کاهش محدوده¬ی ورودی پایدار و افزایش سخت افزار دوره تناوب را به مقدار قابل توجه¬ای بالا می¬¬برد. ساختار پیشنهادی برای یک مدولاتور مرتبه سوم 13 بیتی شبیه¬سازی شده که یک کاهش db15 را در سطح طیف توان نویز خروجی نسبت¬به روش¬ تودرتوی پیشین مشاهده می¬شود. بطوری¬که قابلیت جانشینی مدولاتور¬های با عرض بیت بالا در روش قبلی را دارد. برای افزایش بیشینه¬ی فرکانس کاری و کاهش توان مصرفی از روش پایپ¬لاین و جمع-کننده¬های پرش رقم نقلی استفاده شده است. بنابراین نتایج پیاده¬سازی توسط زبان توصیف سخت¬افزار vhdl کاهش 20% سخت¬افزار نسبت¬به روش¬ 1-1-1mash 13 بیتی مرسوم را گزارش می¬دهد. همچنین نسبت به ساختار تودرتوی قبلی، بیشنه¬ی فرکانس کاری 3 برابر شده و توان 15% کاهش داشته است. استفاده از مدولاتورهای با مدول انتخابی باعث افزایش انعطاف¬پذیری و دقت ترکیب¬کننده¬های فرکانسی می¬شود روش پیشنهادی برای 1-1-1mash مدول انتخابی کاهشdb 17 را در چگالی طیف توان نتیجه می¬دهد. نتایج پیاده¬سازی مدولاتور مدول انتخابی پیشنهادی کاهش 35% سخت¬افزار 13% توان مصرفی و 3 برابر شدن فرکانس خروجی را نشان می¬دهد.

هدف اصلی این پایان نامه طراحی و شبیه سازی نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ تزریقی قفل شده می باشد. شبیه سازی توسط نرم افزارhspice rf انجام پذیرفته است. در این کار تحقیقی چندین مدار نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ معرفی شده است. با استفاده از روش قفل شدگی تزریقی پارامترهای این نوسان سازها بهبود یافت. در طراحی این مدارها روش های مختلفی برای کاهش نویز فاز، کاهش توان مصرفی و بالا بردن محدوده تنظیم فرکانس به کار گرفته شد. همچنین در این پژوهش روشی جدید جهت تامین سیگنال تزریقی پیشنهاد گردید. مشخصات این نوسان ساز در کل محدوده عملکرد فرکانسی مناسب بوده است. کلیه این نوسان سازها از نوع حلقوی تفاضلی و تک سر بوده اند. طراحی این مدارها با استفاده از فناوری 18/0 میکرومتر cmos tsmc انجام پذیرفته است. محدوده کاری این نوسان سازها بسته به نوع طراحی مدار بین 3/0 تا 10 گیگاهرتز است. از نظر نویز فاز نیز مقادیر بین -111dbc/hz تا -147dbc/hz به دست آمده است. محدوده تنظیم فرکانسی این نوسان سازها بین 9/3 تا 7 گیگاهرتز می باشد. میزان توان مصرفی آنها نیز از 2/1 میلی وات در کمترین فرکانس تا حدود 33 میلی وات در بیشترین فرکانس متغیر بوده است.

از آن جایی که کیسه هوا یکی از اساسی ترین تجهیزات ایمنی برای خودرو ها محسوب می شود، مطالعات گسترده ای جهت بهبود عملکرد سامانه کنترلی این وسیله ایمنی صورت گرفته است. از جمله این کارها هوشمند سازی این سامانه ایمنی است. الگوریتم باز شدن کیسه هوا هسته اصلی تکنولوژی آن می باشد، بنابراین در این پروژه سعی شده است تا با پیاده سازی این الگوریتم بر اساس منطق فازی، رسیدن به هدف یک سامانه کنترلی هوشمند را میسر کرد. هدف اصلی این پایان نامه ارائه الگوریتم و شبیه سازی و نتیجه گیری بر اساس سامانه های فازی در جهت هوشمند سازی سامانه کنترلی کیسه هوا و تلاش در جهت کاهش عدم تشخیص و یا تشخیص نادرست بخش کنترلی این سامانه ایمنی می باشد. از طرفی تا کنون این سامانه ایمنی برای مواقعی به کار برده شده است که برای خودرو برخورد شدیدی صورت گرفته شده باشد، ولی در این پروژه ما تلاش کرده ایم تا سامانه هوشمندی شبیه سازی کنیم که علاوه بر عملکرد درست و به موقع کیسه هوا در هنگام برخورد خودرو، در مواقعی که برخوردی اتفاق نیفتاده است ولی به دلایلی خودرو واژگون شده و یا بغلتد، همچنان سامانه عمل کند. روش پیشنهاد شده با استفاده از شبیه سازی ها تست شده و نتایج به دست آمده کارایی مطلوب آن را نشان دادند و اهداف ذکر شده در بهبود عملکرد این سامانه ایمنی را نیز برآورده ساختند.

