طراحی یک تقویتکننده عملیاتی دو طبقه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی

طراحی مدارهای مجتمع آنالوگ با پیچیدگی بالا، نیازمند انتخاب مناسب پارامترهای مختلف طراحی مثل نسبت عرض به طول کانال، مقدار خازن جبران و خازن بار است، به نحوی که در اثر این تغییرات، پارامترهای مطلوب کاربران مانند بهره ، پهنای باند، توان مصرفی و حاشیه فاز، بهبود یابد. با توجه به کارهای انجام شده در این زمینه، در این مقاله یک تقویت کننده عملیاتی دو طبقه با زوج ورودی پی­موس (PMOS) و جبران ساز میلر، به کمک یک شبکه عصبی مصنوعی طراحی شده است. داده های ورودی شبکه عصبی، چهار پارامتر عملکرد مداری یعنی بهره فرکانس پایین، پهنای باند، توان مصرفی و حاشیه فاز است و در خروجی، مقدار عرض و طول کانال ترانزیستورها، منبع جریان مرجع، خازن جبران و خازن بار حاصل می شود. در این طراحی، از روش نمونه­برداری مبتنی بر شبیه سازی های موازی اچ-اسپایس برای گردآوری داده از فضای ۱۵ بعدی طراحی استفاده شده است که منجر به سادگی و خودکارسازی فرایند تهیه مجموعه داده های آموزشی و کاهش زمان نمونه­برداری شده است و سپس این داده ها برای آموزش مدل عصبی استفاده شده اند. در مرحله بعد، از روش نمونه برداری بازه ای برای ایجاد طراحی های جدیدی از مدل عصبی آموزش دیده، بهره گرفته شده که باعث سهولت فرایند طراحی شده است و امکان انجام انواع مصالحه مورد نظر کاربر بین پارامترهای عملکرد مختلف تقویت کننده را فراهم کرده است. همچنین اگر ضریب شایستگی (FOM)  از تقسیم حاصل ضرب پهنای باند واحد در خازن بار به توان مصرفی به­دست آید، مقایسه طراحی های حاصل شده از روش ارائه شده در این مقاله، با برخی از روش های به­کار رفته برای طراحی تقویت کننده ها ی عملیاتی با ساختار مشابه در مطالعات قبلی، نشان می دهد که این پارامتر، حداقل ۱۵۴ درصد افزایش یافته است.

Keywords:

بهینهسازی طراحی آنالوگ , تقویت کننده عملیاتی , خودکارسازی طراحی الکترونیکی , شبکه عصبی مصنوعی , مدل کردن عملکرد , مصالحه