llı Algoritmalar ile Elektronik Devre Tasarımı

Benzer belgeler
Elektronik Devrelerin Optimizasyonu

BBO Algoritmasının Optimizasyon Başarımının İncelenmesi Optimization Performance Investigation of BBO Algorithm

Öğrenci No Ad ve Soyad İmza DENEY 3. Tümleşik Devre Ortak Source Yükselteci

PARÇACIK SÜRÜ OPTİMİZASYONU BMÜ-579 METASEZGİSEL YÖNTEMLER YRD. DOÇ. DR. İLHAN AYDIN

Hazırlayan. Bilge AKDO AN

İki-Seviyeli SHEPWM İnverter için Genetik Algoritma Kullanılarak Anahtarlama Açılarının Belirlenmesi

ELM 331 ELEKTRONİK II LABORATUAR DENEY FÖYÜ

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

AN EKER. Prof.Dr.Ayşeg AN EKER

2011 Third International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics

Geriye Yayılım ve Levenberg Marquardt Algoritmalarının YSA Eğitimlerindeki Başarımlarının Dinamik Sistemler Üzerindeki Başarımı. Mehmet Ali Çavuşlu

DENEY 3: DTMF İŞARETLERİN ÜRETİLMESİ VE ALGILANMASI

DENEY NO:1 DENEYİN ADI: 100 Hz Hz 4. Derece 3dB Ripple lı Tschebyscheff Filtre Tasarımı

OPTİMUM GÜÇ AKIŞININ YAPAY ARI KOLONİSİ İLE SAĞLANMASI

Görev Unvanı Alan Üniversite Yıl Prof. Dr. Elek.-Eln Müh. Çukurova Üniversitesi Eylül 2014

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

BÖLÜM 2 İKİNCİ DERECEDEN FİLTRELER

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

2017 MÜFREDATI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI

CMOS OTA EŞİK ALTI ÇALIŞMA GÜVENİLİRLİĞİ

Genetik Algoritmalar. Bölüm 1. Optimizasyon. Yrd. Doç. Dr. Adem Tuncer E-posta:

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Evrimsel Algoritma Tabanlı FIR Filtre Tasarım Simülatörü The FIR Filter Simulator based on Evolutionary Algorithm

İşaret ve Sistemler. Ders 1: Giriş

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU AKTİF FİLTRELER

Çift Tonlu Çoklu Frekans Kodlama Sisteminin Optimize Edilmesi

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

ANALOG FİLTRELEME DENEYİ

Yeni Yüksek Başarımlı CMOS Üçüncü Kuşak Akım Taşıyıcı (CCIII)

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTUSÜ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİMDALI. I. GENEL BİLGİLER Ders Adı

Demetleme Yönteminin Y 3-Katmanlı Mimari Yapı ile Gerçeklenmesi. eklenmesi. KalacakYer.com

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

Doç.Dr. M. Mengüç Öner Işık Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

DENEY 3: DOĞRULTUCU DEVRELER Deneyin Amacı

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ELK 2008 DEVRELER II LABORATUARI

Evrimsel Algoritmalar Kullanarak Daha Düşük Dereceden Sistem Modeli Tasarımı Design of Lower Order System Model Using Evolutionary Algorithms

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SİVİL HAVACILIK ANABİLİM DALI YENİ DERS ÖNERİSİ/ DERS GÜNCELLEME

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

Fonksiyon Optimizasyonunda Genetik Algoritmalar

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

Alçak Gerilimde Aktif Filtre ile Akım Harmoniklerinin Etkisinin Azaltılması

Üç-faz Tam Dalga (Köprü) Doğrultucu

Parçacık Sürü Optimizasyonu ile Küme Sayısının Belirlenmesi

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

123 KARAR DİYAGRAMI İLE GEÇİŞ TRANSİSTÖRLÜ CMOS DEVRE SENTEZİ VE 4 BİT TOPLAYICI UYGULAMASI

Amaç: Tristörü iletime sokmak için gerekli tetikleme sinyalini üretmenin temel yöntemi olan dirençli tetikleme incelenecektir.

Akım Modlu Çarpıcı/Bölücü

Deniz ERSOY Elektrik Yük. Müh.

