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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2514| VCO Optimization in CMOS Technology Applying Metaheuristics | |
| Perla Rubi Castañeda | |
| Esteban Tlelo-Cuautle | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| fractional-order chaotic oscillator fractional-order integrator CMOS technology active filter OTA PVT analysis Monte Carlo simulation Voltage-Controlled Oscillator MOSFET Layout ring VCO Optimization phase noise differential evolution particle swarm optimization | |
| Esta tesis se centra en la optimizacion del desempeño de dos topologías de osciladores controlados por voltaje (VCOs) en estructura de anillo, mediante el uso de metaheurísticas. Debido a que los objetivos y restricciones de optimizacion varían de acuerdo a la aplicación en la que el VCO pueda ser usado, se eligió como caso de estudio la optimización de un VCO cuyo propósito es ser adecuado para uso en sistemas de banda ultra amplia (UWB). De acuerdo a las características necesarias para la operación en UWB, se selecciono entonces la maximización de la frecuencia de oscilación como el objetivo a alcanzar, con la restricción de que el VCO opere en el rango de frecuencia de 3.1 a 10.6 GHz, así como que su consumo de potencia y su ruido de fase se encuentre por debajo de los límites establecidos por el diseñador. Para llevar a cabo la optimización del VCO por medio de metaheurísticas primero es necesario identificar tanto los objetivos como las restricciones que el diseño debe cumplir, así como las variables de este que al ser ajustadas a través del algoritmo brindan la posibilidad de alcanzar el desempeño deseado. Las restricciones pueden estar relacionadas a mantener ciertas características de operación dentro de valores predefinidos como aceptables para cada aplicación en particular, por ejemplo que la frecuencia de oscilación se encuentre por encima de cierto valor o que el consumo de potencia del circuito no sobrepase un valor establecido, por otro lado también es importante considerar aquellas restricciones inherentes al diseño del circuito que son necesarias para que este opere adecuadamente, por ejemplo que ambos transistores en un par diferencial tengan las mismas dimensiones entre sí y que ambos funcionen en determinada región de operación. Una vez identificados todos estos detalles, es necesario adaptar el algoritmo para resolver el problema de optimización especifico que se define a través de los objetivos y restricciones ya identificados. Como parte del proceso de optimización el algoritmo genera de manera aleatoria un conjunto de valores de las variables de diseño y los sustituye en el circuito, realiza las simulaciones correspondientes y evalúa la función objetivo y las restricciones, este proceso es repetido durante una cantidad definida de iteraciones. Como resultado de este proceso, el algoritmo brinda una solución al problema de optimización que, de acuerdo a lo codificado en este, es la mejor. This thesis focuses on the performance optimization of two ring voltage controlled oscillators (ring VCOs) topologies, through the use of metaheuristics. Since the optimization objectives and constraints vary according to the application in which the VCO is meant to be used, thus the optimization of a VCO whose purpose is to be suitable for use in ultra-wide band (UWB) systems is selected herein as a case study. According to the requirements necessary for UWB operation, the maximization of the oscillation frequency is then selected as the objective, with the restriction that the VCO must operate within the frequency tuning range of 3.1 to 10.6 GHz, as well as that its power consumption and phase noise are below the limits established by the designer. To carry out the optimization of a VCO through metaheuristics, firstly it is necessary to identify both the objectives and restrictions that the design must meet, as well as the design variables that when adjusted through the algorithm, provide the possibility of achieving the desired performance. The restrictions may be related to maintaining certain characteristics within predefined values that are acceptable for each particular application, i.e. the oscillation frequency having to be above a certain value or the power consumption of the circuit not exceeding a fixed value. On the other hand, it is also important to consider those restrictions inherent to the design of the circuit that are necessary for it to operate properly, i.e. that both transistors in a differential pair have the same dimensions or work in a given operation region, etc. Once all these details are identified, it is necessary to modify the algorithm to solve the specific optimization problem that is defined through the objectives and constraints already identified. As part of the optimization process, the algorithm randomly generates a set of values of the design variables and replaces them in the circuit, performs the corresponding simulations and evaluates the objective function and the restrictions, this process is repeated for a defined amount of iterations. As a result of this process, the algorithm provides a solution to the optimization problem that, according to what is coded in it, is the best. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2023-01 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Castaneda Aviña, P. R., (2023), VCO Optimization in CMOS Technology Applying Metaheuristics, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Electrónica |
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