Um estudo sobre otimização evolucionária e extração de conhecimento de fronteiras de pareto aplicado a um amplificador operacional de transcondutância
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Tipo de produção
Dissertação
Data
2012
Autores
Leme, Antônio Paulo de Moraes
Orientador
Thomaz, C. E.
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LEME, Antônio Paulo de Moraes. Um estudo sobre otimização evolucionária e extração de conhecimento de fronteiras de pareto aplicado a um amplificador operacional de transcondutância. 2012. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2012 Disponível em: . Acesso em: 16 ago. 2012.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
Amplificadores operacionais
Resumo
A otimização de múltiplos objetivos do amplificador operacional de transcondutância é um dos problemas mais estudados em microeletrônica. Dentro da área de Automação do Projeto Eletrônico encontra-se um grande número de ferramentas para a automação de projetos de circuitos integrados
digitais, com grandes possibilidades de abstração, capazes de realizar otimização de parâmetros até síntese de sistemas completos. Para circuitos integrados analógicos, por outro lado, não encontra-se ferramentas com as mesmas características. O principal fator para esta divergência ´e a falta de um fluxo estruturado no projeto de circuitos integrados analógicos. O objetivo desta dissertação e investigar o processo de otimização para Amplificadores Operacionais de Transcondutância utilizando Algoritmos Evolucionários de Múltiplos Objetivos na tentativa de descoberta de regras de projeto para a configuração automática de parâmetros de transistores na tecnologia CMOS. O desdobramento deste objetivo permite a elaboração de um arcabouço computacional que inclui a obtenção de aproximações da Fronteira de Pareto e a utilização de um modelo preciso para a simulação dos amplificadores operacionais de transcondutância, respeitando as restrições impostas pela topologia de interesse. Apesar do alto custo computacional, a obtenção de aproximações da fronteira de Pareto, através do conhecido algoritmo evolucionário Nondominated Sorting Genetic Algorithm II, integrado ao simulador SPICE, revela relações de compromisso entre os objetivos conhecidas muitas vezes somente intuitivamente pelos projetistas de circuitos integrados analógicos. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a Análise Multivariada das aproximações Pareto é um guia importante para a obtenção de projetos de amplificadores operacionais de transcondutância mais aprimorados
The optimization of multiple objectives of the operational transconductance amplifier is one of the most studied problems in microelectronics. Within the area of Electronic Design Automation is a large number of tools for design automation of digital integrated circuits, with great possibilities of abstraction, able to perform from parameter optimization to the synthesis of complete systems. For analog integrated circuits, on the other hand, its tools do not have the same characteristics. The main reason for this discrepancy is the lack of a structured flow in the design of analog integrated circuits. The objective of this dissertation is to investigate the optimization process for Operational Transconductance Amplifiers using Evolutionary Algorithms of Multiple Objectives in an attempt to discover design rules for the automatic configuration of parameters for transistors in CMOS technology. The unfolding of this goal allows the development of a computational framework that includes obtaining approximations of the Pareto Front and the use of an accurate model for the simulation of the operational transconductance amplifiers, respecting the restrictions imposed by the topology of interest. Despite the high computational cost, to obtain approximations of the Pareto front, through the known evolutionary algorithm Nondominated Sorting Genetic Algorithm II, integrated with SPICE simulation reveals compromise relationships between the objectives often known only intuitively by designers of analog integrated circuits. The present results suggest that the Multivariate Analysis of Pareto approaches is an important guide for obtaining more refined designs for operational transconductance amplifiers
The optimization of multiple objectives of the operational transconductance amplifier is one of the most studied problems in microelectronics. Within the area of Electronic Design Automation is a large number of tools for design automation of digital integrated circuits, with great possibilities of abstraction, able to perform from parameter optimization to the synthesis of complete systems. For analog integrated circuits, on the other hand, its tools do not have the same characteristics. The main reason for this discrepancy is the lack of a structured flow in the design of analog integrated circuits. The objective of this dissertation is to investigate the optimization process for Operational Transconductance Amplifiers using Evolutionary Algorithms of Multiple Objectives in an attempt to discover design rules for the automatic configuration of parameters for transistors in CMOS technology. The unfolding of this goal allows the development of a computational framework that includes obtaining approximations of the Pareto Front and the use of an accurate model for the simulation of the operational transconductance amplifiers, respecting the restrictions imposed by the topology of interest. Despite the high computational cost, to obtain approximations of the Pareto front, through the known evolutionary algorithm Nondominated Sorting Genetic Algorithm II, integrated with SPICE simulation reveals compromise relationships between the objectives often known only intuitively by designers of analog integrated circuits. The present results suggest that the Multivariate Analysis of Pareto approaches is an important guide for obtaining more refined designs for operational transconductance amplifiers