12910

12910

محاسبه گرهاي آنالوگ حالت جريان

دكتري

برق - الكترونيك

زمستان 1392

زمستان 1392

دكتر سيد جواد ازهري

چكيده اين رساله به طراحي محاسبه¬گرهاي آنالوگ حالت جريان با توانايي پيكربندي و برنامه¬ريزي، با كمك مدارهاي MITE و MTL در چارچوب ساختارهاي FPAA مي¬پردازد. در زمينه مدارهاي MTL، با توجه به كمبود طرحي سيستمي و آميخته براي مدارهاي محاسبه¬گرهاي بر پايه MTL درون FPAA ، ساختاري پيشنهاد شد تا افزون بر زدايش اين كمبود، توانايي انجام گونه¬هاي توابع محاسباتي را درون ساختار FPAA با كم¬ترين بخش¬هاي درون تراشه داشته ¬باشد. با پيشنهاد سلول تراخطي متقارن ستوني (SCMC) به گونه يك بلوك پايه و با كاربري چندگانه در كنار آرايه ترانزيستورهاي PMOS در طراحي چهار CAB به كار رفته درون ساختار اين FPAA، توابع مجذورساز، ميانگين هندسي، جذرساز، قدرمطلق¬گير، يكسوساز، ضرب و تقسيم، جمع و تفريق عددي، جمع و تفريق برداري n بعدي، دو برابر كننده فركانس و دو نوع تبديل RMS-DC انجام شده¬اند. توابع جمع، تفريق و ميانگين عددي به روش جرياني و به كمك ترانزيستورهاي PMOS انجام شده¬اند. با گسترش توابع يادشده، توابع تركيبي پيچيده¬تر مانند حاصل¬ضرب و تقسيم توان¬هاي مختلف، توابع چندجمله¬اي و مجموع توان¬هاي گوناگون به كمك اين ساختار انجام¬پذير مي¬باشند. طراحي و جانمايي ساختار FPAA با كمك مجموعه نرم¬افزاري Cadence IC Design انجام شده است. بر پايه شرايط محل پژوهش، اين ساختار در فن¬آوري استاندارد 0.5µm CMOS در مساحت 25/2 ميلي¬مترمربع طراحي و ساخته شده است. اين تراشه دربردارنده بخش¬هاي آنالوگ براي پياده¬سازي CAB بر پايه SCMC و هم¬چنين بخش¬هاي ديجيتال براي برنامه¬ريزي ساختار FPAA مي¬باشد. برنامه¬ريزي تراشه بر پايه SRAM بوده و با يك پروتكل ارتباط سري انجام مي¬شود. اين تراشه 40 پايه بوده و دربردارنده بيش از 7000 ترانزيستور است. تراشه براي ولتاژهاي تغذيه استاندارد فن¬آوري نيم ميكرون، مقادير 3/3 و 5 ولت آزمايش شد. هم¬چنين با تغذيه 5/2 ولت نيز در جريان¬هاي ورودي كم قابل كاربرد است. جريان¬هاي ورودي در گستره¬ 1-700µA قابل تنظيم هستند. قدرت محاسباتي استثنايي اين ساختار كه از نوآوري-هاي برجسته آن مي¬باشد، در حدود 600MMAC/mW محاسبه شده است. در حالي¬كه پرقدرت¬ترين پردازنده¬هاي ديجيتال در شرايط بهتر و در فن¬آوري¬هاي كوچك¬تر قدرت محاسباتي نزديك 8MMAC/mW دارند. واژه¬هاي كليدي: محاسبه¬گرهاي آنالوگ، مدارهاي حالت جريان، آرايه برنامه¬پذير آنالوگ، سلول تراخطي متقارن ستوني، بلوك آنالوگ قابل پيكربندي