prof. dr inż. Sławomir Kozieł
Publications
Filters
total: 487
Catalog Publications
Year 2002
-
Design of highly linear tunable CMOS OTA for continuous-time filters
PublicationW pracy przedstawiono analityczną metodę projektowania wzmacniaczy transkon-duktancyjnych CMOS o bardzo dobrej liniowości. Zaproponowano dwie wersje układu różniące się umiejscowieniem dodatkowej pary różnicowej służącej do kompensacji nieliniowości charakterystyki przejściowej. Praca zawiera wyniki symulacji pełnych wersji obu układów otrzymane przy użyciu symulatora SPICE.
-
Design of highly linear tunable CMOS OTA using a linearizing differentialpair in the output stage.
PublicationW pracy przedstawiono analityczną metodę projektowania wzmacniaczy transkonduktancyjnych CMOS o bardzo dobrej liniowości. Praca zawiera również wyniki symulacji pełnej wersji zaprojektowanego układu otrzymane przy użyciu symulatora SPICE.
-
General Description of State-Space Continuous-Time Gm-C Filters
PublicationW pracy przedstawiono ogólne podejście do analogowych filtrów Gm-C czasuciągłego, oparte o opis macierzowy. Przedstawiono związki pomiędzy sieciąpasywną filtru a funkcją przenoszenia. Podano nową definicję filtrów zmien-nych stanu Gm-C oraz opisano dwie interesujące podklasy filtrów Gm-C jakrównież podano kanoniczne transformacje przekształcające struktury z pojem-nościami nieuziemionymi w struktury zawierające wyłącznie...
-
Hybrid evolutionary partitioning algorithm for heat transfer enhancement in VLSI circuits
PublicationW niniejszym artykule przedstawiono metodę pozwalającą na polepszenie transferu ciepła z układu scalonego do otoczenia poprzez zwiększenie liczby połączeń zewnętrznych, co pozwoliło na polepszenie przewodności cieplnej układu scalonego. Dla osiągnięcia tego celu opracowano nowy, hybrydowy, ewolucyjny algorytm podziału (ang. Hybrid Evolutionary Partitioning Algorithm - HEPA). Obliczenia przeprowadzone dla wybranych przykładów testowych...
-
Sensitivity performance of all pole canonical low pass GmC filters.
PublicationW pracy badano własności częstotliwościowe kanonicznych filtrów dolnoprzepustowych GmC bez zer transmisyjnych. Przedstawiono ogólną strukturę kanonicznego filtru dolnoprzepustowego i jej opis macierzowy. Wyprowadzono ogólne wzory określające funkcje wrażliwościowe filtru. Dokonano porównania struktur do 10-go rzędu włącznie dla aproksymacji Butterwortha, Czebyshewa i Bessela.
Year 2003
-
3.3V CMOS differential pair transconductor with active error feedback.
PublicationW pracy opisano nową koncepcję układową różnicowego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS z aktywnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym błędu przeznaczonego do pracy z napięciem zasilania 3.3V. Przeprowadzono badania symulacyjne z wykorzystaniem pakietu SPICE oraz pokazano przykładową implementację układu dolnoprzepustowego filtru Gm-C rzędu czwartego w aproksymacji Butterwortha.
-
A general approach to continuous time Gm-C filters.
PublicationW pracy zaproponowano ogólną strukturę filtrów Gm-C z odpowiednim opisem macierzowym. W odniesieniu do tej struktury podano formuły analizy wrażliwościowej dla dowolnego filtru Gm-C czasu ciągłego. Analiza oparta na opisie macierzowym była wykorzystana również do porównania właściwości filtrów Gm-Ctrybu napięciowego i prądowego. Zdefiniowano dwie kanoniczne transformacje dla klasy filtrów zmiennych stanu.
-
Algebraic model of continuous time Gm-LC filters and applications.
PublicationW pracy zaprezentowano model algebraiczny filtrów Gm-LC czasu ciągłego i jego wybrane zastosowania. Zaproponowany model obejmuje struktury pracujące zarówno w trybie napięciowym jak i prądowym. Użyteczność opracowanego modelu potwierdzono na przykładzie syntezy eliptycznego filtru Gm-LC rzędu nieparzystego.
-
Analiza tolerancji filtrów Gm-C czasu ciągłego.
PublicationW pracy przedstawiono efektywną metodę analizy tolerancji dla dowolnych filtrów Gm-C. Korzystając z ogólnego modelu filtrów tej klasy oraz jego opisu macierzowego wyprowadzono formuły pozwalające na wyznaczanie zniekształceń charakterystyk częstotliwościowych filtrów spowodowanych rozrzutem rzeczywistych wartości elementów filtru względem wartości nominalnych. Złożoność obliczeniowa związana z ewaluacją tych formuł jest...
-
Canonic structures of old order elliptic Gm-C filters.
PublicationW pracy zaproponowano nowe struktury kanoniczne eliptycznych filtrów Gm-Crzędów nieparzystych. Opracowane układy filtrów wymagają małej liczby elementów zarówno aktywnych jak i pasywnych niezbędnych do realizacji żądanych charakterystyk częstotliwościowych.W pracy są również zaprezentowane rezultaty porównań właściwości przedstawionych struktur z przykładami realizacji układowych innych filtrów Gm-C.
-
CMOS differential pair transconductor with active error feedback.
PublicationW pracy przedstawiono metodę linearyzacji charakterystyki przejściowej typu
-
Design of a 3.3V four-quadrant analog CMOS multiplier
PublicationW pracy przedstawiono dwa czterokwadrantowe mnożniki analogowe CMOS pracujące przy napięciu zasilania 3.3V. Układy wykorzystują tranzystory MOS pracujące zarówno w zakresie nasycenia jak i w zakresie triodowym. Wyniki symulacji komputerowych pokazują, że współczynnik zawartości harmonicznych (THD) sygnału wyjściowego jest mniejszy niż 0.75% dla sygnału wejściowego o amplitudzie 1V o częstotliwości 10MHz. Pasmo 3dB układu wynosi...
