769 research outputs found

    An automated design methodology of RF circuits by using Pareto-optimal fronts of EMsimulated inductors

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    A new design methodology for radiofrequency circuits is presented that includes electromagnetic (EM) simulation of the inductors into the optimization flow. This is achieved by previously generating the Pareto-optimal front (POF) of the inductors using EM simulation. Inductors are selected from the Pareto front and their S-parameter matrix is included in the circuit netlist that is simulated using an RF simulator. Generating the EM-simulated POF of inductors is computationally expensive, but once generated, it can be used for any circuit design. The methodology is illustrated both for a singleobjective and a multiobjective optimization of a low noise amplifierMinisterio de Economía y Competitividad TEC2013-45638-C3-3-R, TEC2013-40430-RJunta de Andalucía PIC12-TIC-1481Consejo Superior de Investigaciones Científicas 201350E05

    Ready-to-Fabricate RF Circuit Synthesis Using a Layout- and Variability-Aware Optimization-Based Methodology

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    In this paper, physical implementations and measurement results are presented for several Voltage Controlled Oscillators that were designed using a fully-automated, layout- and variability-aware optimization-based methodology. The methodology uses a highly accurate model, based on machine-learning techniques, to characterize inductors, and a multi-objective optimization algorithm to achieve a Pareto-optimal front containing optimal circuit designs offering different performance trade-offs. The final outcome of the proposed methodology is a set of design solutions (with their GDSII description available and ready-to-fabricate) that need no further designer intervention. Two key elements of the proposed methodology are the use of an optimization algorithm linked to an off-the-shelf simulator and an inductor model that yield EM-like accuracy but with much shorter evaluation times. Furthermore, the methodology guarantees the same high level of robustness against layout parasitics and variability that an expert designer would achieve with the verification tools at his/her disposal. The methodology is technology-independent and can be used for the design of radio frequency circuits. The results are validated with experimental measurements on a physical prototype

    Parametric macromodeling of integrated inductors for RF circuit design

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    Nowadays, parametric macromodeling techniques are widely used to describe electromagnetic structures. In this contribution, the application of such parametric macromodeling techniques to the design of integrated inductors and radio-frequency circuit design is investigated. In order to allow such different operations, a new modeling methodology is proposed, which improves the modeling accuracy when compared to former techniques. The new methodology is tailored to the unique characteristics of the devices under study. The obtained parametric macromodel is then used in a synthesis methodology and in the design of a voltage controlled oscillator in a 0.35-μm CMOS technologyMinisterio de Economía y Competitividad TEC2013-45638-C3- 3-RJunta de Andalucía P12-TIC-148

    Full Analytical Topology-Device Selection and Multi-objective Optimization of a 27 kVA Aircraft Inverter

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    Continuous twin screw granulation : robustness of lactose/MCC-based formulations

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    In recent years, significant progress has been made in the field of continuous twin screw granulation. However, only limited knowledge is currently available on the impact of active pharmaceutical ingredient (API) properties on granule quality and processability. In this study, the response behavior of four formulations containing APIs (5–10% drug load) with diverse characteristics was compared to the behavior of the corresponding placebo formulation consisting of lactose, microcrystalline cellulose (MCC) and hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). API selection was based on extensive material characterization, combining conventional testing with in silico descriptors. For each formulation, a design of experiments was set up, evaluating the impact of liquid to solid (L/S) ratio and screw speed. Response ranges, response behavior and processability of each of the four formulations proved very similar to the placebo formulation when an appropriate center point L/S ratio was chosen. Hence, this robust placebo formulation could prove useful by decreasing drug product development time and consequently providing patients with a faster access to innovative medicine. Additionally, APIs with similar properties exhibited highly comparable response behavior at similar L/S ratios, indicating the potential use of surrogate APIs in novel drug product development

    A Multi-objective Simulation Based Tool: Application to the Design of High Performance LC-VCOs

