طراحی خودکار مدارهای آنالوگ بر روی fpaa با استفاده از الگوریتم ژنتیک
چکیده
اگرچه امروزه بسیاری از پردازش های سیگنال در حوزه دیجیتال انجام می گیرد، کماکان بکارگیری مدارهای آنالوگ به عنوان پایه ای برای بسیاری از سیستم های پیچیده امروزی ضروری می باشد. یکی از روش های طراحی مدارهای آنالوگ، استفاده از سخت افزار تکامل پذیر می باشد. در این روش به جای طراحی مستقیم، مدار مورد نظر در یک روند تکاملی طراحی می شود. برای تحقق این امر از یک سخت افزار قابل پیکربندی مجدد و یک الگوریتم تکاملی استفاده می شود. کار حاضر به بررسی و پیاده سازی سیستم فوق پرداخته است. به این منظور از آرایه آنالوگ قابل برنامه ریزی به عنوان سخت افزار قابل پیکربندی مجدد آنالوگ و از الگوریتم ژنتیک به عنوان متداولترین الگوریتم تکاملی استفاده شده در سخت افزار تکامل پذیر استفاده شده است. آرایه های آنالوگ قابل برنامه ریزی یا fpaa ها مدارهای آنالوگ با ویژگی بازپیکربندی توسط برنامه ریزی می باشند. این مدارها بسیار شبیه به همتای دیجیتال خود یعنی fpga ها می باشند، با این تفاوت که به جای گیت از بلوک های محاسباتی آنالوگ استفاده می کنند. الگوریتم های ژنتیک، روش های جستجو بر پایه مفاهیم انتخاب طبیعی و ژنتیک می باشند. این الگوریتم ها کاربرد گسترده ای در حل مسائل مختلف جستجو و بهینه سازی برای رسیدن به پاسخی مطلوب (و نه الزاماً بهینه) در زمانی قابل قبول را دارند. در این تحقیق از سخت افزار تکامل پذیر هم برای بهینه سازی یک مدار آنالوگ و هم برای طراحی بخشی از یک مدار آنالوگ استفاده شده است. در مورد اول، استفاده از این روش برای یافتن ضرایب نزدیک به ایده آل یک کنترل کننده برای یک فرآیند مرتبه دوم انجام شده است. بدین منظور، کنترل کننده بر روی fpaa و سیستم مرتبه دوم نیز با استفاده از مقاومت، خازن و تقویت کننده عملیاتی پیاده سازی شده است. پاسخ به دست آمده از این روش با نتایج روش زیگلر- نیکولز به عنوان روشی متداول در این زمینه مقایسه شده است، که بیانگر عملکرد بهتر روش پیشنهادی می باشد. در قسمت دیگر، از این روش برای تکامل بخشی از مدار مدولاسیون دامنه که بر روی fpaa پیاده سازی شده است، استفاده شده است.