-
Dynamic range comparison of voltage-mode and current-mode state-space Gm-Cbiquad filters in reciprocal structures
PublicationW pracy dokonano porównania zakresu dynamicznego bikwadratowych filtrówGm-C zmiennych stanu, których struktury układowe oparte są na zasadzie tran-sformacji układu dołączonego. Przeprowadzono rozważania teoretyczne w wynikuktórych określono ogóne formuły zakresu dynamicznego dla klasy filtrów Gm-Ctrybu napięciowego i prądowego. Weryfikacja rezultatów teoretycznych byłazrealizowana za pomocą symulatora SPICE.
-
Efficient tolerance analysis of continuous-time Gm-C filters
PublicationW pracy przedstawiono efektywną metodą analizy tolerancji dowolnych filtrów Gm-C. Przedstawiono ogólny model filtrów Gm-C oraz jego opis algebraiczny. Używając tego podejścia, wyprowadzono formuły pozwalające na wyznaczenie odchyłek funkcji przenoszenia filtru spowodowanych odchyłkami wartości elementów filtru od wartości nominalnych. Proponowana metoda charakteryzuje się niewielką złożonością obliczeniową, co pozwala na jej wykorzystanie...
-
Filtry Gm-C czasu ciągłego - ogólna struktura i zastosowania w zagadnieniach analizy i projektowania
PublicationW pracy przedstawiono ogólny model filtrów Gm-C czasu ciągłego oraz jego opis macierzowy. Wykazano, że dowolny filtr aktywny tej klasy jest szczególnym przypadkiem zaprezentowanej struktury. Struktura ta jest szczególnie przydatna do analizy i projektowania filtrów Gm-C wysokiego rzędu, między innymi filtrów z wielopętlowym sprzężeniem zwrotnym takich jak Leap-Frog(LF) czy Follow-the-Leader (FLF). W pracy zaprezentowano szereg...
-
General Gm-C filters with finite band transconductors.
PublicationW pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu skończonego pasma przenoszonych częstotliwości elementów transkonduktancyjnych na właściwości filtrów Gm-C czasu ciągłego. Opracowano miary dewiacji charakterystyk częstotliwościowych filtrów Gm-C spowodowanych skończonymi wartościami elementów pojemnościowych i rezystancyjnych na wyjściu transkonduktorów. Proponowana procedura analizy może znaleźć szerokie zastosowanie...
-
High level synthesis with adaptive evolutionary algorithm for solving reliability and thermal problems in reconfigurable microelectronic systems.
PublicationPraca dotyczy badań efektywności adaptacyjnego algorytmu ewolucyjnego (AEA)zastosowanego do syntezy wysokiego poziomu układów cyfrowych CMOS w celu zredukowania rozpraszanej przez nie mocy. W wyniku obniżenia poziomu mocy pobieranej przez układ mikroelektroniczny uzyskuje się zmniejszenie szczytowej i średniej temperatury układu scalonego co z kolei prowadzi do wzrostu niezawodności całego systemu. Podczas przeprowadzonych...
-
Ogólna struktura filtrów Gm-LC czasu ciągłego.
PublicationW pracy przedstawiono ogólny model filtrów Gm-LC czasu ciągłego oraz jego opis macierzowy. Wykazano, że dowolny filtr aktywny tej klasy zarówno trybu napięciowego jak i prądowego jest szczególnym przypadkiem opracowanej struktury. Przedstawione rozważania teoretyczne zilustrowano reprezentatywnym przykładem dolnoprzepustowego układu eliptycznego filtru Gm-LC dowolnego(nieparzystego) rzędu.
-
Reducing average and peak temperatures of VLSI CMOS circuits by means of evolutionary algorithm applied to high level synthesis.
PublicationW pracy przedstawiono adaptacyjny algorytm ewolucyjny zastosowany do syntezy wysokiego poziomu układów cyfrowych CMOS w celu zredukowania pobieranej przez nie mocy. Prowadzi to do redukcji szczytowej i średniej temperatury układu scalonego. Dzięki temu uzyskuje się wzrost niezawodności projektowanych układów scalonych.
-
Tolerance Analysis of Continuous Time Gm-C Filters.
PublicationW pracy opisano metodę analizy tolerancji dla filtrów Gm-C dowolnego typu i rzędu. Opracowano odpowiednie formuły analityczne korzystając z ogólnego modelu filtrów tej klasy oraz zunifikowanego opisu macierzowego. W końcowej części pracy przedstawiono wybrane przykłady zastosowań proponowanej procedury z włączeniem analizy metody najgorszego przypadku dla filtrów Gm-C wysokiego rzędu.
-
Właściwości dynamiczne filtrów Gm-C zmiennych stanu trybu napięciowego i prądowego
PublicationW pracy przedstawiono analizę zakresu dynamicznego dla filtrów Gm-C zmiennych stanu realizowanych w strukturach napięciowych i prądowych. W analizie wykorzystano ogólny model filtrów Gm-C oraz jego opis algebraiczny. W przypadku filtrów napięciowych opierano się na wcześniejszych wynikach otrzymanych przez Groenewoldła. W przypadku struktur prądowych wzięto pod uwagę zależność transkonduktancji elementów aktywnych od częstotliwości....
Year 2004
-
1.2V low-power four-quadrant CMOS transconductance multiplier operating in saturation region.
PublicationW pracy opisano niskomocową strukturę układową liniowego transkonduktancyjnego mnożnika czteroćwiartkowego pracującego w zakresie nasycenia. Układ analizowano z uwzględnieniem standardowego 0,35-mikrometrowego procesu CMOS. Przeprowadzone symulacje przy pomocy programu SPICE wykazały wysoką liniowość w odniesieniu do obu wejść sterujących X, Y. Np. dla sygnału harmonicznego 1 MHz; 0,3Vp-p na wejściu Y uzyskano zniekształcenia...
-
Canonic structures of odd-order elliptic Gm-C filters.
PublicationW pracy zaproponowano nowe rozwiązania układowe struktur kanonicznych eliptycznych filtrów Gm-C czasu ciągłego, rzedu nieparzystego. Opracowane struktury charakteryzują się małą liczbą elementów pasywnych oraz aktywnych i są przewidziane do zastosowań w filtrach niskomocowych o małej wrażliwości. W przeprowadzonych badaniach porównywano wybrane struktury 3-go rzędu pod względem właściwości i wymagań układów scalonych, w których...