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    Part 16: Optimization Techniques in EnergyInternational audienceThe continuing size reduction of electronic devices imposes design challenges to optimize the performances of modern electronic systems, such as: wireless services, telecom and mobile computing. Fortunately, those design challenges can be overcome thanks to the development of Electronic Design Automation (EDA) tools. In the analog, mixed signal and radio-frequency (AMS/RF) domains, circuit optimization tools have demonstrated their usefulness in addressing design problems taking into account downscaling technological aspects. Recent advances in EDA have shown that the simulation-based sizing technique is a very interesting solution to the ‘complex’ modelling task in the circuit design optimization problem. In this paper we propose a multi-objective simulation-based optimization tool. A CMOS LC-VCO circuit is presented to show the viability of this tool. The tool is used to generate the Pareto front linking two conflicting objectives, namely the VCO Phase Noise and Power Consumption. The accuracy of the results is checked against HSPICE/RF simulations

    Una aproximación multinivel para el diseño sistemático de circuitos integrados de radiofrecuencia.

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    Tesis reducida por acuerdo de confidencialidad.En un mercado bien establecido como el de las telecomunicaciones, donde se está evolucionando hacia el 5G, se estima que hoy en día haya más de 2 Mil Millones de usuarios de Smartphones. Solo de por sí, este número es asombroso. Pero nada se compara a lo que va a pasar en un futuro muy próximo. El próximo boom tecnológico está directamente conectado con el mercado emergente del internet of things (IoT). Se estima que, en 2020, habrá 20 Mil Millones de dispositivos físicos conectados y comunicando entre sí, lo que equivale a 4 dispositivos físicos por cada persona del planeta. Debido a este boom tecnológico, van a surgir nuevas e interesantes oportunidades de inversión e investigación. De hecho, se estima que en 2020 se van a invertir cerca de 3 Mil Millones de dólares solo en este mercado, un 50% más que en 2017. Todos estos dispositivos IoT tienen que comunicarse inalámbricamente entre sí, algo en lo que los circuitos de radiofrecuencia (RF) son imprescindibles. El problema es que el diseño de circuitos RF en tecnologías nanométricas se está haciendo extraordinariamente difícil debido a su creciente complejidad. Este hecho, combinado con los críticos compromisos entre las prestaciones de estos circuitos, tales como el consumo de energía, el área de chip, la fiabilidad de los chips, etc., provocan una reducción en la productividad en su diseño, algo que supone un problema debido a las estrictas restricciones time-to-market de las empresas. Es posible concluir, por tanto, que uno de los ámbitos en los que es tremendamente importante centrarse hoy en día, es el desarrollo de nuevas metodologías de diseño de circuitos RF que permitan al diseñador obtener circuitos que cumplan con especificaciones muy exigentes en un tiempo razonable. Debido a las complejas relaciones entre prestaciones de los circuitos RF (por ejemplo, ruido de fase frente a consumo de potencia en un oscilador controlado por tensión), es fácil comprender que el diseño de circuitos RF es una tarea extremadamente complicada y debe ser soportada por herramientas de diseño asistido por ordenador (EDA). En un escenario ideal, los diseñadores tendrían una herramienta EDA que podría generar automáticamente un circuito integrado (IC), algo definido en la literatura como un compilador de silicio. Con esta herramienta ideal, el usuario sólo estipularía las especificaciones deseadas para su sistema y la herramienta generaría automáticamente el diseño del IC listo para fabricar (lo que se denomina diseño físico o layout). Sin embargo, para sistemas complejos tales como circuitos RF, dicha herramienta no existe. La tesis que se presenta, se centra exactamente en el desarrollo de nuevas metodologías de diseño capaces de mejorar el estado del arte y acortar la brecha de productividad existente en el diseño de circuitos RF. Por lo tanto, con el fin de establecer una nueva metodología de diseño para sistemas RF, se han de abordar distintos cuellos de botella del diseño RF con el fin de diseñar con éxito dichos circuitos. El diseño de circuitos RF ha seguido tradicionalmente una estrategia basada en ecuaciones analíticas derivadas específicamente para cada circuito y que exige una gran experiencia del diseñador. Esto significa que el diseñador plantea una estrategia para diseñar el circuito manualmente y, tras varias iteraciones, normalmente logra que el circuito cumpla con las especificaciones deseadas. No obstante, conseguir diseños con prestaciones óptimas puede ser muy difícil utilizando esta metodología, ya que el espacio de diseño (o búsqueda) es enorme (decenas de variables de