طراحی خودکار مدارات آنالوگ با استفاده از روش های محاسبات نرم

در طول چند دهه اخیر شاهد پیشرفت چشمگیری در زمینه الکترونیک بوده ایم. پیشرفت تکنولوژی سعی در تولید مدارات الکترونیکی دارد که در آن توان مصرفی و حجم مدار کمینه شود. در طول چند سال اخیر اصطلاح "یک سیستم روی یک تراشه" در مدارات مجتمع اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. توسعه مدارات الکترونیکی موجب تولید تراشه های شامل مدارات دیجیتال و آنالوگ شده است. این توسعه همچنین باعث افزایش تعداد قطعات روی یک تراشه شده است. سطح طراحی خودکار مدارات دیجیتال به علت ماهیت ساخت یافتگی و همچنین سطح بالای تجرید پیشرفت نموده است. اما طراحی خودکار مدارات آنالوگ همچنان در سطح پایینی قرار دارد. طراحی مدارات آنالوگ از سطح پایین تجرید و طراحی خودکار رنج می برد و این به یک گلوگاه برای طراحی مدارات ترکیبی تبدیل شده است. در این پایان نامه مشکلات مربوط به طراحی سنتی و همچنین طراحی خودکار مدارات مجتمع آنالوگ بررسی شده است. به ویژه مشکلات طراحی مدارات الکترونیکی در سطح سلول مورد بحث قرار گرفته است. سپس سه روش کارا برای طراحی خودکار مدارات الکترونیکی پیشنهاد شده است. روش های پیشنهادی در دسته راهکارهای بر اساس شبیه سازی قرار دارند. در این روش ها برای تجزیه و تحلیل مدار از محیط شبیه ساز مدار spice استفاده شده است. به منظور حصول دقت کافی در طراحی مدارات، مدل سطح بالای bsimv3v ترانزیستور cmos در محیط شبیه ساز مدار بکار گرفته شده است. در روش اول از یک الگوریتم استراتژی تکاملی بهبود یافته برای طراحی مدار استفاده شده است. در این روش، مسئله طراحی مدار به یک مسئله تک هدفه تبدیل شده و سپس حل شده است. در روش دوم نیز مسئله طراحی مدار به صورت تک هدفه حل شده است اما در این روش از مفاهیم یادگیری ماشین و مدل تکامل یادگیر استفاده شده است. در روش سوم مدل تکامل یادگیر با یک روش حل مسائل چند هدفه به کمک مفهوم مجموعه بهینه پارتو ترکیب شده و طراحی مدار به صورت یک مسئله ی چند هدفه حل شده است. برای تایید کارایی روش های پیشنهادی و همچنین مقایسه این روش ها، سه تقویت کننده عملیاتی آنالوگ با استفاده از این روش ها طراحی شده است. نتایج حاصل از آزمایشات، کارایی روش های پیشنهادی در طراحی مدارات مجتمع آنالوگ در سطح سلول را نشان می دهد. طراحی هر یک از این تقویت کننده ها فقط چند دقیقه طول می کشد. با استفاده از این روش ها می توان زمان طراحی سنتی را از روز ها و هفته ها به چند ساعت کاهش داد و در کنار آن مدار طراحی شده نیز از کارایی بهتری برخوردار باشد.