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《哈尔滨工业大学》 2010年
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基于遗传算法的模拟电路优化设计方法研究

于健海  
【摘要】:作为可进化硬件(Evolvable Hardware,EHW)的主要分支,电路进化设计已经成为国际性的研究热点。对于数字电路而言人们可以利用基于硬件描述语言的逻辑综合工具对其进行快速可靠的综合,可模拟电路仍然需要专家进行手工设计完成。所以对模拟电路进行自动化设计已成为电路设计中迫切需要解决的问题。而模拟电路参数优化设计是现阶段模拟电路设计的主要难题和更现实的任务。 本文在系统地研究了模拟电路进化设计的基本理论、关键技术和研究现状的基础上,探讨了优化理论、优化算法。从阻容元件组成的电路入手,并扩展到较为复杂的CMOS模拟电路,对模拟电路的进化设计、参数优化从理论和实验进行了探索。 通过对遗传算法进行了深入地分析,并与其它优化算法、优化技术进行了比较,确立了遗传算法为本论文研究方法的主要解决手段。在考虑了种群多样性的基础上,对遗传参数进行了指数型调整。通过对数学函数的仿真,验证了改进后的遗传算法可以解决全局优化问题,加快收敛速度。 通过对阻容滤波器单元电路进行参数调整,验证了遗传算法对模拟电路优化设计的有效性。通过对其结构进化研究,说明了进化后生成的结构和经典结构的相似性。分析了模拟电路结构调整固有的缺陷和对电路进化设计带来的困难,结合模拟电路发展方向和实际设计中的难点,确立了本文采用结构固定优化电路参数的主要研究方法。 基于上述理论的研究,对运算放大器进行了优化设计。针对具体电路的进化效果,对遗传参数进行了指数型自适应调整;把模拟电路手工设计经验和改进的遗传算法相结合,通过经验约束了编码方案的搜索空间,简化了编码长度;针对CMOS运算放大器电路中的性能指标繁多且相互制约的特点,对适应度函数进行了分段线形调整,根据不同性能指标的要求,在相同结构下,完成了不同用途的运算放大器的优化设计。基于Hspice仿真结果,实现了对CMOS模拟运算放大器参数优化设计。给出了优化后运算放大器的性能指标、参数和仿真结果,并与其他方法优化出的相同结构运算放大器进行了比较,说明了本方法的有效性和优越性。 针对带隙基准源电路,根据各性能指标要求的差异,运用了以次要目标作为边界约束条件的方法,对其进行了优化设计。根据电路优化的效果,在运用改进的遗传算法基础上,采用了“先粗调,再细调”的二次优化方法,并对优化效果进行了比较。以温度系数为主要目标,完成了曲率校正带隙基准源的优化设计,给出了优化后的参数,仿真结果,并与业界其它的曲率校正带隙基准源进行比较,验证了该方法的有效性和优越性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN710

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵曙光,杨万海;基于典型结构的电路自适应进化设计新方法[J];电路与系统学报;2003年02期
2 唐守龙;郑维山;吴建辉;;一种新的CMOS混频器电路优化设计方法[J];电路与系统学报;2008年02期
3 朱明程,温粤;FPGA动态可重构数字电路容错系统的研究[J];东南大学学报(自然科学版);2000年04期
4 赵曙光,刘贵喜,王军宁,杨万海;基于自适应遗传算法的模拟电路自动设计方法[J];电子学报;2004年04期
5 金力;刘桥;冯杰;;基于自适应遗传算法的CMOS运算放大器的优化设计[J];湖北大学学报(自然科学版);2006年03期
6 李兴仁,洪志良,武洁,易婷,唐璞山;FDAADS系统中模拟CMOS单元电路的自动综合[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年07期
7 易婷,洪志良;深亚微米CMOS运算放大器的综合[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年12期
8 迮德东,易婷,方杰,洪志良;一种全差分的高速CMOS运算跨导放大器(OTA)的优化设计[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年12期
9 金力;刘桥;;基于自适应遗传算法的运放的电路级综合[J];西华大学学报(自然科学版);2006年02期
10 李杰;黄士坦;;可进化硬件的动态进化[J];武汉大学学报(工学版);2008年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔慧芳;王经维;;线性调节器加权矩阵的工程实用逆推算法[J];安徽工学院学报;1990年01期
2 朱中稳;陈建明;;FA型保温补贴的计算机辅助设计[J];安徽工学院学报;1991年02期
3 方潜生;硬件进化(EHW)的研究与进展[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
4 高佩珠,张伏波;快速设计IR数字滤波器[J];安徽师大学报(自然科学版);1998年01期
5 覃兆宇;刘必晨;兰才伦;唐敏;;光传输链路高速自动增益控制研究[J];半导体光电;2011年01期
6 林峰;刘影;陈漫;;电液比例阀在车辆换档离合器缓冲控制中的应用[J];兵工学报;2006年05期
7 黄远智,王恩志,孙役,邓旭东;非线性规划理论在裂隙岩体渗流反馈分析中的应用研究[J];北京大学学报(自然科学版);2000年05期
8 陈葛松;;微机型距离保护的数字滤波与算法[J];北京农业工程大学学报;1992年01期
9 刘向群,王宏霞;航空钐钴永磁直流电动机的电磁设计与优化设计[J];北京航空航天大学学报;1995年01期
10 苏铮,吕砚山,王怡德;等离子、反应离子刻蚀机自动匹配网络的研究[J];北京化工学院学报(自然科学版);1990年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 闫佳;陈雪波;王莉;;虚拟企业伙伴选择过程以及方法研究[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