T.C. ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI I

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

dirençli Gerekli Donanım: AC güç kaynağı Osiloskop

Parçacık Sürü Optimizasyonunda Yeni Bir Birey Davranış Biçimi Önerisi

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DENEY-2 BJT VE MOSFET İN DC ÖZELLİKLERİNİN ÇIKARTILMASI

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

BÖLÜM 1 RF OSİLATÖRLER

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ ÖDEV-2

EKSPONANSİYEL AĞIRLIKLI PARÇACIK SÜRÜ ALGORİTMASI İLE TORNALAMA İŞLEMLERİNDE KESME KOŞULLARININ OPTİMİZASYONU

YÜKSEK HIZLI DEVRE TASARIMINDA KARŞILAŞILAN GÜÇLÜKLER

ELEKTRİK TESİSLERİNDE HARMONİKLERİN PASİF FİLTRE KULLANILARAK AZALTILMASI VE SİMÜLASYONU. Sabir RÜSTEMLİ

BİR FAZ BEŞ SEVİYELİ İNVERTER TASARIMI VE UYGULAMASI

SİNYAL TEMELLERİ İÇİN BİR YAZILIMSAL EĞİTİM ARACI TASARIMI A SOFTWARE EDUCATIONAL MATERIAL ON SIGNAL FUNDAMENTALS

Parçacık Sürü Optimizasyonu İle Küme Sayısının Belirlenmesi

BİR MONTAJ HATTI ÜRETİM SİSTEMİNDE OPTİMAL İŞGÜCÜ DAĞILIMININ ARENA PROCESS ANALYZER (PAN) VE OPTQUEST KULLANILARAK BELİRLENMESİ

KST Lab. Shake Table Deney Föyü

BİRİNCİ DERECEDEN ELEKTRONİK AYARLANABİLİR ALÇAK GEÇİREN SÜZGECİN LOGARİTMİK ORTAMDA TASARIMI

Şekil 5.1 Opamp Blok Şeması ve Eşdeğer Devresi

Kalman Filtresi ile LQR ve PI Denetleyicilerin DC Motor Sistemine Uygulanması LQR and PI Controller with Kalman Filter Applied to DC Motor System

DENEY-4 Yarım ve Tam Dalga Doğrultucular

DENEY TARİHİ RAPOR TESLİM TARİHİ NOT

Tek Değişkenli Optimizasyon OPTİMİZASYON. Gradient Tabanlı Yöntemler. Bisection (İkiye Bölme) Yöntemi

DENEY-2 BJT VE MOSFET İN DC ÖZELLİKLERİNİN ÇIKARTILMASI

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ ORTAK EMETÖRLÜ YÜKSELTEÇ DENEYİ

ELEKTRİK TESİSLERİNDE HARMONİKLERİN PASİF FİLTRE KULLANILARAK AZALTILMASI VE SİMÜLASYONU

Minumum Kayıplar İçin Güç Şebekelerinde Statcom Yerinin ve Değerinin Yer çekimsel Arama Algoritması Kullanılarak Belirlenmesi

ALÇAK FREKANS GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ VE ÇIKIŞ KATLARI

UZAY VEKTÖR DARBE GENİŞLİK MODÜLASYON TEKNİĞİ KULLANAN DİYOT KENETLEMELİ ÇOK SEVİYELİ EVİRİCİNİN MODELLENMESİ

ALÇAK FREKANS GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ VE ÇIKIŞ KATLARI

ANKARA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

EMM4131 Popülasyon Temelli Algoritmalar (Population-based Algorithms)

ADIYAMAN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK-ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ DEVRE ANALĠZĠ LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

METASEZGİSEL YÖNTEMLER

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM FİNAL PROJE ÖDEVİ

FAZ KİLİTLEMELİ ÇEVRİM (PLL)

Kaskat Bağlı Çok Seviyeli Eviriciden Beslenen Asenkron Motorun Kapalı Çevrim Hız Kontrolü

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DENEY FÖYÜ 7: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri

GENETİK ALGORİTMALARA GİRİŞ (II) BİNARİ KODLANMIŞ GA

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ 1 DENEYİ. Amaç:

Optik Filtrelerde Performans Analizi Performance Analysis of the Optical Filters

8. ALTERNATİF AKIM VE SERİ RLC DEVRESİ

Analog Alçak Geçiren Filtre Karakteristikleri

Optimum Trajectory Control of an Autonomus Mobile Robot with Particle Swarm Algorithm

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ KİMYA ANABİLİM DALI

ETA Seminer Dizisi CMOS ANALOG ÇARPMA DEVRELERİ. M.Sc. Devrim Yılmaz AKSIN Elek. Hab. Mühendisi

Transkript:

Yıldız z Teknik Üniversitesi Elektronik ve Haberleşme MühendisliM hendisliği i BölümüB İleri Elektronik Uygulamaları Dersi Akıll llı Algoritmalar ile Elektronik Devre Tasarımı Dr. evna AA VUAL 03/05/20

