2009
informatika
Kaotikus Chua áramkörök áramköri realizációjának genetikus algoritmussal segített tervezése
Témavezető:
Dr. Cserey György
Dr. Cserey György
Összefoglaló
Az elektronikai áramkörök automatizált tervezése az elmúlt évtizedekben egyre jelentősebb szerepet kap. Kivételes gyorsasággal növekvő cégek, mint pl. a Cadence, Synopsys és Metor Graphics létezésükkel bizonyítják ezt a technológiai forradalmat. Az integrált áramköri gyártásban kimagasló szerepet játszó cégek napjainkban egyre nagyobb fontosságot tulajdonítanak az analóg áramkörtervezés automatizálásának.
Az analóg áramkörtervezés izgalmas és érdekes területe a nemlineáris áramkörök tervezése. Számos olyan tulajdonsága van ezeknek az áramköröknek, melyek nem, vagy csak részben vizsgáltak. Ilyen jelenségek a bifurkáció, fraktálok és káosz. A kaotikus áramkörök egyik legjobban tanulmányozott esete, Chua kaotikus áramköre, mely sok szempontból figyelemreméltó tulajdonságokkal rendelkezik.
Az általunk alkalmazott módszer egy gyorsabb és megbízhatóbb eljárást ad kaotikus Chua áramkörök tervezéséhez, mint az ezt megelőző eredmények. Áttekintve az irodalmat, eddig nagyságrendileg összesen egy tucat áramköri megvalósítás készült, melyek többsége szabadalommal védett, és jelentős mérnöki tervezői munkát takar. Az általunk megvalósított automatizált tervező rendszer a Chua áramkörben található nemlineáris ellenállás áramköri realizációját segíti. Egy megadott egyszerű áramkörből és ebben alkalmazott áramköri alkatrész halmazból kiindulva módosítja az áramkört, amíg egy megadott karakterisztikát nem mutat. Az áramkör változtatása alapvetően ellenállások hozzáadásával, elvételével és azok értékeinek módosításával történik. Az áramkörök tesztelése és kiértékelése SPICE szoftver segítségével valósult meg.
A rendszerrel néhány óra alatt akár több, mint egy tucat új áramkört lehet tervezni. Képes kezelni a megvásárolható alkatrészek (pl. műveleti erősítők) modelljeit, így valóságban megépíthető áramköröket kapunk, melyek közül egyet meg is építettünk. Eljárásunk remélhetőleg a jövőben további más olyan analóg, nemlineáris áramkörök tervezését is segítheti, melyek megtervezéséhez igen jelentős mérnöki munka szükséges.
Az analóg áramkörtervezés izgalmas és érdekes területe a nemlineáris áramkörök tervezése. Számos olyan tulajdonsága van ezeknek az áramköröknek, melyek nem, vagy csak részben vizsgáltak. Ilyen jelenségek a bifurkáció, fraktálok és káosz. A kaotikus áramkörök egyik legjobban tanulmányozott esete, Chua kaotikus áramköre, mely sok szempontból figyelemreméltó tulajdonságokkal rendelkezik.
Az általunk alkalmazott módszer egy gyorsabb és megbízhatóbb eljárást ad kaotikus Chua áramkörök tervezéséhez, mint az ezt megelőző eredmények. Áttekintve az irodalmat, eddig nagyságrendileg összesen egy tucat áramköri megvalósítás készült, melyek többsége szabadalommal védett, és jelentős mérnöki tervezői munkát takar. Az általunk megvalósított automatizált tervező rendszer a Chua áramkörben található nemlineáris ellenállás áramköri realizációját segíti. Egy megadott egyszerű áramkörből és ebben alkalmazott áramköri alkatrész halmazból kiindulva módosítja az áramkört, amíg egy megadott karakterisztikát nem mutat. Az áramkör változtatása alapvetően ellenállások hozzáadásával, elvételével és azok értékeinek módosításával történik. Az áramkörök tesztelése és kiértékelése SPICE szoftver segítségével valósult meg.
A rendszerrel néhány óra alatt akár több, mint egy tucat új áramkört lehet tervezni. Képes kezelni a megvásárolható alkatrészek (pl. műveleti erősítők) modelljeit, így valóságban megépíthető áramköröket kapunk, melyek közül egyet meg is építettünk. Eljárásunk remélhetőleg a jövőben további más olyan analóg, nemlineáris áramkörök tervezését is segítheti, melyek megtervezéséhez igen jelentős mérnöki munka szükséges.
Dr. Cserey György