Projeto automático de circuitos integrados analógicos utilizando metaheurísticas bio-inspiradas
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIPAMPA |
Texto Completo: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/3963 |
Resumo: | A contínua redução das dimensões e tensões de alimentação dos circuitos integrados torna os processos de otimização e fabricação dos circuitos mais complexos. A parte analógica de um circuito integrado misto representa uma grande parcela no esforço de dimensionamento do circuito. É necessário dimensionar cada dispositivo do circuito separadamente de forma a atingir as especificações desejadas para o circuito. Cada componente de um circuito analógico, seja ele um transistor, resistor ou capacitor, representa uma ou mais variáveis, como, por exemplo, o comprimento e largura do canal de um transistor. Em circuitos com muitas variáveis, a combinação de dimensões dos diferentes componentes é muito grande, o que torna o processo de dimensionamento e ajuste dos valores muito complexo. O projetista precisa dimensionar cada um dos componentes e verificar se o circuito atende ao desempenho desejado. Esse processo de dimensionamento de circuito integrado analógico pode ser modelado como um problema de otimização e resolvido por heurísticas de otimização. No entanto, a capacidade das heurísticas para explorar o espaço de busca tem uma grande influência no resultado do dimensionamento do circuito. Neste trabalho, implementou-se duas metaheurísticas bio-inspiradas para dimensionar amplificadores operacionais em tecnologia CMOS: Cuckoo Search (CS) e Firefly. Os resultados são comparados com o dimensionamento utilizando a heurística Particle Swarm Optimization (PSO). Ademais, realizou-se um estudo acerca do critério de parada para os algoritmos propostos e também sobre os valores iniciais para as variáveis livres. Os resultados mostram que PSO e CS são mais adequados para alcançar o desempenho requerido que atenda às especificações do circuito, enquanto o FA apresenta dificuldade em pesquisar eficientemente o espaço de projeto. Além disso, os resultados mostram que heurísticas são apropriadas para o dimensionamento automático de circuitos analógicos e podem levar a resultados melhores do que no processo manual. |
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Girardi, AlessandroFortes, Anderson de Paula2019-05-10T19:13:36Z2019-05-10T19:13:36Z2018-08-24FORTES, Anderson de Paula. Projeto automático de circuitos integrados analógicos utilizando metaheurísticas bio-inspiradas. Orientador: Alessandro Girardi. 2018. 99p. Dissertação (Mestrado em Engenharia em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2018.http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/3963A contínua redução das dimensões e tensões de alimentação dos circuitos integrados torna os processos de otimização e fabricação dos circuitos mais complexos. A parte analógica de um circuito integrado misto representa uma grande parcela no esforço de dimensionamento do circuito. É necessário dimensionar cada dispositivo do circuito separadamente de forma a atingir as especificações desejadas para o circuito. Cada componente de um circuito analógico, seja ele um transistor, resistor ou capacitor, representa uma ou mais variáveis, como, por exemplo, o comprimento e largura do canal de um transistor. Em circuitos com muitas variáveis, a combinação de dimensões dos diferentes componentes é muito grande, o que torna o processo de dimensionamento e ajuste dos valores muito complexo. O projetista precisa dimensionar cada um dos componentes e verificar se o circuito atende ao desempenho