Elektronik Devre Tasarım m Problemi Elektronik devre tasarımı maddi yükümlülüğü yüksek bir bilimsel çalışma sonucu ortaya çıkabilmektedir. Devre tasarımının en büyük ikinci zorluğu ise tasarım içinin ayrılmas lması gereken zamandır. Yüksek sayıda eleman içeren bir sistemin tasarlanması yıllar alabilmektedir. Lineer olmayan sistemleri tanımlamak üzere kullanılan lan devre denklem takımlar mları da lineer olmayacağı ğından, ağıa ğır r hesap yüküy gerektirmektedir. Her tasarımc mcı,tasarlayacağı devrenin hangi koşullarda çalışacağına dair bir takım m kriterler belirler. Devre, bu spec değerlerini erlerini minimum hata ile sağlamal lamalı ve minimum alan kullanılarak larak tasarlanmalıdır. r.

Neden Akıll llı Algoritmalar Tasarımda istenen kriterlere (hız, alan vs..) ulaşmak üzere optimum çözümün üretilmesi için i in tasarımc mcılar hayli zaman ve çaba harcamaktadır. r. Optimizasyon süresince s bağı ğımsız z tasarım parametrelerinin (MOS için i in W,L değerleri) erleri) seçimi çok önemlidir. İdeal olarak tüm t m tasarım m parametreleri bağı ğımsız z birer değişken olarak kabul edilir ve en iyi çözüm m aranır. r. Arama uzayının çok fazla büyümesi b çözümün bulunmasını zorlaştırır. r.

Parçac acık k SürüS Optimizasyonu (PSO) Kuş ve balık k sürülerinin s iki boyutlu hareketlerinden esinlenerek 995 de Kennedy ve Eberhart tarafından geliştirilmi tirilmiştir. tir. Bireyler arasındaki sosyal bilgi paylaşı şımını geliştirmeyi amaç edinmiştir. Evrimsel algoritmalara benzer, her bir aday çözüm m parçac acıkla, popülasyon ise sürüs ile ifade edilir. Her bir aday çözüm m (parçac acık) bir sonraki pozisyonunu hız h vektörü,, kendi tecrübesi(yerel en iyi) ve sürüs tecrübesine(k besine(küresel en iyi) göre g ayarlar. Başlang langıç populasyon matrisi N adet parçaçık vektöründen oluşur. ur. Bir parçac acık k vektörü D adet özellik bilgisi içerir. i

*with courtesy of Maurice lerc x i = [x i, x i2,,x id ] v id k+ = w. v idk + c.rand k.(pbest idk -x ik ) + c 2.rand 2k.(gbest dk -x idk ) x id k+ = x idk + v id k+ () i=:n (2) d=:d

Literatürde rde PSO ile yapılan devre tasarım çalışmaları Kombinezonsal lojik devrelerin kapı seviyesinde tasarımı [,2,3] Amaç: : Kombinezonsal lojik devrelerin evriminin %00 işlevsel i olması ve bu devrelerin gerçekle ekleştirilmesinde kullanılan lan kapı sayısının n en aza indirgenmesidir. Analog devrelerin optimizasyonu [4,5] Amaç: : Belli tasarım ölçütlerini sağlamas laması hedeflenen işlemsel i kuvvetlendiricinin tasarımı hem normal şartlarda hem de sıcakls caklığın çok yükseldiği i ve fabrikasyon hatalarının n olduğu şartlarda gerçekle ekleştirilmiştir. tir. Çok seviyeli dönüştürücüd çıkışındaki harmoniklerin elenmesi [6] Amaç: : Bu çalışmada THD yi azaltacak şekilde matematiksel formüldeki anahtarlama anahtarlama açıa değerleri erleri PSO ile bulunmuştur. Mikrodalga devrelerinin tasarımı [7,8]

Devre Tasarım m Problemleri Evirici anahtarlama karakteristiğinin modellenmesi 4.derece Butterworth alçak geçiren aktif filtrenin eleman değerlerinin belirlenmesi 2. derece Durum Değişkenli alçak geçiren aktif filtrenin tasarım hatasının minimize edilmesi

Parçac acık k SürüS Optimizasyonu Tabanlı Evirici Tasarımı- ELEO 2008 [9] Bu çalışmada PSO algoritmasının n elektronik devre tasarımında kullanılabilirli labilirliği i araştırılm lmış; bu amaçla bir evirici yapısı üzerinde algoritmanın başar arısı denenmiştir. Tasarımı yapılacak olan eviricinin performans kriterleri, PSO algoritmasının n sınırlamalars rlamalarını oluşturmaktad turmaktadır. r. Elde edilen sonuçlar eviricinin teorik hesaplamalarla tasarımının n PSO tabanlı tasarımı ile uyumlu olduğunu unu göstermig stermiştir. tir.