در این پایان نامه، سامانه های ناوبری اینرسی بررسی و الگوریتمی جهت تنظیم حسگرهای شتاب سنج و چرخش سنج بدون نیاز به تجهیزات خاص ارائه شده است. بر این پایه، سامانه ا ی طراحی و ساخته شده که توانایی محاسبه موقعیت مکانی جسم نسبت به موقعیت اولیه آن را دارد. قابل ذکر است که چون معادلات حاکم بر سامانه ی ناوبری اینرسی شامل انتگرال گیری از شتاب و سرعت می باشد، پس از گذشت زمان، خطای تجمعی موجب ایجاد خطای بزرگی در سامانه ی ناوبری اینرسی می شود. به همین منظور در طراحی این سامانه الگوریتم هایی جهت کاهش و بهبود این خطا ابداع شده است. درنهایت سامانه ساخته شده، به صورت عملی توسط خودرو، در مسیر های متفاوت آزموده و مورد ارزیابی قرارگرفته است و نتایج آن ارائه و با کارهای قبلی مقایسه شده است.

کاربردهای مربوط به شبکه های حسگر بیسیم دائماً خواستار عملکرد و کارآیی بیشتر و بهتر هر گره با مدت زمان کوتاه عرضه به بازار می باشند. بنابراین پیدا کردن گزینه های جدید برای طراحی مانند سخت افزار قابل پیکره بندی مجدد، امری ضروری است. همچنین راه حل های مبتنی بر پردازنده ها جهت دستیابی به سرعت پردازش بالا با مصرف انرژی کم امری مشکل است. استفاده از سخت افزار قابل پیکره بندی مجدد می تواند عمل پردازش را در سیستم های زیادی مانند شبکه های حسگر بیسیم بهبود دهد. هدف این پروژه طراحی و ساخت یک گره حسگر بی سیم با قابلیت پیکره بندی مجدد می باشد و برنامه ریزی آن آنچنان که بتواند قابلیت های اساسی یک گره یعنی جمع آوری، ارسال و دریافت اطلاعات را پوشش دهد. سخت افزار قابل پیکره بندی مجددی که در این پروژه از آن استفاده شده است fpga می باشد. برای رسیدن به هدف این پروژه دو گره مشابه ساخته و برنامه ریزی شدند و عملکرد شان تست شد. بورد مدار چاپی این دو سیستم با استفاده از نرم افزار پروتل طراحی شد. یک میکرو کنترولر atmega128a، یک fpga sparta-6 به نام xc6slx9 و یک ماژول فرستنده-گیرنده mo-cc1100pa بر روی هر کدام از بوردها نصب شده اند. سیستم عامل tinyos با استفاده از چندین برنامه نوشته شده تحت این سیستم عامل بر روی میکروکنترلرهای دو گره پیاده سازی و تست شد و جهت ارزیابی سخت افزار قابل پیکره بندی مجدد، fpgaها با زبان توصیف سخت افزاری vhdl جهت پیاده سازی تبدیل فوریه سریع لاجیکر آی.پی شرکت زایلینکس (logicore ip fft) پیکره بندی شدند و منابع مورد استفاده، توان مصرفی، ماکزیمم فرکانس عملکرد و..... این برنامه (کاربرد) شرح داده شده اند .