diseño con cientos de combinaciones diferentes). Aunque el diseñador llegue a una solución que cumpla todas las especificaciones, nunca estará seguro de que el diseño al que ha llegado es el mejor (por ejemplo, el que consuma menos energía). Hoy en día, las técnicas basadas en optimización se están utilizando con el objetivo de ayudar al diseñador a encontrar automáticamente zonas óptimas de diseño. El uso de metodologías basadas en optimización intenta superar las limitaciones de metodologías previas mediante el uso de algoritmos que son capaces de realizar una amplia exploración del espacio de diseño para encontrar diseños de prestaciones óptimas. La filosofía de estas metodologías es que el diseñador elige las especificaciones del circuito, selecciona la topología y ejecuta una optimización que devuelve el valor de cada componente del circuito óptimo (por ejemplo, anchos y longitudes de los transistores) de forma automática. Además, mediante el uso de estos algoritmos, la exploración del espacio de diseño permite estudiar los distintos y complejos compromisos entre prestaciones de los circuitos de RF. Sin embargo, la problemática del diseño de RF es mucho más amplia que la selección del tamaño de cada componente. Con el objetivo de conseguir algo similar a un compilador de silicio para circuitos RF, la metodología desarrollada en la tesis, tiene que ser capaz de asegurar un diseño robusto que permita al diseñador tener éxito frente a medidas experimentales, y, además, las optimizaciones tienen que ser elaboradas en tiempos razonables para que se puedan cumplir las estrictas restricciones time-to-market de las empresas. Para conseguir esto, en esta tesis, hay cuatro aspectos clave que son abordados en la metodología: 1. Los inductores integrados todavía son un cuello de botella en circuitos RF. Los parásitos que aparecen a altas frecuencias hacen que las prestaciones de los inductores sean muy difíciles de modelar. Existe, por tanto, la necesidad de desarrollar nuevos modelos más precisos, pero también muy eficientes computacionalmente que puedan ser incluidos en metodologías que usen algoritmos de optimización. 2. Las variaciones de proceso son fenómenos que afectan mucho las tecnologías nanométricas, así que para obtener un diseño robusto es necesario tener en cuenta estas variaciones durante la optimización. 3. En las metodologías de diseño manual, los parásitos de layout normalmente no se tienen en cuenta en una primera fase de diseño. En ese sentido, cuando el diseñador pasa del diseño topológico al diseño físico, puede que su circuito deje de cumplir con las especificaciones. Estas consideraciones físicas del circuito deben ser tenidas en cuenta en las primeras etapas de diseño. Por lo tanto, con el fin de abordar este problema, la metodología desarrollada tiene que tener en cuenta los parásitos de la realización física desde una primera fase de optimización. 4. Una vez se ha desarrollado la capacidad de generar distintos circuitos RF de forma automática utilizando esta metodología (amplificadores de bajo ruido, osciladores controlados por tensión y mezcladores), en la tesis se aborda también la composición de un sistema RF con una aproximación multinivel, donde el proceso empieza por el diseño de los componentes pasivos y termina componiendo distintos circuitos, construyendo un sistema (por ejemplo, un receptor de radiofrecuencia). La tesis aborda los cuatro problemas descritos anteriormente con éxito, y ha avanzado considerablemente en el estado del arte de metodologías de diseño automáticas/sistemáticas para circuitos RF.Premio Extraordinario de Doctorado U

    RF IC performance optimization by synthesizing optimum inductors

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    Even with optimal system design and careful choice of topology for a particular RF application, large amounts of energy are often wasted due to low-quality passives, especially inductors. Inductors have traditionally been difficult to integrate due to their inherent low quality factors and modelling complexity. Furthermore, although many different inductor configurations are available for an RF designer to explore, support for integrated inductors in electronic design automation tools and process design kits has been very limited in the past. In this chapter, a recent advance in technology-aware integrated inductor design is presented, where drawbacks of the integrated inductor design are addressed by introducing an equation-based inductor synthesis algorithm. The intelligent computation technique aims to allow RF designers to optimize integrated inductors, given the inductor center frequency dictated by the device application, and geometry constraints. This does not only lay down a foundation for system-level RF circuit performance optimization, but, because inductors are often the largest parts of an RF system, it also allows for optimal usage of chip real estate
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