Problemin Tanımı Yapılacak tasarımda çıkışış düşme süresinin, s çıkışa bağlanacak kapasite değerinin erinin ve MOS yapılar ların W/L oranının n belli değerler erler arasında tutulması istenmektedir. PSO algoritmasının n minimize edeceği çıkışış düşme süresini, s W/L oranını ve kapasite değerini erini içeren i denklemin elde edilmesi gerekmektedir.

Çıkışış düşme süresinin s elde edilmesi Eşitliğin in sol tarafı PSO nun uygunluk fonksiyonu olacaktır. Burada amaç,, uygunluk fonksiyonunu 0 a 0 çok yakın n bir değere ere eşitleyecek e değişkenlerin yani W/L oranı ile tasarım parametrelerine ait değerlerin erlerin bulunabilmesidir. W ox * *t * L (V V ) L f n DD tn 2(0.VDD V tn ) 2(VDD V tn ) 0.V DD ln 0 (VDD V tn ) 0.VDD

PSO tabanlı Tasarım Denklem Bileşenleri Değerleri PSO için giriş/çıkış µ. ox V dd V tn W/L t f Kullanıcının belirleyeceği bu değerler tasarımda kullanılan teknoloji parametrelerine bağlıdır. Sadece değer aralığı verilecek, tam değeri PSO bulacaktır. GİİŞ ÇIKIŞ Tasarım parametreleri için değer aralığı (, (W/L)) Tasarım kriteri için değer aralığı (tr) Eviricinin tasarımı için in TSM 0.25u parametreleri kullanıld ldığı için in Vdd=2.5V, Vtn=0.3655V, µ.ox = 243.6 ua/v2 olarak alınm nmıştır. Farklı üretim teknolojileri için i in bu değerler erler de değişecektir. ecektir.

PSO parametreleri Başlang langıç populasyonu için in 0 adet parçac acık k seçilmi ilmiş olup parçac acık k küme k boyutu 0x3 tür. Başlang langıç konumları W/L, L ve tf için in ayrı ayrı belirlenen sınır r değerleri erleri arasından rasgele verilmiştir. c,, c2c ve w değerleri erleri sırass rasıyla 2, 2 ve 0.99 olarak alınm nmıştır. Maksimum hata değeri eri 0.00000 olarak seçilmi ilmiştir. İterasyon sayısının n en üst değeri eri 00 olarak seçilmi ilmiştir.

9 farklı evirici tasarımı için in belirlenen aralık k değerleri erleri ve PSO sonuçlar ları Tasarım NMOS boyutu (W/L) Çıkış düşme zamanı (t f -ns) Kapasite ( l -pf) NMOS boyutu (W/L) Çıkış düşme zamanı (t f -ns) Kapasite ( l -pf) 2 4 7 0.5,5,64 4,3,38 2 2-3 5-7 0.5-2,5 2,8 5,7 2,9 3 0.5-2,5 3-5 0,5-0,96 3,95 0,74 4-3 5-8 2-3,9 6,6 2,29 5,5-2,5 3.5-7 - 2,5,6 5,92,85 6 3-5 3-7,5 2-5 3,83 4,28 3,9 7 2-4 4-8 - 4 2,79 5,6 2,8 8-3 4-6,5 0.4-,04 4,73 0,96 9-2 5-6,5-2,3 5,35,37 Kullanıcının belirlediği aralık değerleri PSO tabanlı tasarım sonuçları

PSO nun belirlediği i NMOS boyut ve kapasite değerleri erleri için i in PSPIE simülasyon sonuçlar ları PSO sonuçları PSPIE girdisi PSPIE sonucu Tasarım NMOS boyutu (W/L) Kapasite (pf) Çıkış düşme zamanı (t f -ns),64,38,2 2 2,8 2,9 4,66 3 0,96 0,74 8,72 4,9 2,29 5,8 5,6,85 4,47 6 3,83 3,9 2,88 7 2,79 2,8 4,32 8,04 0,96 0,82 9,3,37,47

Particle Swarm Optimization Based Inverter Design onsidering Transient Performance [0] Bu çalışmada evirirci yapısının çıkışında simetrik bir gerilim elde etmek üzere, performans kriterleri göz g önünde nde bulundurulacak şekilde PSO tabanlı bir tasarım m yapılm lmıştır. Amaç; ; PSO yapısının n eviricinin çıkışış geriliminin düşme ve yükselme y zamanlarını birbirine eşitleyeceke şekilde, kullanıcının n belirlediği i sınırlar s dahilinde, eviricinin tasarım m parametrelerini (L, (W/L)n, (W/L)p) ) ve tasarım kriterlerini (tr,tf) ) elde edebilmektir.