-
Continuous-time active-RC filters: general model and its applications.
PublicationW pracy przedstawiono ogólny model filtru aktywnego RC opartego na wzmacniaczach odwracających fazę. Model analizowany jest przy użyciu równań macierzowych. Podano jawną formułę określającą funkcję przenoszenia filtru w ogólnym przypadku. Przedstawiono rozszerzenia modelu pozwalające uwzględniać nieidealności wzmacniaczy operacyjnych, w tym skończone wzmocnienie i pasmo przenoszenia oraz niezerową rezystancję wyjściową. Zastosowanie...
-
Linearized CMOS OTA using Active-Error Feedforward technique.
PublicationW pracy przedstawiono koncepcję układową operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS OTA oraz metodę linearyzacji jego charakterystyki przejściowej typu ''active-error feedforward''. Badania symulacyjne przy pomocy programu SPICE wykazały, że linearyzowany układ jest dostosowany do pracy z napięciem zasilania ± 1,25 V i dla sygnału harmonicznego o częstotliwości 1MHz (0,8 Vp-p) zapewnia poziom zniekształceń harmonicznych...
-
Noise performance of continuous-time active-RC filters.
PublicationW pracy przedstawiono metodę analizy właściwości szumowych filtrów aktywnych RC czasu ciągłego. Prezentowana procedura wykorzystuje model integratorowy, z odpowiednim dla tej klasy filtrów opisem macierzowym. Dokładność osiągniętych wyników teoretycznych dla przykładowego filtru potwierdzono rezultatami otrzymanymi przy pomocy symulatora SPICE.
-
Nonlinear distortion analysis and optimisation of general OTA-C filters.
PublicationW pracy przedstawiono opis analityczny ogólnej struktury filtrów OTA-C zawierających nieliniowe elementy aktywne. Wprowadzono nieliniowy układ równań różniczkowych zwyczajnych opisujący dynamikę tej klasy układów aktywnych. Opis ten pozwala, przy użyciu standardowych metod numerycznych, na przeprowadzenie efektywnej analizy czasowej filtrów OTA-C. Proponowane podejście może być stosowane do badania dowolnych efektów nieliniowych...
-
Performance optimization of continuous-time OTA-C filters.
PublicationW pracy przedstawiono analityczne podejśćie do optymalizacji właściwości filtrów OTA-C czasu ciągłego. Zaprezentowano efektywne metody analizy zniekształceń nieliniowych i szumów dla dowolnego filtru OTA-C wykorzystując ogólny model oparty na opisie macierzowym. Rezultaty teoretyczne odnoszące się do kaskadowego filtru typu Butterwotha były weryfikowane na drodze porównawczej z wynikami otrzymanymi na poziomie ''Transistor-Level''...
-
Phase compensation scheme for feedforward linearised CMOS operational transconductance amplifier.
PublicationW pracy opisano technikę kompensacji charakterystyk fazowych linearyzowanego metodą feedforward operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS. Wykazano, że proponowana koncepcja układowa prowadzi do znacznej poprawy liniowości charakterystyki przejściowej wzmacniacza oraz do rozszerzenia zakresu liniowości prądu wyjściowego. Ponadto w pracy przeprowadzono analizę charakterystyk częstotliwościowych, w wyniku której otrzymano...
-
Structure generation and performance comparison of elliptic Gm-C filters.
PublicationW oparciu o zestaw macierzy opisujący ogólną topologię filtrów typu Gm-C opracowano procedurę efektywnej generacji struktur filtrów dolnoprzepustowych. Dla filtrów tego typu podano wyrażenia pozwalające analizować właściwości wrażliwościowe oraz określono zestaw odpowiednich kryteriów porównawczych. Szczegółowe badania porównawcze przeprowadzono dla wybranych filtrów 3-go rzędu w tym realizowanych w strukturach LF(leapfrog) i...
Year 2005
-
Active Linear Tunable Resistance Element and Application to Feedforward Linearization of CMOS Transconductance Amplifier
PublicationW pracy przedstawiono koncepcję układową przestrajalnego rezystora liniowego MOS wykorzystującego tranzystory pracujące w zakresie triodowym. Opracowana struktura, jak wykazały symulacje komputerowe, charakteryzuje się dobrymi właściwościami zarówno jeżeli chodzi o zakres przestrajania jak i liniowość charakterystyk przejściowych. Pozwoliło to efektywnie wykorzystać prezentowany element do linearyzacji operacyjnego wzmacniacza...
-
Active-Error Feedforward Technique for Linearization of CMOS Transconductance Amplifier
PublicationW pracy przedstawiono koncepcję układową operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS o zwiększonej liniowości charakterystyk przejściowych. Proponowana struktura wzmacniacza transkonduktancyjnego opiera się na wykorzystaniu prostych transkonduktorów realizowanych za pomocą par różnicowych. Linearyzacja charakterystyki przejściowej układu następuje dzięki zastosowaniu w ścieżce "feedforward" wzmacniacza błędu. Wzmacniacz...
-
Analysis and Optimization of Noise in Continuous-Time OTA-C Filters
PublicationW pracy przedstawiono ogólną procedurę analizy szumów w filtrach klasy OTA-C czasu ciągłego. Procedura umożliwia analizę filtrów o dowolnej topologii i dowolnego rzędu w ramach rozważanej klasy. W oparciu o opis macierzowy ogólnej struktury filtru OTA-C wyprowadzono ogólne formuły pozwalające na wyznaczanie i optymalizację szumów dowolnego filtru OTA-C. Przedstawione wyniki są użyteczne nie tylko dla klasycznych (dyskretnych lub...
-
Continuous-Time Active-RC Filter Model for Computer-Aided Design and Optimization
PublicationW pracy przedstawiono ogólny model filtru aktywnego RC opartego na wzmacniaczach odwracajacych faze. Model analizowany jest przy użyciu równań macierzowych. Podano jawną formułę określającą funkcję przenoszenia filtru w ogólnym przypadku. Przedstawiono rozszerzenia modelu pozwalające uwzgledniać nieidealność wzmacniaczy operacyjnych, w tym skończone wzmocnienie i pasmo przenoszenia oraz niezerową rezystancję wyjściową. Wyprowadzono...