در طراحی فرکانس ساز باید به پارامترهایی نظیر نویز فاز، زمان نشست، توان مصرفی و غیره توجه داشت. به منظور کاهش نویز فاز، نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ lc به کار رفته و همچنین برای دستیابی به دقت فرکانسی و زمان نشست سریع از روش کسری استفاده شده است. در روش کسری تعداد بیت های مدولاتور سیگما-دلتا و فرکانس مرجع تعیین کننده ی دقت فرکانسی هستند. در طراحی مدولاتور سیگما-دلتا به منظور کاهش توان از روش پایپ لاین و ساختار tspc استفاده شده است. مقدار نویز فاز فرکانس ساز کسری طراحی شده در فاصله mhz ? از فرکانس حامل برابر dbc/hz ???- می باشد. توان مصرفی برابر mw 483/11 و زمان نشست ?s ? بدست آمده است. در این پایان نامه یک نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ lc پیشنهاد شده است که در آن با استفاده از شبکه ای از خازن های متغیر با ولتاژ، پارامترهای محدوده ی تنظیم و نویز فاز بهبود یافته اند.

در این پایان نامه، فیلترهای بالاگذر(مشتق گیر) و پایین گذر(انتگرال گیر) در حوزه sinh به همراه روابط آنها ارائه شده است. سپس یک مدار انتگرال گیر (فیلتر پایین گذر) در حوزه sinh به طور خاص مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت و طرح پیشنهادی برای این مدار ارائه می گردد. این مدار شامل ? بلوک است که عبارتند از: تقسیم کننده جریان، دو بلوک حلقه ترانسلینیر(tl)، ترارسانای sinh/cosh . همچنین در بلوک ترارسانای sinh/cosh از ترانزیستورهایی با گیت شناور استفاده می گردد. در پایان، انتگرال گیر پیشنهادی با برنامه hspice و با استفاده از تکنولوژی um 18/0 طراحی و شبیه سازی شده است. فرکانس قطع فیلتر sinh پیشنهادی با ولتاژ تغذیه 85/0 ولت، برابر khz34/9 است. این فرکانس با تغییر جریان i0 تغییر می کند، همچنین فرکانس قطع فیلتر در این مدار قابلیت انعطاف پذیری دارد و این امر به دلیل استفاده از ترانزیستور fg-mos می باشد. از طرفی با تغییر ضریب z می توان پارامتر thd را کاهش داد.

امروزه، اندازه گیری ها در زندگی انسان ها نفوذ کرده است. صنعت، تجارت، پزشکی و علوم مختلف، متکی به این اندازه گیری هاست. طراحی مدارهای واسطی که کار تبدیل کمیت مورد اندازه گیری به سیگنال الکتریکی را برعهده دارند بسیار اهمیت دارد. از بین این مدارها، واسط های خازنی به دلیل ویژگی های خاص خازن، بسیار مورد توجه قرار دارند.دراین پایان نامه یک مدارواسط با محدوده دینامیکی بالا برای سنسورهای خازنی پیشنهاد شده است. مزایای این مدارواسط، سادگی، مصرف توان کم و داشتن سیگنال خروجی فرکانسی است. برای کاهش توان مصرفی و زمان اندازه گیری خازن، یک مبدل خازن به فرکانس پیشنهاد شده که فرکانس خروجی آن به آسانی با یک میکروکنترلر به کد دیجیتال تبدیل می شود. پیاده سازی مداری بلوک ها با نرم افزار hspice در فناوری ??? نانومتر cmos شرکت tsmc انجام شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی دو محدوده دینامیکی 10 فمتوفاراد تا 1 پیکوفاراد و 1 پیکوفاراد تا 100 پیکوفاراد، با دقت %86/0 قابل محاسبه است.