Problemin Tanımı Minimize F = absolute value of (tf( (L, (W/L)n L)n) tr (L, (W/L)p L)p)) Subject to Min. fall time value < tf (L, (W/L)n L)n) < Max fall time value Min rise time value < tr (L, (W/L)p L)p) < Max rise time value Where Min L value < L < Max L value Min (W/L)n value < (W/L)n < Max (W/L)n value Min r value < r < Max r value r = (W/L)p/ (W/L)n

Çıkış ış düşme ve y me ve yükselme s kselme sürelerinin elde relerinin elde edilmesi edilmesi DD DD tn DD tn DD DD tn tn DD n ox n L V V V V V V V V V V L W t 0. 0. )) (2( ln ) ( ) 0. 2( ) ( f DD DD tp DD tp DD DD tp tp DD p ox p L V V V V V V V V V V L W t 0. 0. )) (2( ln ) ( ) 0. 2( ) ( r

PSO tabanlı Tasarım Denklem bileşenleri V dd V tn V tp µ n. ox µ p. ox L (W/L) n r Değerleri Kullanıcının belirleyeceği bu değerler tasarımda kullanılan teknoloji parametrelerine bağlıdır. Sadece değer aralığı verilecek, tam değeri PSO bulacaktır. PSO için Giriş/Çıkış GİİŞ ÇIKIŞ Tasarım parametreleri için değer aralığı (, (W/L)n,r) Tasarım kriterleri için değer aralığı (tf, tr) t f t r Eviricinin tasarımı için in TSM 0.25u parametreleri kullanıld ldığı için in Vdd=2.5V, Vtn=0.3655V,, Vtp = 0.5466V, µp.ox = 5.6 ua/v2,µn.oxox = 243.6 ua/v2 olarak alınm nmıştır. Farklı üretim teknolojileri için i in bu değerler erler de değişecektir. ecektir.

PSO parametreleri Başlang langıç populasyonu için in 0 adet parçac acık k seçilmi ilmiş olup parçac acık k küme k boyutu 0x3 tür. Başlang langıç konumları L, (W/L)n,, r için in ayrı ayrı belirlenen sınır r değerleri erleri arasından rasgele verilmiştir. c,, c2c ve w değerleri erleri sırass rasıyla 2, 2 ve 0.99 olarak alınm nmıştır. Maksimum hata değeri eri 0.5 ns olarak seçilmi ilmiştir. İterasyon sayısının n en üst değeri eri 9999 olarak seçilmi ilmiştir.

7 farklı evirici tasarımı için in belirlenen aralık k değerleri erleri ve PSO sonuçlar ları Örnek Çalışma L (pf) (W/L) n r t f (ns) t r (ns) 0.95 (0.5-2.5).02 (.0-3.0) 5.00 (2.0-7.0) 5.7 (0.-5) 5.7 (0.-5) 2 0.77 (0.5-.5 ).3 (.0-2.5) 5.02 (2.0-5.5) 3.77 (0.-5) 3.78 (0.-5) 3.7 (0.5-.5).05 (.0-3.0) 5.00 (2.0-7.0) 6.8 (0.-5) 6.9 (0.-5) 4.63 (.0-3.0).63 (.5-3.5) 5.0 (2.5-6.0) 5.54 (0.-5) 5.54 (0.-5) 5 2.54 (.5-3.5).8 (.5-3.0) 5.00 (2.0-6.2) 7.79 (0.-0) 7.79 (0.-0) 6 0.95 (0.3-2.0).02 (.0-2.0) 5.00 (2.0-6.0) 5.7 (0.-8.0) 5.8 (0.-8.0) 7.2 (0.6-.9) 2.83 (.5-3.5) 5.00 (2.0-5.8) 2.20 (0.-7.5) 2.20 (0.-7.5)

