Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electronic circuit design by pole and zero distribution optimization via the semi-symbolic transimpedance method

Balik F.

Zeszyty Naukowe Uczelni Jana Wyżykowskiego. Studia z Nauk Technicznych

|

2016

|

Nr 5

9--26

EN

In this work a new method of linear circuit design in frequency domain by poles (zeros) distribution optimization is presented. The method, which uses the relationship between poles and appropriate sums of circuit time-constants, does not need the poles determination explicitly. New relationships, allowing us to calculate the time-constants matrix for circuits having capacitors and inductors as reactive elements, have been derived. Thanks to this, the elements of this matrix can be counted in a uniform manner by the transimpedance method. In the first stage of the method the criterion function is generated in semi-symbolic form, while in the second stage the optimization process is performed. The optimization loop does not include circuit equations formulation and solution. Thanks to this fact the method proposed appears to be very efficient. The examples of optimal capacitors and inductors chosen in such a way as to reach the required transfer characteristics have also been included.

PL

W artykule została przedstawiona nowa metoda projektowania elektronicznych układów liniowych w dziedzinie częstotliwości poprzez optymalizację rozkładu biegunów i zer. Metoda, w której wykorzystano związek pomiędzy biegunami (zerami) a stałymi czasowymi obwodu nie wymaga wyznaczania biegunów explicite. W pracy zostały wyprowadzone nowe zależności pozwalające na wyznaczenie macierzy stałych czasowych układu zawierającego zarówno kondensatory jak i cewki. Dzięki temu elementy tej macierzy są obliczane w jednakowy sposób metodą transimpedancyjną. W pierwszym etapie prezentowanej metody jest wyprowadzana funkcja kryterialna w postaci semisymbolicznej, podczas, gdy w etapie drugim jest przeprowadzany proces optymalizacyjny. Tak więc, pętla optymalizacji nie obejmuje formułowania równań układu i ich rozwiązywania. Dzięki czemu proponowana metoda okazała się bardzo efektywną pod względem wymaganego czasu obliczeń. Zostały załączone przykłady optymalnego doboru pojemności i indukcyjności w taki sposób, aby układy posiadały wymagane charakterystyki częstotliwościowe.

2

Metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych

Balik F.

Prace Naukowe Instytutu Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2012

|

Vol. 87, nr 45

210--210

PL

W opracowaniu przedstawiono metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych. Podano definicję transimpedancji dwuportowej pierwszego i n-tego rzędu. Następnie omówiono podstawowe zależności dotyczące obliczania wrażliwości różniczkowych i wielkoprzyrostowych transimpedancji dwuportowych oraz podano związki transimpedancji z podstawowymi funkcjami układowymi. Pokazano możliwość analitycznego przedstawienia funkcji układowych oraz transimpedancji dwuportowych jako funkcji elementów układu elektronicznego. Znajomość zależności między funkcjami układowymi a transimpedancjami pozwoliła na wykonanie pełnej analizy symbolicznej, jak również symbolicznej analizy wrażliwościowej układów elektronicznych. Opracowano algorytmy analitycznego wyznaczania zarówno funkcji układowych, jak i funkcji wrażliwościowych w postaci ciągu wyrażeń symbolicznych. Zaprezentowano nowe algorytmy symbolicznej analizy wrażliwościowej wielkoprzyrostowej jedno- i wieloparametrycznej. Załączono odpowiednie przykłady. Następnie zaprezentowano semisymboliczną metodę analizy i optymalizacji układów elektronicznych na płaszczyźnie zespolonej, opartą na metodzie rozwarciowych stałych czasowych. Macierz transimpedancyjną wykorzystano w tworzeniu macierzy stałych czasowych, która stanowi podstawę do realizacji algorytmów analizy i optymalizacji. Sformułowano algorytm optymalizacji układów elektronicznych, zawierających zarówno kondensatory, jak i cewki, wykorzystujący metodę rozwarciowych stałych czasowych. Działanie algorytmów zilustrowano przykładami komputerowej symulacji. Wykorzystano właściwości transimpedancji dwuportowej i metodę rozwarciowych stałych czasowych, wyprowadzając podstawowe zależności, umożliwiające wyznaczanie wrażliwości bezwzględnych i względnych pierwszego rzędu biegunów dominujących w postaci symbolicznej. Podano algorytm generujący odpowiedni ciąg wyrażeń symbolicznych, służący do wyznaczania biegunów dominujących oraz ich wrażliwości. Zaprezentowano nową metodę analizy częstotliwościowej układów elektronicznych, opartą na definicji częstotliwościowej, wieloparametrycznej wrażliwości wielkoprzyrostowej (LCS AC). Określono warunki, dla których metoda ta jest efektywniejsza od tradycyjnych metod analizy. Opracowano algorytmy przyspieszania obliczeń, co jest ważne w analizie układów mikroelektronicznych. Opracowano semisymboliczną metodę optymalizacji układów elektronicznych w dziedzinie częstotliwości, wykorzystującą analizę LCS AC. Sformułowano algorytmy poprawy efektywności obliczeniowej tej metody. Wykazano, iż algorytmy te umożliwiają skrócenie całkowitego czasu optymalizacji od kilkunastu do nawet kilkuset razy. Zilustrowano praktyczne zastosowanie podanej metody do projektowania mikrosystemów zawierających oprócz układów scalonych również moduły bierne, gdzie bloki zintegrowane są wprowadzane do systemu optymalizacyjnego w postaci numerycznej, moduły bierne zaś zawierające oprócz opisu modelu elektrycznego również dane technologiczne wprowadzane są w postaci symbolicznej. Podano nową metodę upraszczania wyrażeń analitycznych, opisujących układ elektroniczny wykorzystującą wrażliwości wielkoprzyrostowe zarówno jedno-, jak i wieloparametryczne. Omówiono nową metodę przekształcania symbolicznego zapisu funkcji układowej w postaci sekwencji wyrażeń do postaci rozwiniętej o zmniejszonej liczbie operacji.