در این رساله، چندین ردیاب از جمله ردیاب جابجایی میانگین و ردیاب شبکه عصبی را که براساس ردیاب زمان-حقیقی جابجایی میانگین هستند، معرفی می نماییم. در ردیاب ها از پنجره مستطیلی برای توصیف شکل هدف استفاده شده، تعداد تکرارها محدود شده و به جای پردازش آرایه ای از پردازش پیشنهادی ضرب-جمع-انباشت استفاده شده است که در این حالت می توان تا چندین هدف را همزمان و زمان-حقیقی ردیابی کرد. دقت ردیاب بی تکرار همانند ردیاب اولیه است. هدف توسط هیستوگرام وزن دار شده با کرنل مکانی مدل سازی و تاثیر فضاهای رنگ در قدرت هیستوگرام بررسی می گردد. برای کاهش تاثیر اطلاعات پس زمینه که در هیستوگرام مرجع نفوذ می کنند، از روش اصلاح شده هیستوگرام وزن دار شده با پس زمینه استفاده شده که در آن از رابطه پیشنهادی خود استفاده کرده ایم. قابلیت کنترل ابعاد و دوران هدف نیز با استفاده از روش تجزیه ماتریس کوواریانس توسط svd به مقادیر ویژه اش امکان پذیر شده است. رابطه سطح اولیه هدف جدیدی را پیشنهاد داده ایم و ابعاد ناحیه جستجو نیز بطور پویا توسط رابطه ای پیشنهادی از روی ضریب باتاچاریا یا همبستگی تخمین زده می شود. روش ضرب-جمع-انباشت توانسته به شدت میزان بار محاسبات و حافظه الگوریتم را بکاهد. فیلتر ذره یک فیلتر تصادفی مونت کارلو-بیز است که می تواند مشکل همگرایی به بیشینه های محلی را مرتفع سازد اما از وجود بار محاسبات بسیار زیاد رنج می برد. ردیاب جابجایی میانگین-فیلتر ذره پیشنهادی توانسته در مرز زمان-حقیقی ردیابی کند که چندین برابر سریع تر از سایر مراجع است و دقت آن با دقت این مراجع برابری و رقابت می کند. مدل سازی جدیدی براساس تبدیل فوریه و کسینوسی دوبعدی ارائه شده و با استفاده از معیار مینیمم سازی تفاضل و جستجو در تصویر به روش های جامع متقارن و نمونه برداری شده متقارن ردیابی صورت می گیرد. همچنین ردیابی براساس ادغام ردیاب جابجایی میانگین با شبکه های عصبی دارای توابع اساسی شعاعی (به عنوان تابع فعالیت) ارائه کرده ایم. این ردیاب که زمان حقیقی است برای اولین بار از ویژگی هایی همچون مقادیر خاکستری، گرادیان، هیستوگرام، فرکانس مکانی، کنتراست محلی و میانگین محلی برای مدل سازی هدف استفاده می کند. ابعاد هدف بجای ضریب باتاچاریا، با استفاده از ضریب همبستگی محاسبه می شود. حداکثر تعداد تکرارهای جابجایی میانگین این ردیاب را به دو بار محدود کرده ایم. ویژگی ها توسط طبقه بند فازی دسته بندی و با کرنل ایپانشنیکوف به تابع چگالی احتمال نگاشت می شوند.

در این پروژه یک دستگاه انتقال دهنده هوشمند برای تعیین غلظت گاز منواکسیدکربن طراحی و ساخته شده است . بدلیل استفاده از حسگرهای اررانقیمت نیمه هادی قیمت آن کمتر از 10 درصد نمونه های ساخته شده با آشکارسازهای بدون تماس (با قیمتهای بنی 10 تا 100 هزار دلار) است . این دستگاه قابلیت مرسوم در سایر نقاط انتقال دهنده های هوشمند از جمله قابلیت عیب یابی، درجه بندی خودکار، خطی سازی، جبرانسازی عوامل محیطی و برقراری ارتباط دیجیتال با سایر دستگاههای رایانه ای را دارد. علاوه بر آن دارای دو خصیصه منحصر به فرد می باشد که آنرا از سایر انتقال دهنده های هوشمند موجود در جهان متمایز می کند. اینها عبارتند از الف) قابلیت فشرده سازی اطلاعات که امکان ارسال تا 106 پله را تنها با استفاده از مبدلهای آ-د و د-آ 12 بیتی فراهم می کند. ب) قابلیت تفکیک پویا که امکان اندازه گیری مقاومت حسگر بدون نیاز به تغییر رنج را برآورد نموده است . این سیستم اندازه گیری صحتی بهتر از 50 درصد f.s.d و پسماندی کمتر از 0/12 درصد f.s.d دارد. بدلیل ساختار طراحی سخت افزاری و نرم افزاری قابل انعطاف ، با انواع مختلف حسگرهای مقاومتی تشخیص غلظت گاز سازگار است .