امروزه به دلیل افزایش بارهای حساس به کیفیت منبع تغذیه، مفهوم کیفیت توان اهمیت فراوان یافته است. این مفهوم شامل هم? جنبه های مربوط به حفظ تغذی? ایده آل در محل اتصال شرکت برق و مصرف کننده ها است. یکی از زمینه های مطالعاتی مهم در حوز? کیفیت توان، تحلیل شکل موج های جریان و ولتاژ به منظور آشکار سازی مشکلات کیفیت توان، تشخیص نوع اغتشاش موجود و محاسب? شاخص های مهم کیفیت توان است. با توجه به اینکه شکل موج های جریان و ولتاژ دو سر بار در اکثر موارد غیر ایستا و غیرپریودیک هستند، بکارگیری تبدیل فوریه برای تجزیه و تحلیل آنها مناسب نیست. به این دلیل در سالهای اخیر از تبدیل موجک برای تحلیل اغتشاشات کیفیت توان استفاده شده است. تبدیل موجک یک ابزار قوی جهت آشکارسازی و دسته بندی پدیده های کیفیت توان می باشد. به منظور آشکار سازی وقوع اغتشاش، از تبدیل موجکهای پیوسته و گسسته استفاده شده است. در این مطالعه به مرور روشهای مختلفی که از ضرایب تبدیل موجک برای آشکار سازی کیفیت توان استفاده کرده اند، به بررسی مزایا و معایب تبدیل موجک پیوسته و گسسته در آشکار سازی پرداخته و عملکرد موجکهای مادر مختلف در آشکار سازی انواع مختلف اغتشاشات توسط تبدیل موجک گسسته بررسی می گردد. مرحل? دوم در تحلیل کیفیت توان، مشخص کردن نوع اغتشاش موجود در سیگنالهای ولتاژ و یا جریان است. پس از مرور و مقایس? روش های مبتنی بر تبدیل موجک که به این منظور پیشنهاد شده اند، الگوریتم مناسبی برای دسته بندی انواع اغتشاشات کیفیت توان پیشنهاد می شود که نسبت به روشهای قبلی دارای مزایایی است. در انتها نیز روابط پیشنهاد شده برای محاسب? شاخصهای کیفیت توان با استفاده از ضرایب تبدیل موجک، معرفی می گردد. در ضمن با بکارگیری شبکه ی 9 باس ieee در محیط matlab و اضافه کردن برخی از بارهای مورد نیاز آن، امکان شبیه سازی انواع پدیده های کیفیت توان فراهم شده است.

پس از توسعه یکسوکننده های کنترل شده در سال 1930، امکان تولید جریان های متناوب با فرکانس های متغیر از یک منبع ac فراهم شد که یک یکسوکننده مثبت، نیم سیکل های مثبت و یکسوکننده منفی، نیم سیکل های منفی را ایجاد می کرد. این مبدل، سیکلوکانورتر نامیده می شود که به صورت گسترده در صنعت استفاده می شود. در سیکلوکانورتر سه فاز به سه فاز، 36 تریستور نیاز است که باعث بزرگ شدن اندازه مبدل و پیچیده تر شدن آن می شود و بیشتر برای کاربردهای توان بالا (1 مگاوات به بالا) مورد استفاده قرار می گیرد. این مبدل برای تبدیل شکل موج ac به شکل موج ac فرکانس متغیر با دامنه و فرکانس کمتر از ورودی استفاده می شود. به منظور بر طرف کردن محدودیت های سیکلوکانورتر، مبدل ماتریسی برای تبدیل انرژی ac به ac در سال 1980 معرفی شد. خاصیت اصلی این مبدل تبدیل ولتاژ ورودی با هر دامنه و فرکانس به ولتاژ خروجی با دامنه و فرکانس مطلوب است. به دلیل عدم حضور لینک در مبدل ماتریسی مستقیم هرگونه اغتشاش در ولتاژ ورودی تاثیر مستقیم در خروجی خواهد داشت. استفاده از جریان خروجی و مقایسه آن با جریان مطلوب یکی از روش هایی است که مطالعات زیادی بر روی آن صورت گرفته است. در این روش از جریان مرجع خروجی برای محاسبه کردن روش کنترل استفاده شده است. اما با تغییر امپدانس بار جریان مرجع تغییر می کند. استفاده از سنسور برای محاسبه جریان خروجی هزینه کل مبدل ماتریسی را افزایش می دهد. در این پایان نامه یک روش جدید برای جبران سازی خروجی مبدل ماتریسی در شرایط عدم تعادل ولتاژ ورودی مطرح شده است. در این روش بدون نیاز به حسگر در خروجی مبدل، ولتاژ خروجی آن تخمین زده شده و یک روش جبران سازی مبتنی بر کنترل کننده pi برای حذف اثرات منفی هارمونیک های موجود در ولتاژ ورودی پیشنهاد شده است. شبیه سازی برای روش مطرح شده انجام گرفته و با یکی از روش های مبتنی بر جریان مقایسه شده است. مشاهده می شود که این روش میزان thd جریان خروجی و ضریب توان ورودی بهبود داده است. عملکرد روش پیشنهادی در شرایط تغییر بار خروجی و تغییر دامنه و فرکانس ولتاژ‍ مرجع نیز نشان داده شده است. روش پیشنهادی مستقل از امپدانس بار خروجی قادر به کنترل دامنه و فرکانس ولتاژ خروجی می باشد. با افزایش کاربرد موتورهای القایی در صنعت، روش های متفاوتی برای کنترل سرعت این موتورها معرفی شده است. در این پایان نامه دو روش کنترل برداری و کنترل گام به گام به عقب برای کنترل سرعت روتور، گشتاور و شار مورد مطالعه قرار گرفته است. مبدل ماتریسی برای تغذیه موتور القایی، که ولتاژ مرجع مبدل با کنترل کننده های فوق محاسبه شده، استفاده شده است. نتایج شبیه سازی در شرایط عدم تعادل ولتاژ ورودی برای اثبات میزان کارایی روش پیشنهادی نشان داده شده است.

