15803

15803

طراحي بلوك هاي آنالوگ قابل پيكربندي حالت جريان براي پياده سازي توابع محاسباتي غيرخطي و توان هاي كسري در ناحيه زيرآستانه

كارشناسي ارشد

الكترونيك

اسفند ماه 1394

اسفند ماه 1394

دكتر سيد جواد ازهري

برق

چكيده اين پايان¬نامه به طراحي و شبيه¬سازي دو بلوك آنالوگ قابل پيكربندي حالت جريان در ناحيه زيرآستانه پرداخته است. از آنجايي كه امروزه تكنولوژي به سمت استفاده از ولتاژ تغذيه و مصرف توان كوچك-تر حركت مي¬كند، ناحيه زيرآستانه را براي طراحي CAB پيشنهادي انتخاب شده است. در بلوك محاسباتي پيشنهادي اول، يك سلول تراخطي MOS(MTC)به كمك آرايه¬هاي PMOSو NMOSاين امكان وجود دارد تا توابع محاسباتي غيرخطي ايستا و پوياي متنوعي از جمله ضرب¬كننده/مقسم يك و چهارربعي، مجذورساز يك و دوربعي، جذرگير، يكسوساز (قدرمطلق گير)، جمع برداري، مكعب ساز (توان سوم)، مبدل RMSبه DCو فيلتر پايين¬گذر مرتبه اول را توسط فقط يك CABپياده¬سازي شود. كاملا مشخص است كه با بكارگيري تعداد بيشتري از اين CAB، مي¬توان هر تابع غيرخطي را پياده¬سازي نمود. شبيه¬سازي و پساجانمايي به همراه تحليل مونت¬كارلو مدار پيشنهادي توسط نرم¬افزارهايHSPICE 2008.03 وCadence IC Design در فناوري TSMC0.18µm CMOSبراي ولتاژ تغذيه 1ولت ارائه‌شده است. با توجه به اينكه كمبودي در طراحي مدارهاي آنالوگ، مخصوص عمليات نمايي يا توليدكننده تابع با توان¬هاي كسري ( ) احساس مي¬شد، بلوك آنالوگ قابل پيكربندي دوم را براي انجام عمليات نمايي جرياني پيشنهاد كرده¬ايم. در اين مدار به جاي استفاده از شبكه¬هاي MITE، از چهار ترانزيستور FGMOS در ناحيه زيرآستانه استفاده¬شده است (البته براي احتراز از تكنولوژي گران و پيچيدهFGMOS درحالت دولايه پلي سيليكان، از ترانزيستورهاي معمولي و خازن¬هاي يك لايه پلي سيليكان استفاده شده است كه ضمن اقتصادي و ساده¬تر بودن، همان نتايج را نيز مي¬دهد) كه تنها با برنامه¬ريزي ماتريس خازني كه به گيت آنها متصل است، مي¬توانيم هر توان مثبت يا منفي، صحيح يا كسري(اعشاري) را با توجه به تعداد خازن ماتريس خازني پياده¬سازي كنيم. در اين حالت با توجه به اينكه از تعداد كمي ترانزيستور FGMOS استفاده شده است، در نتيجه اعوجاج و خطاي آفست ناشي ازاين ترانزيستورها نسبت به يك شبكه MITEبه شدت كاهش يافته است. نتيج شبيه¬سازي اين مدار نيز به كمك نرم¬افزارها و تكنولوژي مشابه در ولتاژ تغذيه 0.5 ولت انجام شده است كه بيشترين خطاي خطينگي و مصرف توان در همه موارد قبل از جانمايي به ترتيب، كمتر از 2% و 480نانووات بوده است در حالي كه مقدار موثر خطا (RMSE) در تعداد حالت¬هاي زياد حدود 0.85% مي¬باشد. همچنين جانمايي اين مدار انجام شده و شبيه-سازي¬ها مجددا تكرار شدند. در اين شرايط بيشترين خطاي خطينگي و مقدار موثر خطا به ترتيب 2.3% و 1.05% مي¬باشند. در انتهاي اين پايان¬نامه نيز يك ضرب¬كننده جرياني چهارربعي در ناحيه اشباع طراحي و شبيه¬سازي شده است. براي اين كار ابتدا يك مجذورساز جرياني بسيار ساده كه تنها از يك ترانزيستور و يك مقاومت تشكيل شده است را طراحي كرديم. سپس با بكارگيري چهار عدد از مجذورساز پيشنهادي و حذف مناسب عبارت¬هاي ناخواسته، به عمليات ضرب جرياني دست مي¬يابيم. مدار پيشنهادي با تغذيه 0.7± ولت توسط نرم¬افزار HSPICE و تكنولوژي مشابه شبيه¬سازي شد. مقدار خطاي خطينگي 0.35%، مقدار THD حدود 0.3% (در فركانس 1 مگاهرتز)، پهناي باند 3- دسي¬بل آن حدود 903 مگاهرتز و مصرف توان مدار پيشنهادي 41.25 ميكرووات مي¬باشد. واژه¬هاي كليدي:بلوك آنالوگ قابل پيكربندي (CAB)، مدارهاي حالت جريان، سلول تراخطي MOS (MTC)، توان¬هاي كسري، ترانزيستور گيت شناور (FGMOS)، پردازش سيگنال¬هاي آنالوگ(ASP)، ضرب كننده جرياني چهارربعي.