19217

۱۹۲۱۷

طراحي يك بلوك محاسباتي قابل پيكربندي آنالوگ حالت جريان در ناحيه زير آستانه

كارشناسي ار شد

الكترونيك - مدارهاي مجتمع

۹۴-۹۶

۱۳۹۷/۰۱/۲۹

دكتر سيد جواد ازهري

برق

در اين پايان‌نامه، يك بلوك محاسباتي آنالوگ قابل پيكربندي (CAB) حالت جرياني، با استفاده از حلقه‌هاي تراخطي در ناحيه‌ي كاري زيرآستانه ارائه شده است. بلوك‌هاي مشابهي كه تا كنون پيشنهاد شده‌اند‌، با مشكل زياد بودن خطاي خطينگي و كم بودن محدوده‌ي پويايي ورودي مواجه هستند و يا انعطاف لازم براي انجام عمليات مختلف را ندارند. با نوآوري هاي انجام شده بلوك پيشنهاد شده در اين پايان‌نامه، توانايي انجام عملياتي مانند محاسبه‌ي ضرب و تقسيم تك‌ربعي حالت جريان، جذر جريان، ضرب و تقسيم يك تا چهار ربعي حالت جريان، مجذور جريان، تابع نمايي حالت جريان و توليد توان سوم جريان را داراست. نوآوري هاي انجام شده سبب شده تامحدوده‌ي پويايي ورودي آن تا چهار برابر نسبت به بلوك‌هاي مشابه ارائه شده افزايش يافته و همزمان خطاي خطينگي آن كاهش يابد. شبيه‌سازي‌ها در اين مقاله، توسط نرم افزار ADE Cadence با فناوري استاندارد 0.18µm TSMC CMOS انجام شده است. براي هر عمل رياضي قابل انجام توسط بلوك پيشنهادي، تحليل‌هاي پيش و پس از جانمايي انجام گرفته است. علاوه بر تحليل مونت كارلو براي بررسي متغيرهاي مهم مدار پيشنهاد شده، تحليل حالت‌هاي گوشه‌ها نيز انجام شده است. مجموعه‌ي اين تحليل‌ها، حساسيت ناچيز بلوك طراحي شده را در مقابل متغيرهاي زيان‌رسان فناوري (فرايند-ولتاژ-گرما-PVT) ثابت مي‌كند. تركيب شبيه‌سازي‌هاي پساجانمايي، مونت كارلو و حالت‌هاي گوشه كه به عنوان جايگزين مناسب براي ساخت تراشه و اندازه‌گيري در سراسر جهان شناخته شده‌اند، عملكرد بهينه‌ي مدار را ثابت مي‌كنند. در عمل ضرب/تقسيم تك‌ربعي حالت جريان با محدوده‌ي پويايي ورودي 0 تا 400nA، پس از جانمايي بيشينه‌ي خطاي ناخطينگي مدار برابر با 1.9% و توان مصرفي برابر با 1.21µW است. در انجام عمل محاسبه‌ي جذر جريان با محدوده‌ي پويايي ورودي 75nA تا 400nA پس از جانمايي مقدار بيشينه‌ي خطاي ناخطينگي بلوك پيشنهادي، برابر با 1.74% و مقدار بيشينه‌ي توان مصرفي برابر با 2.00µW به دست آمده است. در انجام عمل ضرب/تقسيم چهار ربعي حالت جريان (و نيز عمل مجذور جريان)، با محدوده‌ي پويايي -400nA تا 400nA پيش از جانمايي مقدار بيشينه‌ي خطاي خطيني برابر با 0.631% و بيشترين توان مصرفي بلوك پيشنهادي برابر با 1.5µW محاسبه شده است. در تحليل پس از جانمايي نيز مقدار بيشينه‌ي خطاي ناخطينگي برابر با 0.800% و بيشينه‌ي توان مصرفي برابر با 2.01µW است. براي محاسبه‌ي تابع نمايي حالت جريان، با محدوده‌ي پويايي ورودي -400nA تا 400nA ، در حالت پيش از جانمايي مقدار بيشينه‌ي خطاي ناخطينگي و بيشينه‌ي توان مصرفي به ترتيب برابر با 1.75% و 7.3µW و در حالت پس از جانمايي اين مقادير به ترتيب برابر با 4% و 9.3µW به دست آمده‌اند. و در نهايت، براي محاسبه‌ي توان سوم حالت جريان با محدوده‌ي ورودي 0 تا 400nA، در حالت پس از جانمايي بيشينه‌ي خطاي ناخطينگي برابر با 1.29% و بيشترين توان مصرفي 2.36µW است.

1397/05/03

4/21/2019 12:00:00 AM