EN

In the present study the transimpedance methods were introduced for use in electronic circuit symbolic analysis and optimization. The first – and the n-th order twoport transimpedances as well as their differential properties were defined. Next, basic relationships concerning the calculation of differential and large-change sensitivities of the two-port transimpedances were provided and the relations between the transimpedances and fundamental circuit functions were given. Based on these relationships, it was possible to performed a complete symbolic analysis and symbolic sensitivity analysis. Algorithms for symbolic determination of both the network functions and sensitivity functions in the form of a sequence of symbolic expressions were described. In particular, unique algorithms of both mono- and multiparameter largechange sensitivity symbolic analysis were presented. Some adequate examples were enclosed. Next, a semisymbolic electronic circuit analysis and optimization methods on complex plane were presented. Properties of the transimpedance matrix were used in while creating a time-constant matrix. An algorithm for optimization of electronic circuits based on the method of open-circuit time-constants was formulated for circuits including both capacitances and inductances. The principles of operation of this algorithm were illustrated by appropriate computational examples. Using the properties of the two-port transimpedance and the open-circuit constant methods, basic relationships enabling us to calculate differential and relative sensitivities of dominant poles in symbolic form were derived. Algorithms for generating suitable sequence of symbolic expressions determining dominant poles as well as their sensitivities were formulated. A new method of frequency analysis of electronic circuits based on the definition of large-change multiparameter frequency sensitivity was described (the LCS AC method). Conditions were determined for this method to be more effective than conventional methods of analysis,. Methods for accelerating this analysis were elaborated, which are particularly useful in the analysis of integrated circuits. Next, a new circuit optimization method based on the LCS AC analysis was presented. Algorithms for improving computational efficiency were elaborated. These algorithms were shown to shorten the total time of optimization from dozen to even a few hundred times. In chapter 9, is illustrated practical application the to projecting microsystems apart from the monolithic blocks containing also passive modules embedded insight. The monolithic block data are introduced numerically, while the passive module data in symbolic form include beside the description of electric model also the technological data. Moreover, a new method for simplification of symbolic expressions describing electronic circuits by using the large-change sensitivities both mono- and multiparameter ones, was provided. Chapter 11 is dedicated to the a method of transformation of a sequence of expressions in symbolic form to the transmittance in the developed form of representation.

3

Metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych

Balik F.

Prace Naukowe Instytutu Telekomunikacji i Akustyki Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2012