-
Distortion Analysis of Gm-C Filters - Numerical Approach
PublicationW pracy przedstawiono efektywną procedurę symulacji numerycznej zniekształceń nieliniowych dla dowolnych filtrów Gm-C. Zaprezentowano ogólny model filtrów Gm-C zawierających nieliniowe elementy aktywne (transkonduktory). Przeprowadzono analizę modelu, która prowadzi do sformułowania ogólnego nieliniowego układu równań różniczkowych zwyczajnych opisujacych dynamikę napięć węzłowych filtru w dziedzinie czasu. Scałkowanie numeryczne...
-
Noise Analysis and Optimization of Continuous-Time OTA-C Filters
PublicationW pracy przedstawiono efektywną procedurę wyznaczania szumów w filtrach OTA C czasu ciagłego. Procedura wyprowadzona jest w oparciu o ogólny model filtru OTA C oraz jego opis macierzowy. Podano jawne formuły pozwalające okreslić odniesione do wejścia widmo szumów dowolnego filtru rozważanej klasy. Otrzymane wyniki teoretyczne zostały zweryfikowane poprzez porównanie z wynikami otrzymywanymi za pomocą symulatora SPICE dla wybranych...
Year 2006
-
General Active-RC filter model for computer-aided design
PublicationW pracy przedstawiono ogólną topologię filtru aktywnego RC czasu ciągłego. Proponowany model umożliwia zunifikowaną analizę wszystkich możliwych realizacji układowych filtrów aktywnych RC jako szczególnych przypadków danej struktury ogólnej. Poprawność modelu teoretycznego została zweryfikowana poprzez symulacje w programie SPICE.
Year 2007
-
Komputerowa weryfikacja układów cyfrowych CMOS utworzonych z podukładów zasilanych ze źródeł o różnych wartościach napięcia
PublicationW pracy zaprezentowano wyniki komputerowej weryfikacji cyfrowego układu CMOS utworzonego z klastrów, z których każdy jest zasilany odpowiednio malejącymi wartościami napięć. Zbiór klastrów został utworzony przy pomocy algorytmu ECA (Evolutionary Clustering Algorithm) dla potrzeb redukcji mocy pobieranej ze źródła zasilającego. Otrzymane rozwiązanie, charakteryzujące się zmniejszeniem zapotrzebowania na moc, nie powoduje pogorszenia...
Year 2008
-
Programmable linearized CMOS OTA for fully differential continuous-time filter design
PublicationW artykule przedstawiono metodę linearyzacji wzmacniacza wykorzystującą sprzężenie w przód. Wzmacniacz składa się z par różnicowych i referencyjnego rezystora. W wyniku uzyskano skuteczną metodę linearyzacji charakterystyk przejściowych wzmacniacza. Programowalność wartości transkonduktancji wzmacniacza realizowana jest poprzez lustro prądowe. Wykonane symulacje komputerowe SPICE z użyciem modeli dla technologii 0.35um AMS CMOS...
-
Programowalny zlinearyzowany wzmacniacz transkonduktancyjny CMOS
PublicationW artykule przedstawiono metodę linearyzacji wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS wykorzystującą sprzężenie w przód. Zaproponowany wzmacniacz składa się ze wzmacniaczy różnicowych MOS oraz rezystora służącego jako odniesienie. W rezultacie otrzymujemy efektywną metodę linearyzacji charakterystyk przejściowych wzmacniacza transkonduktancyjnego. Programowanie wartości transkonduktancji wzmacniacza realizowane jest z zastosowaniem...
Year 2010
-
FPGA-Based Implementation of Real Time Optical Flow Algorithm and Its Applications for Digital Image Stabilization
PublicationAn efficient simplification procedure of the optical flow (OF) algorithm as well as its hardware implementation using the field programmable gate array (FPGA) technology is presented. The modified algorithm is based on block matching of subsets of successive frames, and exploits one-dimensional representation of subsets as well as the adaptive adjustments of their sizes. Also, an l1-norm-based correlation function requiring no...
-
Hardware implementation of digital image stabilization using optical flow algorithm and FPGA technology
PublicationW artykule przedstawiono efektywną procedurę uproszczenia algorytmu przepływu optycznego oraz jego realizację w układzie programowalnym FPGA. Zmodyfikowany algorytm wykorzystuję metodę blokowego dopasowania podobszarów oraz jednowymiarową reprezentację podobszarów. Dodatkowo, funkcja korelacji oparta jest o normę L1. W rezultacie uzyskano zmniejszenie zużytych zasobów kosztem nieznacznej utraty dokładności. Zarówno dokładność,...
-
Programmable feedforward linearized CMOS OTA for fully differential continuous-time filter design
PublicationW artykule przedstawiono metodę linearyzacji wzmacniacza transkonduktancyjnego (OTA) CMOS z zastosowaniem sprzężenia w przód. Wzmacniacz zbudowany jest z użyciem prostych par różnicowych, wzmacniacza w pętli sprzężenia zwrotnego do samoregulacji transkonduktancji wzmacniaczy oraz liniowej rezystancji odniesienia (R). W wyniku uzyskano znaczną linaryzację charakterystyk przejściowych wzmacniacza OTA. Symulacje komputerowe SPICE...
Year 2011
-
Accurate modelling of microwave structures using shape-preserving response prediction
PublicationArtykuł prezentuje metodologię dokładnego modelowania struktur mikrofalowych. Jest to zmodyfikowana wersja techniki opartej na procedurze przewidywania odpowiedzi z zachowaniem kształtu (shape-preserving response prediction, SPRP), która oszacowuje odpowiedź struktury mikrofalowej otrzymanej poprzez kosztowną obliczeniowo symulację elektromagnetyczną za pomocą taniego obliczeniowo modelu tejże struktury. Modyfikacja polega na wykorzystaniu...
