Projeto de um OTA CMOS por meio de um sistema evolucionário integrado ao spice

Abstract

O projeto de circuitos integrados analógicos é uma tarefa complexa devido ao grande número de variáveis de entrada a serem determinadas simultaneamente com o intuito de atender as inúmeras especificações de um projeto de circuito integrado analógico. Na prática, o projeto de circuitos integrados analógicos é um processo interativo e repetitivo entre o projetista e um simulador de circuitos que, devido às diversas soluções possíveis baseadas nas combinações das dimensões dos transistores, é fortemente influenciado pela experiência do projetista. Este trabalho descreve e implementa um sistema evolucionário baseado em Algoritmos Genéticos (AG) que foi integrado computacionalmente ao simulador de circuitos SPICE e tem a capacidade de buscar soluções que melhor atendam aos objetivos especificados pelo projetista. A avaliação simultânea das variáveis de entrada permite ao sistema proposto (AGSPICE) mapear o comportamento dessas variáveis em função das especificações do projeto ao longo do processo de otimização e o seu entendimento de forma mais clara. Portanto, através desse mapeamento e considerando-se uma determinada arquitetura de circuito integrado analógico, no caso o OTA CMOS, pode-se gerar um conjunto de recomendações (dicas) adicionais de projeto para auxiliar o projetista em novas especificações e, possivelmente, reduzir o tempo de desenvolvimento de um projeto de um circuito integrado analógico. Os resultados dos experimentos realizados com o sistema AGSPICE são comparados com os resultados obtidos manualmente e apresentam soluções compatíveis com aquelas descritas na literatura.

Analog integrated circuits design is a complex task due to the large number of input variables to be determined simultaneously in order to comply with innumerable design features of an analog integrated circuit design. In practice, the analog integrated circuit design is an interactive and repetitive process between the designer and a simulation program which, due to several possible solutions based on combination of transistors dimensions, strongly rely on the designer experience. This work describes and implements an evolvable system based on Genetic Algorithms (GA) which was computationally integrated to the simulation program SPICE and has the capability to search for solutions that best comply with the designer specified objectives. The simultaneous evaluation of the input variables allows the proposed system (AGSPICE) to track the changes of these variables along the optimization process and its understanding in a clearer way. Therefore, through this mapping and considering a specific analog integrated circuit topology, in this work the OTA CMOS, it s possible to generate a set of additional project recommendations (tips) to assist the designer and, possibly, reduce the development time of an analog integrated circuit project. Our experimental results with the AGSPICE are compared to the results obtained manually and present compatible solutions to other works available in the related literature.