|

Vol. 87, nr 45

210--210

PL

W opracowaniu przedstawiono metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych. Podano definicję transimpedancji dwuportowej pierwszego i n-tego rzędu. Następnie omówiono podstawowe zależności dotyczące obliczania wrażliwości różniczkowych i wielkoprzyrostowych transimpedancji dwuportowych oraz podano związki transimpedancji z podstawowymi funkcjami układowymi. Pokazano możliwość analitycznego przedstawienia funkcji układowych oraz transimpedancji dwuportowych jako funkcji elementów układu elektronicznego. Znajomość zależności między funkcjami układowymi a transimpedancjami pozwoliła na wykonanie pełnej analizy symbolicznej, jak również symbolicznej analizy wrażliwościowej układów elektronicznych. Opracowano algorytmy analitycznego wyznaczania zarówno funkcji układowych, jak i funkcji wrażliwościowych w postaci ciągu wyrażeń symbolicznych. Zaprezentowano nowe algorytmy symbolicznej analizy wrażliwościowej wielkoprzyrostowej jedno- i wieloparametrycznej. Za- łączono odpowiednie przykłady. Następnie zaprezentowano semisymboliczną metodę analizy i optymalizacji układów elektronicznych na płaszczyźnie zespolonej, opartą na metodzie rozwarciowych stałych czasowych. Macierz transimpedancyjną wykorzystano w tworzeniu macierzy stałych czasowych, która stanowi podstawę do realizacji algorytmów analizy i optymalizacji. Sformułowano algorytm optymalizacji układów elektronicznych, zawierających zarówno kondensatory, jak i cewki, wykorzystujący metodę rozwarciowych stałych czasowych. Działanie algorytmów zilustrowano przykładami komputerowej symulacji. Wykorzystano właściwości transimpedancji dwuportowej i metodę rozwarciowych stałych czasowych, wyprowadzając podstawowe zależności, umożliwiające wyznaczanie wrażliwości bezwzględnych i względnych pierwszego rzędu biegunów dominujących w postaci symbolicznej. Podano algorytm generujący odpowiedni ciąg wyrażeń symbolicznych, słu- żący do wyznaczania biegunów dominujących oraz ich wrażliwości. Zaprezentowano nową metodę analizy częstotliwościowej układów elektronicznych, opartą na definicji częstotliwościowej, wieloparametrycznej wrażliwości wielkoprzyrostowej (LCS AC). Określono warunki, dla których metoda ta jest efektywniejsza od tradycyjnych metod analizy. Opracowano algorytmy przyspieszania obliczeń, co jest ważne w analizie układów mikroelektronicznych. Opracowano semisymboliczną metodę optymalizacji układów elektronicznych w dziedzinie częstotliwo- ści, wykorzystującą analizę LCS AC. Sformułowano algorytmy poprawy efektywności obliczeniowej tej metody. Wykazano, iż algorytmy te umożliwiają skrócenie całkowitego czasu optymalizacji od kilkunastu do nawet kilkuset razy. Zilustrowano praktyczne zastosowanie podanej metody do projektowania mikrosystemów zawierających oprócz układów scalonych również moduły bierne, gdzie bloki zintegrowane są wprowadzane do systemu optymalizacyjnego w postaci numerycznej, moduły bierne zaś zawierające oprócz opisu modelu elektrycznego również dane technologiczne wprowadzane są w postaci symbolicznej. Podano nową metodę upraszczania wyrażeń analitycznych, opisujących układ elektroniczny wykorzystującą wrażliwości wielkoprzyrostowe zarówno jedno-, jak i wieloparametryczne. Omówiono nową metodę przekształcania symbolicznego zapisu funkcji układowej w postaci sekwencji wyrażeń do postaci rozwiniętej o zmniejszonej liczbie operacji.

EN

In the present study the transimpedance methods were introduced for use in electronic circuit symbolic analysis and optimization. The first – and the n-th order twoport transimpedances as well as their differential properties were defined. Next, basic relationships concerning the calculation of differential and large-change sensitivities of the two-port transimpedances were provided and the relations between the transimpedances and fundamental circuit functions were given. Based on these relationships, it was possible to performed a complete symbolic analysis and symbolic sensitivity analysis. Algorithms for symbolic determination of both the network functions and sensitivity functions in the form of a sequence of symbolic expressions were described. In particular, unique algorithms of both mono- and multiparameter largechange sensitivity symbolic analysis were presented. Some adequate examples were enclosed. Next, a semisymbolic electronic circuit analysis and optimization methods on complex plane were presented. Properties of the transimpedance matrix were used in while creating a time-constant matrix. An algorithm for optimization of electronic circuits based on the method of open-circuit time-constants was formulated for circuits including both capacitances and inductances. The principles of operation of this algorithm were illustrated by appropriate computational examples. Using the properties of the two-port transimpedance and the open-circuit constant methods, basic relationships enabling us to calculate differential and relative sensitivities of dominant poles in symbolic form were derived. Algorithms for generating suitable sequence of symbolic expressions determining dominant poles as well as their sensitivities were formulated. A new method of frequency analysis of electronic circuits based on the definition of large-change multiparameter frequency sensitivity was described (the LCS AC method). Conditions were determined for this method to be more effective than conventional methods of analysis,. Methods for accelerating this analysis were elaborated, which are particularly useful in the analysis of integrated circuits. Next, a new circuit optimization method based on the LCS AC analysis was presented. Algorithms for improving computational efficiency were elaborated. These algorithms were shown to shorten the total time of optimization from dozen to even a few hundred times. In chapter 9, is illustrated practical application the to projecting 208 Transimpedance methods in symbolic analysis and optimization of electronics circuits microsystems apart from the monolithic blocks containing also passive modules embedded insight. The monolithic block data are introduced numerically, while the passive module data in symbolic form include beside the description of electric model also the technological data. Moreover, a new method for simplification of symbolic expressions describing electronic circuits by using the large-change sensitivities both mono- and multiparameter ones, was provided. Chapter 11 is dedicated to the a method of transformation of a sequence of expressions in symbolic form to the transmittance in the developed form of representation.