-
Analogowe filtry OTA-C czasu ciągłego - wybrane zagadnienia analizy i syntezy
PublicationW rozdziale przedstawiono istotne problemy dotyczące metod analizy, syntezy i projektowania analogowych filtrów OTA-C czasu ciągłego. Zaprezentowano analityczny model ogólnej struktury dla tej klasy filtrów. Podano zunifikowany macierzowy opis dla konfiguracji układowych filtrów OTA-C trybu napięciowego oraz prądowego. Omówiono podstawy analizy wrażliwości ogólnej struktury oraz przedstawiono reprezentatywne przykłady syntezy i...
-
General Approach to Continuous-Time OTA-C Filters
PublicationW książce zaprezentowano podstawy analizy i projektowania filtrów aktywnych typu OTA-C. Podana została procedura zunifikowanego opisu macierzowego ogólnej struktury układowej filtrów OTA-C czasu ciągłego dla pracy w trybie napięciowym i prądowym. Przyjęty formalizm macierzowy jest dogodny do zastosowania w różnego rodzaju programowych narzędziach komputerowego wspomagania analizy i syntezy filtrów aktywnych tej klasy. Zaproponowana...
Year 2012
-
Design of novel microstrip directional coupler for differential signal decoupling
PublicationThis study describes a concept of a novel microstrip directional coupler for differential signal decoupling, which can be used to digital signal overhearing on printed-circuit-boards. The complete design method is proposed with rules given analytically. Considered methodology is suitable for synthesis of couplers with low coupling factors, which have negligible influence on the transmission in main line. Theoretical considerations...
-
Highly linear CMOS triode transconductor for VHF applications
PublicationA high-speed, fully balanced complementary-symmetry metal-oxide-semiconductor (CMOS) triode transconductor is presented. The proposed approach exploits a pseudo-differential-pair triode configuration with a simple adaptive circuit stabilising the drain-to-source voltages of metal-oxide-semiconductor (MOS) transistors. Since no additional active circuits (apart from the resistors made of the cut-off MOS devices) and no feedback...
-
Local response surface approximations and variable-fidelity electromagnetic simulations for computationally efficient microwave design optimisation
PublicationIn this study, the authors propose a robust and computationally efficient algorithm for simulation-driven design optimisation of microwave structures. Our technique exploits variable-fidelity electromagnetic models of the structure under consideration. The low-fidelity model is optimised using its local response surface approximation surrogates. The high-fidelity model is refined by space mapping with polynomial interpolation of...
-
Rapid antenna design optimization using shape-preserving response prediction
PublicationAn approach to rapid optimization of antennas using the shape-preserving response-prediction (SPRP) technique and coarsediscretization electromagnetic (EM) simulations (as a low-fidelity model) is presented. SPRP allows us to estimate the response of the high-fidelity EM antenna model, e.g., its reflection coefficient versus frequency, using the properly selected set of so-called characteristic points of the low-fidelity model...
Year 2013
-
A New Coupler Concept for Contactless High-Speed Data Transmission Monitoring
PublicationThis paper presents a new concept of a couplerthat can be applied to high-speed data transmission contactlessmeasurements. The proposed approach is dedicated for differentialsignal transmission monitoring in microstrip coupled lineson printed circuit boards (PCBs). The coupler, produced on aseparate PCB, is overlayed on the transmission line with thedifferential signal and delivers decoupled differential signal tothe main measurement...
Year 2014
-
A Concept and Design Optimization of Compact Planar UWB Monopole Antenna
PublicationA novel structure concept of a compact UWB monopole antenna is introduced together with a low-cost design optimization procedure. Reduced footprint is achieved by introduction of a protruded ground plane for current path increase and a matching transformer to ensure wideband impedance matching. All geometrical parameters of the structure are optimized simultaneously by means of surrogate based optimization involving variable-fidelity...
-
Analysis of Positioning Error and Its Impact on High Frequency Performance Parameters of Differential Signal Coupler of Differential Signal Coupler
PublicationThis paper presents the analysis of the effect of differential signal coupler positioning accuracy on its high frequency performance parameters for contact-less high speed chip-to-chip data transmission on PCB application. Our considerations are continuation of the previous works on differential signal coupler concept, design methodology and analysis for high speed data transmission monitoring presented in [1, 2]. The theoretical...
-
Computationally Efficient Multi-Objective Optimization of and Experimental Validation of Yagi-Uda Antenna
PublicationIn this paper, computationally efficient multi-objective optimization of antenna structures is discussed. As a design case, we consider a multi-parameter planar Yagi-Uda antenna structure, featuring a driven element, three directors, and a feeding structure. Direct optimization of the high-fidelity electromagnetic (EM) antenna model is prohibitive in computational terms. Instead, our design methodology exploits response surface...
-
Design of microstrip antenna subarrays: a simulation-driven surrogate-based approach
PublicationA methodology for computationally efficient simulation-driven design of microstrip antenna subarrays is presented. Our approach takes into account the effect of the feed (here, a corporate network) on the subarray side-lobe level and allows adjustment of both radiation and reflection responses of the structure under design within a single automated process. This process is realized as surrogate-based optimization that produces...
-
Design space reduction and variable-fidelity EM simulations for feasible Pareto optimization of antennas
PublicationA computationally efficient procedure for multi-objective optimization of antenna structures is presented. In our approach, a response surface approximation (RSA) model created from sampled coarse-discretization EM antenna simulations is utilized to yield an initial set of Pareto-optimal designs using a multi-objective evolutionary algorithm. The final Pareto front representation for the high-fidelity model is obtained using surrogate-based...
-
Design Space Reduction for Expedited Multi-Objective Design Optimization of Antennas in Highly-Dimensional Spaces
PublicationA surrogate-based technique for efficient multi-objective antenna optimization is discussed. Our approach exploits response surface approximation (RSA) model constructed from low-fidelity antenna model data (here, obtained through coarse-discretization electromagnetic simulations). The RSA model enables fast determination of the best available trade-offs between conflicting design goals. The cost of RSA model construction for multi-parameter...
-
Efficient Multi-Objective Simulation-Driven Antenna Design Using Co-Kriging
PublicationA methodology for fast multi-objective antenna optimization is presented. Our approach is based on response surface approximation (RSA) modeling and variable-fidelity electromagnetic (EM) simulations. In the design process, a computationally cheap RSA surrogate model constructed from sampled coarse-discretization EM antenna simulations is optimized using a multi-objective evolutionary algorithm. The initially determined Pareto...
