Diseño de amplificadores operacionales CMOS usando redes neuronales

El diseño de circuitos integrados analógicos, como los amplificadores operacionales, requiere significativamente más tiempo y esfuerzo que el diseño de circuitos digitales debido a su complejidad y a la falta de automatización en su proceso de desarrollo. Esto crea la necesidad de estrategias que si...

Full description

Autores:
Ferro Durán, Silvana
Muñoz Cufiño, Sergio Andrés
Tipo de recurso:
https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad El Bosque
Repositorio:
Repositorio U. El Bosque
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/14588
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12495/14588
Palabra clave:
Amplificador operacional
Redes neuronales
Cascodo telescópico
Cascodo doblado
Parámetros de desempeño
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Neural networks
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description El diseño de circuitos integrados analógicos, como los amplificadores operacionales, requiere significativamente más tiempo y esfuerzo que el diseño de circuitos digitales debido a su complejidad y a la falta de automatización en su proceso de desarrollo. Esto crea la necesidad de estrategias que simplifiquen y optimicen el diseño de amplificadores, facilitando la selección de múltiples parámetros interdependientes. En este trabajo se propone un enfoque para el diseño de amplificadores operacionales CMOS mediante redes neuronales, aplicándolo a dos topologías específicas: el amplificador operacional cascodo telescópico y el amplificador operacional cascodo doblado. Enmarcado en el área de la microelectrónica, el proyecto culmina con el layout de uno de los diseños generados por la red neuronal para el amplificador cascodo telescópico. Durante el desarrollo, se emplearon tres conjuntos de datos para entrenar la red neuronal, permitiendo comparar el rendimiento al utilizar parámetros de desempeño tanto lineales como logarítmicos. Los resultados muestran que los parámetros lineales ofrecen mejores resultados en términos de menor error, en comparación con los logarítmicos, para métricas como el CMRR, el PSRR y la ganancia.
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Enmarcado en el área de la microelectrónica, el proyecto culmina con el layout de uno de los diseños generados por la red neuronal para el amplificador cascodo telescópico. Durante el desarrollo, se emplearon tres conjuntos de datos para entrenar la red neuronal, permitiendo comparar el rendimiento al utilizar parámetros de desempeño tanto lineales como logarítmicos. Los resultados muestran que los parámetros lineales ofrecen mejores resultados en términos de menor error, en comparación con los logarítmicos, para métricas como el CMRR, el PSRR y la ganancia.Ingeniero ElectrónicoPregradoThe design of analog integrated circuits, such as operational amplifiers, demands significantly more time and effort than digital circuit design due to its complexity and the lack of automation in the development process. This creates a need for strategies that simplify and optimize amplifier design, facilitating the selection of multiple interdependent parameters. This project proposes an approach to designing CMOS operational amplifiers using neural networks, applied to two specific topologies: the telescopic cascodo operational amplifier and the folded cascodo operational amplifier. Framed within the field of microelectronics, the project culminates with the layout of one of the designs generated by the neural network for the telescopic cascodo amplifier. During the development, three datasets were used to train the neural network, allowing for performance comparisons between using linear and logarithmic performance parameters. The results show that linear parameters provide better outcomes in terms of lower error compared to logarithmic parameters, for metrics such as CMRR, PSRR, and gainapplication/pdfAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Acceso abiertohttps://purl.org/coar/access_right/c_abf2http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Amplificador operacionalRedes neuronalesCascodo telescópicoCascodo dobladoParámetros de desempeño621.381Operational amplifierNeural networksTelescopic cascodeFolded cascodePerformance parametersDiseño de amplificadores operacionales CMOS usando redes neuronalesCMOS operational amplifier design using neural networksIngeniería ElectrónicaUniversidad El BosqueFacultad de IngenieríaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa[1] D. Lee, G. Park, J. 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Afacan, “ShortCircuit: An Open-Source ChatGPT Driven Digital Integrated Circuit Front-End Design Automation Tool”, en 2023 30th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS), 2023, pp. 1– 4. doi: 10.1109/ICECS58634.2023.10382808.[5] Sedra, Microelectronic Circuits 7th Edition. Oxford University Press, USA, 2014.[6] D. J. Cabrera y J. A. OLIVEROS, “Aplicación de la Programación Geométrica en el Diseno de Amplificadores Operacionales Integrados en Tecnologa CMOS”, Trabalho de formatura da Universidad Industrial de Santander:[sn], 2006.[7] N. Lourenço, R. Martins, y N. Horta, Automatic Analog IC Sizing and Optimization Constrained with PVT Corners and Layout Effects. Cham: Springer International Publishing, 2017. doi: 10.1007/978-3-319-42037-0.[8] B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits. 2016.[9] V. Terragni, C. Watson, N. Rowe, y N. 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