2 龚健;杨孟飞;;可编程逻辑器件上实现可进化硬件的容错原理分析[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
3 姚迪;胡毅;;天源滤波网络仿真分析[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
4 尚丽娜;高广春;;动态重构两种模式的分析与对比[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
5 杨志勇;朱鲜芙;;L波段悬置带线压控振荡器[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年
6 喻志远;;高速半导体激光二极管的微波等效电路模拟[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年
7 程书田;梁昌洪;;微波宽带直流偏置电路的分析设计[A];1997年全国微波会议论文集(上册)[C];1997年
8 苏涛;梁昌洪;;多路耦合器匹配网络优化设计[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
9 杨安良;;气象探测系统的电磁干扰来源和防范措施[A];第26届中国气象学会年会第三届气象综合探测技术研讨会分会场论文集[C];2009年
10 王青;;应用最优化方法确定边坡临界滑面位移[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王晓东;双机架紧凑式炉卷轧机模型自适应优化控制[D];昆明理工大学;2008年
3 李林杰;生态高值农业技术创新模式研究[D];湖南农业大学;2010年
4 张明明;面向量子可逆逻辑自动综合的多目标进化算法研究[D];东华大学;2010年
5 孔阳;一种适用于地震勘探仪器的低运算量数字滤波器的设计与研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 卢泉;基于机器视觉的特殊管道静态参数高精度测量技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 李蕾;UHF RFID单芯片读写器关键技术研究与设计[D];天津大学;2010年
8 汤仪平;间歇式染色过程织物色泽软测量系统研究[D];华侨大学;2011年
9 袁臣虎;开关电源DC/DC变换器电路参数及新拓扑研究[D];天津大学;2012年
10 梁勋国;六辊冷连轧机板形控制模型优化的研究[D];东北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 盛桂颖;二次规划的若干算法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 刘旭旺;全局优化理论几种算法的改进与研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 徐向峰;7DOF空间机器人遥操作控制算法研究[D];河南工业大学;2010年
4 闫思柱;可重构嵌入式系统软硬件划分及任务调度算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 刘东伟;一类DC规划的全局优化算法[D];长春工业大学;2010年
6 郭倩;宽带接收机前端射频电路设计[D];北京交通大学;2010年
7 曹毅;光网络中的EDFA研究[D];北京交通大学;2011年
8 李果;高原环境下电流互感器电磁分析研究及其结构改进[D];昆明理工大学;2010年
9 王伟萍;复杂开关型谐振变换器动态建模方法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
10 刘大庆;LLC谐振型开关变换器特性及其参数优化设计方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 武金瑛,王希诚;一种基于能量准则的结构遗传设计方法[J];大连理工大学学报;2001年05期
2 赵曙光,杨万海,刘贵喜;基于进化的电路自动设计方法[J];电路与系统学报;2002年01期
3 朱臻,王涛,易婷,何捷,洪志良;一种用于高速A/D转换器的全差分、低功耗CMOS运算跨导放大器(OTA)[J];复旦学报(自然科学版);2001年01期
4 李兴仁,洪志良,武洁,易婷,唐璞山;FDAADS系统中模拟CMOS单元电路的自动综合[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年07期
5 易婷,洪志良;深亚微米CMOS运算放大器的综合[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年12期
6 赵曙光,杨万海;基于函数级FPGA原型的硬件内部进化[J];计算机学报;2002年06期
7 赵曙光,杨万海;一种用于演化硬件的染色体编码新方法[J];西安电子科技大学学报;2000年06期
8 唐守龙,罗岚,陆生礼;MOSFET输出阻抗对混频器线性度影响分析[J];应用科学学报;2005年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周世官;张云;;基于进化神经网络的模拟电路故障诊断[J];计算机测量与控制;2007年08期
2 王海峰,张健;遗传算法及其在渔饲料配方中的应用[J];上海水产大学学报;2004年04期
3 陈龙;于盛林;;遗传神经网络在模拟电路故障诊断中的应用[J];计算机仿真;2007年09期
4 殷时蓉;陈光;谢永乐;;基于遗传算法的模拟电路故障诊断激励优化[J];测控技术;2007年06期
5 肖晗;杨珂;张晓明;解光军;;基于遗传算法的模拟电路多目标设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2008年07期