-
EM-Driven Multi-Objective Optimization of Antenna Structures in Multi-Dimensional Design Spaces
PublicationFeasible multi-objective optimization of antenna structures is presented. An initial set of Pareto optimal solutions is found using a multi-objective evolutionary algorithm (MOEA) working with a fast surrogate antenna model obtained by kriging interpolation of coarse-discretization EM simulation data. To make the surrogate construction computationally feasible in multi-dimensional design space, the space subset containing non-dominated...
-
Expedited design of microstrip antenna subarrays using surrogate-based optimization
PublicationComputationally efficient simulation-driven design of microstrip antenna subarrays is presented. The proposed design approach aims at simultaneous adjustment of all relevant geometry parameters of the subarray, which allows us to take into account the effect of the feeding network on the subarray radiation pattern (in particular, the side lobe level, SLL). In order to handle a large number of variables involved in the design process,...
-
Expedited EM-driven multi-objective antenna design in highly-dimensional parameter spaces
PublicationA technique for low-cost multi-objective optimization of antennas in highly-dimensional parameter spaces is presented. The optimization procedure is expedited by exploiting fast surrogate models, including coarse-discretization EM antenna simulations and response surface approximations (RSA). The latter is utilized to yield an initial set of Pareto non-dominated designs which are further refined using response correction methods....
-
Fast Low-fidelity Wing Aerodynamics Model for Surrogate-Based Shape Optimization
PublicationVariable-fidelity optimization (VFO) can be efficient in terms of the computational cost when compared with traditional approaches, such as gradient-based methods with adjoint sensitivity information. In variable-fidelity methods, the directoptimization of the expensive high-fidelity model is replaced by iterative re-optimization of a physics-based surrogate model, which is constructed from a corrected low-fidelity model. The success...
-
Fast Multi-Objective Antenna Design Through Variable-Fidelity EM Simulations
PublicationA technique for fast multi-objective antenna optimization is introduced. A kriging interpolation surrogate constructed from sampled coarse-mesh EM simulations is utilized by multi-objective evolutionary algorithm (MOEA) to obtain the initial Pareto front approximation. The surrogate is defined in a subset of the original design space, determined by means of independently optimized individual objectives. Response correction techniques...
-
Local-Global Space Mapping for Rapid EM-Driven Design of Compact RF Structures
PublicationIn this work, we introduce a robust and efficient technique for rapid design of compact RF circuits. Our approach exploits two-level space mapping (SM) correction of an equivalent circuit model of the structure under design. The first SM layer (local correction) is utilized to ensure good matching between the equivalent circuit and the electromagnetic model at the component level. On the other hand, the global correction allows...
-
Low-cost EM-Simulation-based Multi-objective Design Optimization of Miniaturized Microwave Structures
PublicationIn this work, a simple yet reliable technique for fast multi-objective design optimization of miniaturized microwave structures is discussed. The proposed methodology is based on point-by-point identification of a Pareto-optimal set of designs representing the best possible trade-offs between conflicting objectives such as electrical performance parameters as well as the size of the structure of interest. For the sake of computational...
-
Low-Cost EM-Simulation-Driven Multi-Objective Optimization of Antennas
PublicationA surrogate-based method for efficient multi-objective antenna optimization is presented. Our technique exploits response surface approximation (RSA) model constructed from sampled low-fidelity antenna model (here, obtained through coarse-discretization EM simulation). The RSA model enables fast determination of the best available trade-offs between conflicting design goals. A low-cost RSA model construction is possible through...
-
Low-Cost Multi-Objective Optimization Yagi-Uda Antenna in Multi-Dimensional Parameter Space
PublicationA surrogate-based technique for fast multi-objective optimization of a multi-parameter planar Yagi-Uda antenna structure is presented. The proposed method utilizes response surface approximation (RSA) models constructed using training samples obtained from evaluation of the low-fidelity antenna model. Utilization of the RSA models allowsfor fast determination of the best possible trade-offs between conflicting objectives in multi-objective...
-
Nested Space Mapping Technique for Design and Optimization of Complex Microwave Structures with Enhanced Functionality
PublicationIn this work, we discuss a robust simulation-driven methodology for rapid and reliable design of complex microwave/RF circuits with enhanced functionality. Our approach exploits nested space mapping (NSM) technology, which is dedicated to expedite simulation-driven design optimization of computationally demanding microwave structures with complex topologies. The enhanced func-tionality of the developed circuits is achieved by means...
-
Nested Space Mapping Technology for Expedite EM-driven Design of Compact RF/microwave Components
PublicationA robust simulation-driven methodology for rapid and reliable design of RF/microwave circuits comprising compact microstrip resonant cells (CMRCs) is presented. We introduce a nested space mapping (NSM) technology, in which the inner space mapping layer is utilized to improve the generalization capabilities of the equivalent circuit model corresponding to a constitutive element of the circuit under consideration. The outer layer...
-
Novel Structure and EM-Driven Design of Small UWB Monopole Antenna
PublicationA novel structure of a small UWB monopole antenna is presented. In our approach, a compact size is achieved by means of a meander line for current path enlargement as well as the two parameterized slits that introduce additional degrees of freedom helping to ensure good impedance matching. The antenna design is carried out using surrogate-based optimization involving variable-fidelity EM simulations. This allows us to simultaneously...
-
Rapid EM-Driven Design of Compact RF Circuits By Means of Nested Space Mapping
PublicationA methodology for rapid design of RF circuits constituted by compact microstrip resonant-cells (CMRCs) is presented. Our approach exploits nested space mapping (NSM) technology, where the inner SM layer is used to correct the equivalent circuit model at the CMRC level, whereas the outer layer enhances the coarse model of the entire structure under design. We demonstrate that NSM dramatically improves performance of surrogate-based...
-
Simulation-Driven Design of Microstrip Antenna Subarrays
PublicationA methodology for computationally efficient simulation-driven design of microstrip antenna subarrays is presented. Our approach takes into account the effect of the feed (e.g., a corporate network) on the subarray side lobe level and allows adjusting both radiation and reflection responses of the structure under design within a single automated process. This process is realized as surrogate-based optimization that produces designs...