PSO nun belirlediği i NMOS & PMOS boyut ve kapasite değerleri erleri için i in PSPIE sonuçlar ları PSPIE girişleri (PSO sonuçları) PSPIE sonuçları Örnek Çalışma L (pf) (W/L) n (W/L) p t f (ns) t r (ns) 0.95.02 5. 0.94 8.58 2 0.77.3 5.67 8.32 6.58 3.7.05 5.25 2.95 9.99 4.63.63 8.7 3.59 9.32 5 2.54.8 9.06 9.27 2.87 6 0.95.02 5.0 0.944 8.58 7.2 2.83 4.6 6.09 4.09

Sonuçlar Simetrik gecikme zamanları : r>=5 PMOS boyutunun azaltılmas lması durumunda çip serimi üzerinde daha az yer kaplar ama çıkışış geriliminin simetrisi bozulur. Gecikme zamanları açısından SPIE, PSO tabanlı tasarım sonuçlar larına göre g daha büyük b k değerler erler bulmuştur. Bunun sebebi SPIE ın teknoloji parametrelerinin tümünüt içeren daha karmaşı şık k denklemlerle hesap yapması ve mikron altı MOS yapılar larının n akım m sürme s yeteneklerinin, kanal hızıh doyumundan dolayı çok azalmış olmasından kaynaklanmaktadır. Bundan dolayı uzun-kanall kanallı yapıyla yla aynı boyut oranına na sahip olsa bile aynı oranda yükleme/dey kleme/deşarj akımına sahip olmayacaktır.

Aktif Filtre Tasarımında PSO Kullanımı [] Geleneksel YöntemY Elemanlar ideal kabul edilir ve tasarım m sırass rasında sınırss rsız z değer er alabilir. Ancak, kapasite ve direnç gibi ayrık k elemanlar sabit ve tercih edilen değerlere erlere (preferred values) göre g üretilirler. Üretimde tipik olarak kullanılan lan bu değerler erler E2,E24,E48,E96 veya E92 serisi olarak sınıflands flandırılır Filtre tasarımında eleman değerleri, erleri, tasarımda kullanılan lan formüle ve tasarım m kriterlerine (kesim frekansı,, kalite faktörü) bağlı olarak hesaplanır. Bu hesaplamayı kolaylaştırmak için i in birbirine eşit e seçilen bazı ayrık k eleman değerlerine erlerine bağlı olarak elde edilen diğer ayrık eleman değerleri, erleri, tercih edilen değerlerle erlerle örtüşmeyebilir. Devrenin performansı,, seçilen en yakın n tercih edilen değerlere erlere bağlı olarak düşebilir d ve bu durum devre için i in belirlenen hata kriteri değerinin erinin artmasına sebep olur

VVS Butterworth Aktif Filtre

Klasik Yöntemle Yapılan Tasarım ω c, ω c2 = 0k rad/sn Q = /0.7654 Q 2 = /.8478 2 Klasik Yöntem İdeal değerler E2 değerleri kω kω kω kω 38.27 nf 39 nf 2 26.3 nf 0.27 µf 3 kω kω 4 kω kω 3 92.39 nf 0. µf 4 0.263 µf 0. µf Δw 0 0.02549 ΔQ 0 0.05026 Toplam Hata = 0.5 ω + 0.5 Q Toplam hata 0 0.03788

PSO Tabanlı Tasarım Amaç,, tasarım m kriterlerinin programa tanıtılarak, istenen sınırlar s içerisinde i devredeki kapasite ve direnç değerlerinin erlerinin PSO algoritması tarafından bulunmasıdır Algoritma sonuç olarak analog devrenin içindeki indeki kapasite ve dirençlerin değerlerini erlerini ve minimum hata değerlerini erlerini (köşe( e frekansı hatası,, kalite faktörü hatası,, toplam hata) vermektedir.

PSO Tabanl PSO Tabanlı Tasar Tasarım-II II Hata=.8478 0.7654 0.5 0.5 3 4 3 3 4 3 4 3 2 2 2 4 3 4 3 2 2 W W W c c c 820nF 82nF 8.2nF 820k 82k 8.2k 8.2 680nF 68nF 6.8nF 680k 68k 6.8k 6.8 560nF 56nF 5.6nF 560k 56k 5.6k 5.6 470nF 47nF 4.7nF 470k 47k 4.7k 4.7 390nF 39nF 3.9nF 390k 39k 3.9k 3.9 330nF 33nF 3.3nF 330k 33k 3.3k 3.3 270nF 27nF 2.7nF 270k 27k 2.7k 2.7 220nF 22nF 2.2nF 220k 22k 2.2k 2.2 80nF 8nF.8nF 80k 8k.8k.8 50nF 5nF.5nF 50k 5k.5k.5 20nF 2nF.2nF 20k 2k.2k.2 00nF 0nF nf 00k 0k k 00000 0000 000 00000 0000 000 X Kapasite (pf) Direnç (Ω) Tasarımda kullanılacak E2 sınıfına uygun Direnç ve Kapasite Değerleri

