Uma Ferramenta Para A Automação Do Projeto De Um Amplificador Diferencial Usando TÉcnicas De Inteligência Artificial

Lucas Compassi Severo, Alessandro Girardi

Resumo


Introdução: Síntese automática de circuitos integrados analógicos pode ser muito usada em projetos de microeletrônica, pois ela provê uma eficiente busca para as variáveis do circuito dentre um conjunto de características de projeto, de forma a fazer este o mais eficiente possível. Inúmeros trabalhos têm sido feitos neste tema, visando o desenvolvimento de ferramentas para reduzir o consumo de tempo no desempenho de tarefas e em pesquisas complexas em espaços altamente não-lineares. Desta forma este trabalho propõe uma ferramenta para a automação do projeto de circuitos integrados analógicos em nível de circuito, usando para isso técnicas de otimização não-linear (algoritmos genéticos e Simulated annealing) e análise elétrica do circuito obtida através de um simulador elétrico externo. A simulação elétrica utiliza o modelo ACM com parâmetros da tecnologia AMS 0.35µm. Material e Métodos: Para dimensionar e otimizar o tamanho dos transistores de um bloco analógico básico está ferramenta usa a metodologia de otimização de uma função do circuito, como, por exemplo, potência dissipada e área de silício consumida. Esta otimização baseia-se em um conjunto de restrições as quais são as especificações requeridas no projeto circuito. Devido ao grande espaço de busca de soluções, são necessárias técnicas de inteligência artificial para encontrar, dentro do espaço de projeto, valores mínimos da função custo que satisfaçam as restrições impostas para o circuito analisado, desta forma foram analisados duas técnicas e otimização: Algoritmo genéticos e Simulated Annealing. As avaliação do circuito é feita por um simulador elétrico externo utilizando o modelo ACM com parâmetros da tecnologia AMS 0.35µm. A utilização do modelo ACM garante a busca em todas as regiões de operação dos transistores MOSFETs. Como exemplo de projeto adotou-se um amplificador diferencial de carga ativa e a potência dissipada como função custo. Este amplificador tem a função básica de amplificar a diferença de tensão entre suas entradas. Como especificações para o amplificador foram utilizadas o ganho para baixas freqüências (AV0), Slew Rate (SR), GBW e a faixa de tensão no modo comum de entrada (ICMR). Como variáveis livres de projeto foi adotado o tamanho dos transistores e o valor da corrente de referência, totalizando assim 7 variáveis livres de projeto. Resultados e Discussão: A otimização com ambos os algoritmos de otimização foi executada utilizando para os algoritmos genéticos três valores de população diferente, sendo os melhores resultados obtidos com uma população de 1000 indivíduos.Uma comparação entre os dois algoritmos de otimização, Algoritmos Genéticos e Simulated Annealing, mostra que os algoritmos genéticos apresentaram melhores resultados, pois efetuou uma melhor otimização na potência dissipada pelo amplificador diferencial, porém com um maior tempo de otimização. Quanto às especificações impostas na otimização os resultados com ambas as metodologias satisfizeram as restrições impostas. Conclusões: Ambas as técnicas de otimização efetuaram a otimização no circuito amplificador diferencial, visando reduzir a potência dissipada, e todas as restrições impostas forma satisfeitas. Os melhores resultados foram obtidos com os algoritmos genéticos, pois efetuaram uma melhor otimização na potência quando comparados com o algoritmo Simulated Annealing. Como trabalhos futuros espera-se testar outras heurísticas de otimização, adicionar outros blocos analógicos básicos e usar um modelo de sensibilidade nas otimizações. Orgão de Fomento: Fapergs

Palavras-chave


Síntese automática, Microeletrônica, Amplificador Diferencial, Simulated Annealing, Algoritmos genéticos

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