-
Small Antenna Design Using Surrogate-Based Optimization
PublicationIn this work, design of small antennas using efficient numerical optimization is investigated. We exploit variable-fidelity electromagnetic (EM) simulations and the adaptively adjusted design specifications (AADS) technique. Combination of these methods allows us to simultaneously adjust multiple geometry parameters of the antenna structure of interest in a computationally feasible manner, leading to substantial reduction of the...
-
The contactless method of chip-to-chip high-speed data transmission monitoring
PublicationThis paper presents a technique of decoupling differential signals transmitted in a pair of microstrip lines on a printed circuit board (PCB), using dedicated coupler for high speed data transmission monitoring in chip-to-chip interconnections. The coupler used for signal probing is overlayed on the pair of microstrip lines under test, and provides a signal to the next blocks of the measurement system without disturbing transmission...
-
Trawl-Door Shape Optimization with 3D CFD Models and Local Surrogates
PublicationDesign and optimization of trawl-doors are key factors in minimizing the fuel consumption of fishing vessels. This paper discusses optimization of the trawl-door shapes using high-fidelity 3D computational fluid dynamic (CFD) models. The accurate 3D CFD models are computationally expensive and, therefore, the direct use of traditional optimization algorithms, which often require a large number of evaluations, may be prohibitive....
Year 2015
-
Accelerated simulation-driven design optimisation of compact couplers by means of two-level space mapping
PublicationIn this study, the authors discuss a robust and efficient technique for rapid design of compact couplers. The approach exploits two-level space mapping (SM) correction of an equivalent circuit model of the coupler structure under design. The first SM layer (local correction) is utilised to ensure good matching between the equivalent circuit and the electromagnetic model at the component level. Subsequent global correction allows...
-
Aerodynamic shape optimization by variable-fidelity computational fluid dynamics models: a review of recent progress
PublicationA brief review of some recent variable-fidelity aerodynamic shape optimization methods is presented.We discuss three techniques that—by exploiting information embedded in low-fidelity computationalfluid dynamics (CFD) models—are able to yield a satisfactory design at a low computational cost, usu-ally corresponding to a few evaluations of the original, high-fidelity CFD model to be optimized. Thespecific techniques considered here...
-
Analysis of positioning error and its impact on high frequency properties of differential signal coupler
PublicationThis paper presents the analysis of the effect of differential signal coupler positioning accuracy on its high frequency performance parameters for contact-less high speed chip-to-chip data transmission on PCB application. Our considerations are continuation of the previous works on differential signal coupler concept, design methodology and analysis for high speed data transmission monitoring. The theoretical analysis of possible...
-
Cost-Efficient Design Methodology for Compact Rat-Race Couplers
PublicationIn this article, a reliable and low-cost design methodology for simulation-driven optimization of miniaturized rat-race couplers (RRCs) is presented. We exploit a two-stage design approach, where a composite structure (a basic building block of the RRC structure) is first optimized using a pattern search algorithm, and, subsequently, the entire coupler is tuned by means of surrogate-based optimization (SBO) procedure. SBO is executed...
-
Design of a Planar UWB Dipole Antenna with an Integrated Balun Using Surrogate-Based Optimization
PublicationA design of an ultra-wideband (UWB) antenna with an integrated balun is presented. A fully planar balun configuration interfacing the microstrip input of the structure to the coplanar stripline (CPS) input of the dipole antenna is introduced. The electromagnetic (EM) model of the structure of interest includes the dipole, the balun, and the microstrip input to account for coupling and radiation effects over the UWB band. The EM...
-
Efficient knowledge-based optimization of expensive computational models using adaptive response correction
PublicationComputer simulation has become an indispensable tool in engineering design as they allow an accurate evaluation of the system performance. This is critical in order to carry out the design process in a reliable manner without costly prototyping and physical measurements. However, high-fidelity computer simulations are computationally expensive. This turns to be a fundamental bottleneck when it comes to design automation using numerical...
-
Efficient Multi-Fidelity Design Optimization of Microwave Filters Using Adjoint Sensitivity
PublicationA simple and robust algorithm for computationally efficient design optimiza-tion of microwave filters is presented. Our approach exploits a trust-region (TR)-based algorithm that utilizes linear approximation of the filter response obtained using adjoint sensitivity. The algorithm is sequentially executed on a family of electromagnetic (EM)-simulated models of different fidelities, starting from a coarse-discretization one, and...
-
Expedited Geometry Scaling of Compact Microwave Passives by Means of Inverse Surrogate Modeling
PublicationIn this paper, the problem of geometry scaling of compact microwave structures is investigated. As opposed to conventional structures (i.e., constructed using uniform transmission lines), re-design of miniaturized circuits (e.g., implemented with artificial transmission lines, ATSs) for different operating frequencies is far from being straightforward due to considerable cross-couplings between the circuit components. Here, we...
-
Expedited Multi-Objective Design Optimization of Miniaturized Microwave Structures Using Physics-Based Surrogates
PublicationIn this paper, a methodology for fast multi-objective design optimization of compact microwave circuits is presented. Our approach exploits an equivalent circuit model of the structure under consideration, corrected through implicit and frequency space mapping, then optimized by a multi-objective evolutionary algorithm. The correction/optimization of the surrogate is iterated by design space confinement and segmentation based on...
-
Fast EM-driven size reduction of antenna structures by means of adjoint sensitivities and trust regions
PublicationIn this letter, a simple yet robust and computationally efficient optimization technique for explicit size reduction of antenna structures is presented. Our approach directly handles the antenna size as the main design objective, while ensuring satisfactory electrical performance by means of suitably defined penalty functions. For the sake of accuracy, the antenna structure is evaluated using high-fidelity EM simulation. In order...
-
Fast Multi-Objective Antenna Optimization Using Sequential Patching and Variable-Fidelity EM Models
PublicationIn this work, a technique for fast multi-objective design optimization of antenna structures is presented. In our approach, the initial approximation of the Pareto set representing the best possible trade-offs between conflicting design objectives is obtained by means of sequential patching of the design space. The latter is a stencil-based search that aims at creating a path that connects the extreme Pareto-optimal designs (obtained...