Parçac acık k Yapısı ve Durdurma Kriteri PSO da kullanılacak lacak olan tasarım m bileşenleri enleri yani dört d kapasite ve dört d dirençten oluşan sekiz ayrık k elemanın n değerleri erleri parçac acığın n boyutunu oluşturmaktad turmaktadır. r. Kodlama sistemi = a x 00 x 0^a ohm 2= b x 00 x 0^b ohm 3= c x 00 x 0^c ohm 4= d x 00 x 0^d ohm = e x 00 x 0^e pf 2= f x 00 x 0^f pf 3= g x 00 x 0^g pf 4= h x 00 x 0^h pf Başlang langıç populasyon matrisinin boyutu : 0x6 Parçac acık k vektör r bilgisi : x = [a,[ a, b, b, c, c, d, d, e, e, f, f, g, g, h, h] Sınırlandırma rma : 0. a, b, c, d, e, f, g, h 0.82 2 a, b, c, d, e, f, g, h 4 c =c 2 =.7, w= 0.99 Durdurma Kriteri : Toplam Hata < 0.0009

gbest değerleri

PSO sonuçlar ları (kω) 2 (kω) (nf) 2 (nf) 3 (kω) 4 (kω) 3 (nf) 4 (nf) Δw ΔQ Toplam hata İdeal değerler 4.43 4.849 8.25 56.444.09.023 87.635 02.33 5.9527*0-4.2*0-3 0.00088 E2 değerleri 4.58 (3.9+0.68) 4.7 8.2 56. (+0.) 87.6 (82+5.6) 02.2 (00+2.2) 0.035 0.008 0.0076

PSO ile bulunan ve değerleri kullanılarak tasarlanan devrenin PSPIE sonucu Buna göre W spice = 2*π*.6066K=0.089 k rad/sn olarak bulunur.

2. Dereceden Durum De 2. Dereceden Durum Değişkenli Al kenli Alçak ak Ge Geçiren Aktif Filtre iren Aktif Filtre 6 5 2 3 4 0 * 6 3 2 5 4 4 3 2 3 ) ( ) ( Q

ω 0 = ω c = 0k rad/sn (f = 0k rad/sn (f 0 =0000/(2* =0000/(2*π)=59.55 Hz.) )=59.55 Hz.) Q= 0.707 (Dalgalanmay Q= 0.707 (Dalgalanmayı azaltmak) azaltmak) Tasarım Kriteri Q Q Error 5 0. 0.5 0 0 Q Q Error F c c 6 3 2 5 4 4 3 2 3 6 5 2 3 4 ) ( ) ( 0.5 * 0.5 ) (

PSO Tabanlı Tasarım Amaç,, tasarım m kriterlerinin programa tanıtılarak, istenen sınırlar s içerisinde i devredeki kapasite ve direnç değerlerinin erlerinin PSO algoritması tarafından bulunmasıdır Algoritma sonuç olarak analog devrenin içindeki indeki kapasite ve dirençlerin değerlerini erlerini ve minimum hata değerlerini erlerini (köşe( e frekansı hatası,, kalite faktörü hatası,, toplam hata) vermektedir.

Parçac acık k Yapısı ve Durdurma Kriteri PSO da kullanılacak lacak olan tasarım m bileşenleri enleri yani iki kapasite ve altı dirençten oluşan sekiz ayrık k elemanın n değerleri erleri parçac acığın n boyutunu oluşturmaktad turmaktadır. r. Kodlama sistemi = a x 00 x 0^a ohm 2= b x 00 x 0^b ohm 3= c x 00 x 0^c ohm 4= d x 00 x 0^d ohm 5= e x 00 x 0^e ohm 6= f x 00 x 0^f ohm = g x 00 x 0^g pf 2= h x 00 x 0^h pf Başlang langıç populasyon matrisinin boyutu : 0x6 Parçac acık k vektör r bilgisi : x = [a,[ a, b, b, c, c, d, d, e, e, f, f, g, g, h, h] Sınırlandırma rma : 0. a, b, c, d, e, f, g, h 0.97 2 a, b, c, d, e, f, g, h 4 c =c 2 =.7, w= 0.99 Durdurma Kriteri : F(Error) < 5x0-0, x0-0