desejado. Esse processo de dimensionamento de circuito integrado analógico pode ser modelado como um problema de otimização e resolvido por heurísticas de otimização. No entanto, a capacidade das heurísticas para explorar o espaço de busca tem uma grande influência no resultado do dimensionamento do circuito. Neste trabalho, implementou-se duas metaheurísticas bio-inspiradas para dimensionar amplificadores operacionais em tecnologia CMOS: Cuckoo Search (CS) e Firefly. Os resultados são comparados com o dimensionamento utilizando a heurística Particle Swarm Optimization (PSO). Ademais, realizou-se um estudo acerca do critério de parada para os algoritmos propostos e também sobre os valores iniciais para as variáveis livres. Os resultados mostram que PSO e CS são mais adequados para alcançar o desempenho requerido que atenda às especificações do circuito, enquanto o FA apresenta dificuldade em pesquisar eficientemente o espaço de projeto. Além disso, os resultados mostram que heurísticas são apropriadas para o dimensionamento automático de circuitos analógicos e podem levar a resultados melhores do que no processo manual.The continuous reduction of the dimensions and supply voltages of the integrated circuits makes the optimization and manufacturing processes of the circuits more complex. The analog part of a mixed integrated circuit represents a large part of the circuit sizing effort. It is necessary to dimension each device of the circuit separately in order to reach the specifications desired for the circuit. Each component of an analog circuit, whether it is a transistor, resistor, capacitor or etc., represents one or more variables, such as the length and width of the channel of a transistor. In circuits with many variables, the combination of dimensions of the different components is very large, which makes the process of sizing and adjusting the values very complex. The designer needs to scale each of the components and check if the circuit meets the desired performance aspects. This analog integrated circuit sizing process can be modeled as an optimization problem and solved by optimization heuristics. However, the ability of heuristics to explore the search space has a great influence on the result of the circuit sizing. In this work, two bio-inspired metaheuristics were implemented to size three operational amplifiers in CMOS technology: Cuckoo Search (CS) and Firefly and compared with the results of sizing with Particle Swarm Optimization (PSO).In addition, a study was carried out on the stopping criterion for the proposed algorithms and also on the initial values for the free variables. The results show that PSO and CS are more adequate to achieve the required performance that meets the specifications of the circuit, while the FA presents difficulty in efficiently searching the design space. In addition, the results show that heuristic algorithms are suitable for the automatic sizing of analog circuits and can lead to better results than in the manual process.porUniversidade Federal do PampaMestrado Acadêmico em Engenharia ElétricaUNIPAMPABrasilCampus AlegreteCNPQ::ENGENHARIASEngenharia elétricaCircuitos analógicosAmplificadoresElectrical engineeringAnalog circuitsAmplifiersProjeto automático de circuitos integrados analógicos utilizando metaheurísticas bio-inspiradasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIPAMPAinstname:Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)instacron:UNIPAMPAORIGINALAnderson de Paula Fortes - 2018.pdfAnderson de Paula Fortes - 