در این پایان نامه یک سوئیچ ماخ زندر تمام نوری یک در n طراحی و شبیه سازی می شود که رفتار نوسانی سالیتونی در طول انتشار پالس در موجبر غیرخطی این ساختار مشاهده می گردد. سوئیچ پیشنهادی شامل دو ساختار متقارن و نامتقارن می باشد و پالس گوسی کوپل شده با قطبش te به ورودی سوئیچ، و اعمال تغییرات طول موج و توان در پالس ورودی از محیط واسط غیرخطی عبور کرده و از یکی از کانال های مطلوب در خروجی خارج می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که مدل طراحی شده برای رنج وسیعی از طول موج و توان قابل استفاده می باشد که این بازه برای طول موج 1/55 میکرومتر تا 2/05 میکرومتر می باشد همچنین بازه ی توانی بدست آمده برای عملکرد صحیح سوئیچ تمام نوری طراحی شده 10 وات تا 40 وات است. از داده های بدست آمده می توان نتیجه گرفت که سوئیچ متقارن نسبت به سوئیج نامتقارن به دلیل عملکرد مناسب در توان های کمتر، انجام پروسه ساخت آسانتر و همچنین قیمت مناسبت و پائین تر، برتری دارد. این سوئیچ بر اساس استاندارد itu می باشد و در محدود ی باندهای c،l و uطبق این استاندارد کار می کند. یکی دیگر از مزیت های این سوئیچ متوالی بودن عملیات سوئچینگ در کانالهای خروجی می باشد که این امر به دلیل اختلاف فاز ایجاد شده در خروجی ماخ زندر (طبقه اول سوئیچ) و خاصیت سوئینگ طبقه ی میانی سبب می شود. روش شبیه سازی استفاده شده در این طراحی bpm (روش انتشار نور) می باشد که شبیه سازی ها براساس روش تفاضل متناهی در حوزه زمان (fdtd) شکل گرفته اند. این قطعه پتانسیل کاربرد به عنوان اجزاء اساسی و کلیدی با سرعت و ظرفیت بالا در سیستم های مخابرات نوری و پردازش داده را دارد و هچنین به دلیل ابعاد کوچک و مقادیر طراحی مناسب قابلیت ساخت آسان تر نسبت به مدل های مشابه را دارد.