-
Fast Multi-Objective Optimization of Narrow-Band Antennas Using RSA Models and Design Space Reduction
PublicationComputationally efficient technique for multi-objective design optimization of narrow-band antennas is presented. In our approach, the corrected low-fidelity antenna model (obtained through coarse-discretization EM simulations) is enhanced using frequency scaling and response correction, sampled, and utilized to obtain a fast response surface approximation (RSA) antenna surrogate. The RSA model is constructed in the reduced design space....
-
Fast Simulation-Driven Design of a Planar UWB Dipole Antenna with an Integrated Balun
PublicationThe paper presents a design of an ultra-wideband (UWB) antenna with an integrated balun. A fully planar balun interfacing the microstrip input of the structure to the coplanar stripline (CPS) input of the dipole antenna is introduced. The electromagnetic (EM) model of the structure includes the dipole, the balun, and the microstrip input to account for interactions over the UWB band. The EM model is adjusted for low reflection...
-
Multi-fidelity robust aerodynamic design optimization under mixed uncertainty
PublicationThe objective of this paper is to present a robust optimization algorithm for computationally efficient airfoil design under mixed (inherent and epistemic) uncertainty using a multi-fidelity approach. This algorithm exploits stochastic expansions derived from the Non-Intrusive Polynomial Chaos (NIPC) technique to create surrogate models utilized in the optimization process. A combined NIPC expansion approach is used, where both...
-
Multi-Objective Design Optimization of Compact Quasi-Isotropic Dielectric Resonator Antenna
PublicationMulti-objective optimization of a quasi-isotropic dielectric resonator antenna (DRA) is presented. Utilization of variable-fidelity electromagnetic (EM) DRA models, response surface approximations, and response correction techniques, allows us to obtain—at a low computational cost—a set of alternative antenna designs representing the best possible trade-offs between three conflicting objectives: antenna size, its reflection response,...
-
Multiple output differential OTA with linearizing bulk-driven active-error feedback loop for continuous-time filter applications
PublicationA CMOS circuit realization of a highly linear multiple-output differential operational transconductance amplifier (OTA) has been proposed. The presented approach exploits a differential pair as an input stage with both the gate and the bulk terminals as signal ports. For the proposed OTA, improved linearity is obtained by means of the active-error feedback loop operating at the bulk terminals of the input stage. SPICE simulations...
-
Objective selection of minimum acceptable mesh refinement for EMC simulations
PublicationOptimization of computational electromagnetics (CEM) simulation models can be costly in both time and computing resources. Mesh refinement is a key parameter in determining the number of unknowns to be processed. In turn, this controls the time and memory required for a simulation. Hence, it is important to use only a mesh that is good enough for the objectives of the simulation, whether for direct handling of high-fidelity EM...
-
Optimal shape design of multi-element trawl-doors using local surrogate models
PublicationTrawl-doors have a large influence on the fuel consumption of fishing vessels. Design and optimiza-tion of trawl-doors using computational models are a key factor in minimizing the fuel consump-tion. This paper presents an optimization algorithm for the shape design of trawl-door shapes using computational fluid dynamic (CFD) models. Accurate CFD models are computationally expensive. Therefore, the direct use of traditional optimization...
-
Rapid design of miniaturised branch-line couplers through concurrent cell optimisation and surrogate-assisted fine-tuning
PublicationIn this study, the authors introduce a methodology for low-cost simulation-driven design optimisation of highly miniaturised branch-line couplers (BLCs). The first stage of their design approach exploits fast concurrent optimisation of geometrically dependent, but electromagnetically isolated cells that constitute a BLC. The cross-coupling effects between the cells are taken into account in the second stage, where a surrogate-assisted...
-
Rapid multi-objective simulation-driven design of compact microwave circuits
PublicationA methodology for rapid multi-objective design of compact microwave circuits is proposed. Our approach exploits point-by-point Pareto set identification using surrogate-based optimization techniques, auxiliary equivalent circuit models, and space mapping as the major model correction method. The proposed technique is illustrated and validated through the design of a compact rat-race coupler. A set of ten designs being trade-offs...
-
Rapid Yield Estimation and Optimization of Microwave Structures Exploiting Feature-Based Statistical Analysis
PublicationIn this paper, we propose a simple, yet reliable methodology to expediteyield estimation and optimization of microwave structures. In our approach,the analysis of the entire response of the structure at hand (e.g., $S$-parameters asa function of frequency) is replaced by response surface modeling of suitablyselected feature points. On the one hand, this is sufficient to determinewhether a design satisfies given performance specifications....
-
Reliable Microwave Modeling By Means of Variable-Fidelity Response Features
PublicationIn this work, methodologies for low-cost and reliable microwave modeling are presented using variable-fidelity response features. The two key components of our approach are: (i) a realization of the modeling process at the level of suitably selected feature points of the responses (e.g., S-parameters vs. frequency) of the structure at hand, and (ii) the exploitation of variable-fidelity EM simulation data, also for the response...
-
Rotational Design Space Reduction for Cost-Efficient Multi-Objective Antenna Optimization
PublicationCost-efficient multi-objective design of antenna structures is presented. Our approach is based on design space reduction algorithm using auxiliary single-objective optimization runs and coordinate system rotation. The initial set of Pareto-optimal solutions is obtained by optimizing a response surface approximation model established in the reduced space using coarse-discretization EM simulation data. The optimization engine is...
-
Simulation-Based Design of Microstrip Linear Antenna Arrays Using Fast Radiation Response Surrogates
PublicationFast yet accurate technique for simulation-based design of linear arrays of microstrip patch antennas is presented. Our technique includes: (i) optimization of the corrected array factor of the antenna array under design for a phase excitation taper resulting in reduced side lobes; (ii) simulation-driven optimization of the array element for element dimensions resulting in matching at and about operational frequency, and (iii)...
-
Size Reduction of Microwave Couplers by EM-Driven Optimization
PublicationThis work addresses simulation-driven design optimization of compact microwave couplers that explicitly aims at circuit footprint area reduction. The penalty function approach allows us to minimize the area of the circuit while ensuring a proper power division between the output ports and providing a sufficient bandwidth with respect to return loss and isolation around the operating frequency. Computational cost of the optimization...
seen 4454 times