4

Conception of partial specification of logic controller deterministic state machine

Łabiak G.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 1

76-79

PL

Zagadnienie stworzenia deterministycznego opisu zachowania sterownika logicznego (bez konfliktów między tranzycjami) opisanego diagramami statecharts [2, 9] jest zagadnieniem o złożoności problemu spełnialności i jego rozwiązanie poprzez "ręczne" konstrukcje predykatów tranzycji może być dla projektanta bardzo trudne o ile w ogóle możliwe. Referat skupia się na problemie automatycznego doboru predykatów tranzycji w warunkach niepełnej specyfikacji, tak aby maszyna stanów [2, 9] (diagram statechart, rys. 3a) modelowała zachowanie w sposób deterministyczny. W proponowanej metodzie projektant podaje najistotniejsze zdarzenia warunkujące przejścia, a system CAD automatycznie rozwiązuje konflikty tranzycji niepełnej specyfikacji. Podstawową koncepcją automatycznego rozwiązywania konfliktów tranzycji jest utworzenie własnego zestawu wszystkich zmiennych dla każdej tranzycji osobno (podrozdz. 4.1). Nowo utworzone zmienne wyznaczają bazę symbolicznej przestrzeni wektorowej, w której można przestawić wszystkie możliwe predykaty (podrozdz. 4.2). W przestrzeni symbolicznej w łatwy sposób można opisać wyrażeniem logicznym zbiór wszystkich predykatów ortogonalnych oraz zbiory odpaleń wynikające z niepełnej specyfikacji (podrozdz. 4.3). Iloczyn w przestrzeni symbolicznej zbiorów predykatów ortogonalnych i zbiorów odpaleń wyznacza zbiór zestawów ortogonalnych predykatów wynikających z częściowej specyfikacji (podrozdz. 4.4). Wszystkie operacja na zbiorach wykonywane są jako logiczne przekształcenia odpowiednich funkcji charakterystycznych, które efektywnie mogą być implementowane za pomocą binarnych diagramów decyzyjnych [7].

EN

The issue of creating a deterministic behaviour description (without conflicts between transitions) of a logic controller is an issue of computational complexity equal to a classic satisfiability problem. Its solution through by-hand transition predicates construction can be very painstaking and tedious, if possible at all. The paper focuses on automatic transition predicates construction where transition predicates are partially specified by a designer giving only the most essential information necessary to comprehend the controller behaviour. This partial specification causes that a state machine (statechart diagram) is nondeterministic (and hence cannot be technically implemented) and the CAD system task is to transform automatically this partial specification into a corresponding deterministic form.

5

Idea for symbolic iterator in BDD environment

Łabiak G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 7

207-210

EN

In the paper the concept of symbolic iterator has been presented. The iterator has a task to proceed through a set of states symbolically represented by logic function. The whole is implemented in C/C++ language in CUDD BDD package. Every state from the set corresponds to minterm from the function which is subsequently generated by the iterator. Minterm generation consists in searching BDD tree and producing cube terms covering function minterms. Next, for each cube, the iterator algorithm generates full function minterm. Apart from minterm iterator class declaration, in the paper has been also presented a piece of C++ code demonstrating usage of the symbolic.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję iteratora symbolicznego, którego zadaniem jest poruszanie się po zbiorze stanów, symbolicznie zapisanym funkcją logiczną. Całość zaimplementowana jest diagramami BDD z pakietu CUDD, który udostępnia zestaw funkcji i klas w języku C/C++. Zadaniem iteratora jest generowanie mintermów funkcji, co polega na przeglądaniu drzewa BDD funkcji i produkowaniu kostek. Dla każdej kostki algorytm buduje term składający się z brakujących zmiennych, tworząc w ten sposób pełny minterm. W pracy również przedstawiono klasę obiektu iteratora oraz przykładowe wykorzystanie iteratora.