هدف از این پایان نامه بررسی رفتار افزاره های سیلیکون روی الماس دو لایه است. ما قصد داریم در این پایان نامه با بررسی دقیق مشکلات موجود در روند کوچک سازی افزاره های اثر میدان در ابعاد نانومتر، روش هایی برای کاهش آثار ناشی از کوچک سازی افزاره ها ارائه نماییم. ترانزیستورهای سیلیکون روی عایق در مقایسه با ترانزیستور بالک محاسن چندی از خود نشان می دهند. اثرات خودگرمایی در این ترانزیستورها با توجه به کوچک سازی ترانزیستور رو به افزایش است. از جمله روشهای برطرف کردن این مانع، استفاده از ساختار سیلیکون روی الماس می باشد. الماس عایق الکتریکی بوده و حرارت را چندین صد برابر بیشتر از دی اکسید سیلیکون به زیرلایه و محیط خارج ارسال می کند، اما به علت ضریب دی الکتریک بیشتر الماس در مقایسه با دی اکسید سیلیکون، میدانهای الکتریکی نفوذی از طرف درین به بدنه ترانزیستور بیشتر بوده و پارامتر اثرکاهش سد پتانسیل ناشی از درین تحت تاثیر قرار می گیرد. ساختار نانو ترانزیستور سیلیکون روی الماس دو لایه برای بهبود اثرات کانال کوتاه ارائه گردید. در این ساختار با قرار دادن لایه دوم عایق، تاثیر میدان الکتریکی نفوذی درین کاهش پیدا کرد و به نوبه خود باعث اثرکاهش سد پتانسیل ناشی از درین کاهش می-یابد. در این تحقیق، با ارائه روشی می خواهیم مقاومت سورس درین تا حد امکان کوچک نگه داشته شود و در عین حال اثرکاهش سد پتانسیل ناشی از درین بهبود یابد. تنها در این صورت است که ترانزیستور نهایی دارای اثرات الکتریکی بهتر از ترانزیستور ابتدایی می گردد. برای شبیه سازی ترانزیستور از مدل غیر همدمای هایدرودینامیک استفاده می نماییم و طول کانال ترانزیستور مورد بحث را 22 نانومتر انتخاب می کنیم. اثر افزایش طول و عایق رویین بر روی اثرات الکترواستاتیکی ترانزیستور را مورد بحث قرار می دهیم و با ترانزیستورهای سیلیکون روی عایق و سیلیکون روی الماس مقایسه می کنیم. مدل فیزیکی برای شبیه سازی افزاره ها، مدل هایدرودینامیک بوده که در آن علاوه بر معادلات دریفت- دیفیوژن و انتقال حرارت، معادلات مربوط به درجه حرارت حامل ها نیز حل می گردد. این مدل خاص شبیه سازی افزاره ها در ابعاد نانو می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی افزاره سیلیکون روی عایق دولایه نشانگر بهبود در کاهش سد پتانسیل نسبت به افزاره سیلیکون روی الماس و پدیده خود گرمایی نسبت به افزاره سیلیکون روی عایق است. شبیه ساز مورد استفاده در این پایان نامه نرم افزار ise-tcad است که با قابلیت های ویژه در طراحی و تحلیل نیمه هادی ها توانسته است هزینه های تحقیق و مطالعه را کاهش دهد.

در این پایان نامه، یک گیرنده سریال با سرعت gb/s7 که در پروسه µm cmos0.18 اجرا می شود، ارائه شده است. در این گیرنده یک تکنیک چند سطحی مدولاسیون عرض-دامنه-پالس (pwam) که ترکیب دو مدولاسیون دامنه¬ی پالس (pam) و عرض پالس (pwm) است، استفاده شده است. با استفاده از این مدولاسیون، نرخ ارسال و دریافت بیت نسبت به نرخ ارسال و دریافت سمبل (symbol rate) افزایش می یابد، در حالی که مینیمم عرض پالس (pw) به طور قابل توجه با استفاده از مدولاسیون طراحی شده افزایش می یابد. در این گیرنده ولتاژ منبع تغذیه v1.8، فرکانس کلاک ghz1، جیتر پیک به پیک از کلاک بازیافتی ps 1.58، جیتر پیک به پیک از داده ی بازیافتی ps 14 و توان مصرفی mw10.63 به دست آمده است. در این کار با استفاده از مدولاسیون pwam، کانال های داده و کلاک در یک کانال، با استفاده از هر دو روش pwm و pam ترکیب می شوند تا به کاهش اختلاف زمانی ایجادشده بین داده و کلاک و کاهش تعداد پین ها برسند. داده باینری به پالس هایی با عرض های مختلف رمز شده است و در لبه بالا¬رونده کلاک، داده اصلی تشخیص داده می شود. بنابراین با استفاده از یک pll، می توان کلاک را از داده دریافت شده در قسمت گیرنده، جدا کرد. برای طراحی دمدولاسیون pwam و تشخیص داده اصلی از پالس دریافت شده توسط گیرنده، از یک ساختار جدید مقایسه¬کننده بسیار سریع استفاده شده است. همچنین برای استخراج دو بیت اول از دمدولاسیون pwm استفاده شده است، که این دمدولاسیون هم با توجه به شکل موج های دریافت شده و لبه های بالا رونده کلاک مربوط به بیت ها، طراحی شده است. در این کار برای انتقال سیگنال از فرستنده به گیرنده از رابط sata (serial ata) استفاده شده است. دامنه ولتاژ مناسب برای انتقال داده با کابل sata، 400 تا 600 میلی ولت می باشد و نرخ ارسال داده توسط آن تقریباً gb/s7 است. همچنین سیگنال دریافتی از فرستنده باید قبل از هر عملیاتی تقویت شود، به همین دلیل در این کار یک طبقه ی پیش¬تقویت کننده دارای گین و پهنای باند بالا طراحی شده است.

در این پایان نامه به بررسی مفصل تأثیر مقاومت بدنه بر مکانیسم شکست و ولتاژ شکست حالت روشن ترانزیستورهای ماسفت نفوذی افقی سیلیکون روی عایق پرداخته شده است. همچنین در این پایان نامه به بررسی و مقایسه ی فرآیند شکست ترانزیستور ماسفت نفوذی افقی با اتصال بدنه ی معمولی و اتصال بدنه ی لوزی شکل، با بررسی نتایج عملی موجود و انجام شبیه سازی، پرداخته شده است.