2018.pdfapplication/pdf3276129https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/3963/1/Anderson%20de%20Paula%20Fortes%20-%202018.pdf83bfa3d425a97c119fc20a341b07891fMD51TEXTAnderson de Paula Fortes - 2018.pdf.txtAnderson de Paula Fortes - 2018.pdf.txtExtracted texttext/plain172389https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/3963/3/Anderson%20de%20Paula%20Fortes%20-%202018.pdf.txt1f292d3058f0c77acb66ec172a6ff75dMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81866https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/3963/2/license.txt43cd690d6a359e86c1fe3d5b7cba0c9bMD52riu/39632019-05-11 03:01:20.048oai:repositorio.unipampa.edu.br:riu/3963TElDRU7Dh0EgREUgRElTVFJJQlVJw4fDg08gTsODTy1FWENMVVNJVkEKCkNvbSBhIGFwcmVzZW50YcOnw6NvIGRlc3RhIGxpY2Vuw6dhLCB2b2PDqiAobyBhdXRvciAoZXMpIG91IG8gdGl0dWxhciBkb3MgZGlyZWl0b3MgZGUgYXV0b3IpIGNvbmNlZGUgYW8gUmVwb3NpdMOzcmlvIApJbnN0aXR1Y2lvbmFsIG8gZGlyZWl0byBuw6NvLWV4Y2x1c2l2byBkZSByZXByb2R1emlyLCAgdHJhZHV6aXIgKGNvbmZvcm1lIGRlZmluaWRvIGFiYWl4byksIGUvb3UgZGlzdHJpYnVpciBhIApzdWEgcHVibGljYcOnw6NvIChpbmNsdWluZG8gbyByZXN1bW8pIHBvciB0b2RvIG8gbXVuZG8gbm8gZm9ybWF0byBpbXByZXNzbyBlIGVsZXRyw7RuaWNvIGUgZW0gcXVhbHF1ZXIgbWVpbywgaW5jbHVpbmRvIG9zIApmb3JtYXRvcyDDoXVkaW8gb3UgdsOtZGVvLgoKVm9jw6ogY29uY29yZGEgcXVlIG8gRGVwb3NpdGEgcG9kZSwgc2VtIGFsdGVyYXIgbyBjb250ZcO6ZG8sIHRyYW5zcG9yIGEgc3VhIHB1YmxpY2HDp8OjbyBwYXJhIHF1YWxxdWVyIG1laW8gb3UgZm9ybWF0byAKcGFyYSBmaW5zIGRlIHByZXNlcnZhw6fDo28uCgpWb2PDqiB0YW1iw6ltIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBvIERlcG9zaXRhIHBvZGUgbWFudGVyIG1haXMgZGUgdW1hIGPDs3BpYSBkZSBzdWEgcHVibGljYcOnw6NvIHBhcmEgZmlucyBkZSBzZWd1cmFuw6dhLCBiYWNrLXVwIAplIHByZXNlcnZhw6fDo28uCgpWb2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBhIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gw6kgb3JpZ2luYWwgZSBxdWUgdm9jw6ogdGVtIG8gcG9kZXIgZGUgY29uY2VkZXIgb3MgZGlyZWl0b3MgY29udGlkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EuIApWb2PDqiB0YW1iw6ltIGRlY2xhcmEgcXVlIG8gZGVww7NzaXRvIGRhIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gbsOjbywgcXVlIHNlamEgZGUgc2V1IGNvbmhlY2ltZW50bywgaW5mcmluZ2UgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgCmRlIG5pbmd1w6ltLgoKQ2FzbyBhIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gY29udGVuaGEgbWF0ZXJpYWwgcXVlIHZvY8OqIG7Do28gcG9zc3VpIGEgdGl0dWxhcmlkYWRlIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcywgdm9jw6ogZGVjbGFyYSBxdWUgCm9idGV2ZSBhIHBlcm1pc3PDo28gaXJyZXN0cml0YSBkbyBkZXRlbnRvciBkb3MgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgcGFyYSBjb25jZWRlciBhbyBEZXBvc2l0YSBvcyBkaXJlaXRvcyBhcHJlc2VudGFkb3MgCm5lc3RhIGxpY2Vuw6dhLCBlIHF1ZSBlc3NlIG1hdGVyaWFsIGRlIHByb3ByaWVkYWRlIGRlIHRlcmNlaXJvcyBlc3TDoSBjbGFyYW1lbnRlIGlkZW50aWZpY2FkbyBlIHJlY29uaGVjaWRvIG5vIHRleHRvIApvdSBubyBjb250ZcO6ZG8gZGEgcHVibGljYcOnw6NvIG9yYSBkZXBvc2l0YWRhLgoKQ0FTTyBBIFBVQkxJQ0HDh8ODTyBPUkEgREVQT1NJVEFEQSBURU5IQSBTSURPIFJFU1VMVEFETyBERSBVTSBQQVRST0PDjU5JTyBPVSBBUE9JTyBERSBVTUEgQUfDik5DSUEgREUgRk9NRU5UTyBPVSBPVVRSTyAKT1JHQU5JU01PLCBWT0PDiiBERUNMQVJBIFFVRSBSRVNQRUlUT1UgVE9ET1MgRSBRVUFJU1FVRVIgRElSRUlUT1MgREUgUkVWSVPDg08gQ09NTyBUQU1Cw4lNIEFTIERFTUFJUyBPQlJJR0HDh8OVRVMgCkVYSUdJREFTIFBPUiBDT05UUkFUTyBPVSBBQ09SRE8uCgpPIERlcG9zaXRhIHNlIGNvbXByb21ldGUgYSBpZGVudGlmaWNhciBjbGFyYW1lbnRlIG8gc2V1IG5vbWUgKHMpIG91IG8ocykgbm9tZShzKSBkbyhzKSBkZXRlbnRvcihlcykgZG9zIGRpcmVpdG9zIAphdXRvcmFpcyBkYSBwdWJsaWNhw6fDo28sIGUgbsOjbyBmYXLDoSBxdWFscXVlciBhbHRlcmHDp8OjbywgYWzDqW0gZGFxdWVsYXMgY29uY2VkaWRhcyBwb3IgZXN0YSBsaWNlbsOnYS4KRepositório InstitucionalPUBhttp://dspace.unipampa.edu.br:8080/oai/requestsisbi@unipampa.edu.bropendoar:2019-05-11T06:01:20Repositório Institucional da UNIPAMPA - Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)false |
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