F Error gbest Gbest değerleri Gbest değeri

onventional Ideal NP PSO (F error < 5*0-0 ) Ideal NP (E24) PSO (F error < *0-9 ) Ideal NP (E96) (Ω) 4000 420 0090 0000 0033 0200 2 (Ω) 656 690 603 650 8582.7 8660 3 (Ω) 4000 420 306 300 4999 4700 4 (Ω) 4000 420 2270 22000 86390 87000 5 (Ω) 4000 420 040.6 039 088.7 30 6 (Ω) 4000 420 3884.5 3900 298.6 2940 (nf) 25 25.5 469.93 470 469.94 464 2 (nf) 25 25.5 36.932 37 8.462 82.5 Δw 0 0.0482 5.778*0-0 4.0820*0-4.0823*0-9.4573*0-4 ΔQ 0 0.0027 0 3.2386*0-4.248*0-0 4.7595*0-4 F Error 0 0.0254 2.8589*0-0 3.6603*0-4 6.0354*0-0 3.084*0-4

PSO ile bulunan E24 serisine uygun ve değerleri kullanılarak tasarlanan devrenin PSPIE sonucu Buna göre Wspice= 2*π*.5978K=0.034 k rad/sn olarak bulunur.

PSO ile bulunan E96 serisine uygun ve değerleri kullanılarak tasarlanan devrenin PSPIE sonucu Buna göre W spice = 2*π*.5948K=0.05 k rad/sn olarak bulunur.

[].A. oello oello, E.H.N. Luna,, A.H.N. Aguirre.. : Use of Particle Swarm Optimization to Design ombinational Logic ircuits. LNS, vol.. 2606, pages 398-- --409. Springer-Verlag, 2003. [2] Moore,, P. and Venayagamoorthy, G. K.: Evolving ombinational Logic ircuits Using a Hybrid Quantum Evolution and Particle Swarm Inspired Algorithm. NASA/DoD onf.. on Evolvable Hardware, Washington D, USA, June/July July 2005,, 97-02. [3] Moore,, P. W. and Venayagamoorthy, G. K. (2006( 2006): Evolving Digital ircuits Using Particle Swarm, Optimization and Differential Evolution. International Journal of Neural Systems 6.3, 63-77 77 [4] P. Tawdross and A. König: K Investigation of Particle Swarm Optimization for Dynamic econfiguration of Field-Programmable Analog ircuits.. In Proc.. of 5th onf.. on Hybrid Intelligent Systems HIS 05, io de Janeiro, Brazil, 6-9 Nov., pp.. 259-264, 264, 2005. [5] P. Tawdross and A. König: K Particle Swarm Optimization for econfigurable Sensor Electronics ase Study: : 3 Bit Flash AD. In 4th IEEE Int.. Workshop on Intelligent Solutions in Embedded Systems (WISES '06), pp.. 7-26, 26, June 30, Vienna University of Technology, Vienna, Austria, 2006. [6] Al-Othman Othman,, A. K and Abdelhamid, Tamer H. (2008) : Elimination of harmonics in multilevel inverters with non-equal D sources using PSO. Power Electronics and Motion ontrol onference, 2008. EPE-PEM 2008. 3th -3 Sept. 2008 Page(s):606-63 [7] Ulker S. (2008): Particle Swarm Optimization Applications to Microwave ircuits. Microwave and Optical Technology Letters Vol:50 No:5. May 2008 [8] Mandal S. K.,Sural S. And Patra A. (2008): ANN and PSO based Synthesis of On-hip Spiral Inductors for F Is.. IEEE Transactions on omputer-aided Design of Integrated ircuits and Systems, Vol:27 No: Jan. 2008 [9] Der O., Vural.A., YıldY ldırım m T. (2008) "Parçac acık k SürüS Optimizasyonu Tabanlı Evirici Tasarımı " ELEO2008, pp:497 :497-500,Bursa, 26-30 Kasım 2008 [0] Vural.A., Der O., Yildirim T. (2009)"Particle swarm optimization based inverter design considering transient performance" Digital Signal Processing, Publisher: Elsevier,, article in press, doi:0.06/j. :0.06/j.dsp.2009.0.022 [] Vural.A., Yildirim T.(200) "omponent Value Selection for analog Active Filter Using Particle Swarm Optimization " The 2nd International onference on omputer and Automation Engineering (IAE 200) Vol., pp:25 :25-28, 28,Singapore, 26-28 28 February 200.