6 刘刚,李言俊,李峰;模拟电路故障诊断参数估计及其遗传优化[J];电光与控制;1998年04期
7 金瑜;陈光;边海龙;;基于移民算子遗传BP神经网络的模拟电路故障诊断[J];电子测量与仪器学报;2007年01期
8 于春霞;;改进神经网络在模拟电路故障诊断中的应用[J];计算机仿真;2011年06期
9 王宁,郭立,金大胜,朱嘉;遗传算法在多传感器多目标静态数据关联中的应用[J];数据采集与处理;1999年01期
10 李智军,吕恬生;遗传算法在自主移动机器人局部路径规划中的应用[J];机械设计;2000年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姜楠;张春森;;遗传算法在图像模板匹配中的应用[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
2 刘辙;彭亮;崔广才;吴学礼;;混合遗传算法在车间调度中的应用[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
3 殷时蓉;陈光;;基于遗传算法的模拟电路频率响应故障诊断[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
4 何奉道;梁向阳;;基于遗传算法的机车周转图优化编制方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
5 李平;贾利民;;遗传算法在列车运行调整中的应用研究[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
6 刘慧宝;石中锁;;基于遗传算法的PID控制器实现与仿真[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
7 李莉;潘丰;;基于遗传算法的多目标进化算法综述[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
8 杜延春;李贻斌;王桂月;;基于遗传算法的对角回归神经网络[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
9 韩荣苍;杨峰;聂在平;周海京;;基于遗传算法的基站天线赋形波束综合[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第一册)[C];2006年
10 崔桂梅;任欢欢;;基于遗传算法的PID参数优化[A];全国冶金自动化信息网2010年年会论文集[C];2010年
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1 林京;《神经网络和遗传算法在水科学领域的应用》将面市[N];中国水利报;2002年
2 程爱娟;旅行推销员问题(TSP)的人工智能解法及其应用[N];新疆科技报(汉);2001年
3 中国科技大学计算机系 邢方亮;计算智能百花齐放[N];计算机世界;2003年
4 包家庆;IDS五大发展趋势[N];网络世界;2002年
5 成都 青化;LED阵列和模拟电路不要共用电源[N];电子报;2007年
6 本报记者 段佳;提高未来智能电网自愈能力[N];大众科技报;2009年
7 郭明波;来自蝙蝠的启发[N];北京科技报;2001年
8 四川机电技术学校 董维;EWB在《模拟电路》《数字电路》教学中的应用[N];电子报;2007年
9 徐岩 编译;LED阵列的电源不能与模拟电路共用[N];电子报;2010年
10 易水;IT新词集锦[N];计算机世界;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于健海;基于遗传算法的模拟电路优化设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 汤可宗;遗传算法与粒子群优化算法的改进及应用研究[D];南京理工大学;2011年
3 袁丽华;基于物种进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 杨寿海;基于遗传算法的多目标智能辐射屏蔽方法研究[D];华北电力大学;2012年
5 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
6 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
8 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
9 周明;高新技术产业投资环境系统研究[D];西北工业大学;2006年
10 李军华;基于知识和多种群进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
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1 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
2 孙晓丽;基于遗传算法的既有线平面及纵断面整正优化设计[D];中南大学;2010年
3 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
4 郭佳;基于遗传算法的认知无线网络资源分配技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
6 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
7 段杨;遗传算法的若干改进及其在支持向量机中的应用研究[D];南京邮电大学;2012年
8 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
9 杨丽;基于遗传算法的文本聚类研究[D];南京航空航天大学;2009年
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