Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-10-03T10:24:15Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1182785 bytes, checksum: 09b090b0cefdf73a855f55479a9b17b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-03T10:24:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1182785 bytes, checksum: 09b090b0cefdf73a855f55479a9b17b1 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Planning a physical arrangement (layout) of a given installation means making decisions on how to be prepared their work centers (MOREIRA, 2012). The design of this layout should identify where facilities are supposed to be, so that mitigates processes that do not provide operational value that activities should be allocated. This dissertation work forward the optimization of a physical arrangement problem by formulating it as a signomial geometric programming problem and solving it through representable functions as the difference between convex functions in its standard form. It was developed an algorithm to solve the problem and it should be implemented and tested to for the problem under study obtain an efficient global solution. / O planejamento de um arranjo físico (layout) de uma dada instalação significa tomar decisões sobre a forma de como serão dispostos os seus centros de trabalho (MOREIRA, 2012). O projeto deste layout deve identificar onde deverão ser alocadas as instalações de forma que mitigue processos que não fornecem valor as atividades operacionais. Esta dissertação trabalha frente à otimização de um problema de arranjo físico, formulando-o como um problema de programação geométrica signomial e resolvendo-o por meio de funções representáveis, como a diferença entre funções convexas na sua forma padrão. Desenvolveu-se um algoritmo para resolver o problema, e o mesmo deve ser implementado e testado para que o problema em estudo obtenha uma solução global eficiente.

Orientador: Paulo Augusto Valente Fereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DureCabanas_AlexIsmael_M.pdf: 1680183 bytes, checksum: a8561204cfd118467076793b8a3f3d34 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho, o problema de otimização H2 restrita a controladares estáveis serve inicialmente de motivação para um estudo sobre propriedades geométri­cas das condições de Routh-Hurwitz. A partir da desigualdade aritmética-geo­métrica e de conceitos e resultados de programação geométrica, demonstra-se que sempre é possível obter uma representação interna convexa das condições de Routh-Hurwitz e que para sistemas de pequena dimensão a representação é exata. Este resultado viabiliza o tratamento de problemas de projeto com restrições de estabilidade através de técnicas de programação linear, gerando soluções ótimas ou sub-ótimas com baixo custo computacional. O problema de otimização H2 restrita a controladares estáveis é então resolvido pelo método proposto e as principais conclusões do trabalho são apresentadas / Abstract: In this work, the H2 optimization problem constrained to stable controllers motivates a study on the geometric properties of the Routh-Hurwitz condi­tions. Through the arithmetic-geometric inequality and concepts and results of geometric programming, it is shown that is always possible to obtain an inner convex representation of the Routh-Hurwitz conditions and that for low order systems the representation is exact. This result allows the treatment of design problems with stability constraints through linear programming tech­niques and provides optimal ar sub-optimal solutions with reduced computa­tional costs. The H2 optimization problem constrained to stable controllers is then solved by the method proposed and the main conclusions of the work are presented. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Neste trabalho aborda-se o projeto de um conversor analógico-digital (ADC) que deve atingir as especificações do padrão Bluetooth. Este bloco faz parte do estágio de recepção de um transceptor sem fio integrado em tecnologia CMOS. Inicialmente é feita a análise do ADC como sistema, ao mesmo tempo que as especificações nesse nível são desenvolvidas. A arquitetura adaptada da literatura é conhecida como time-interleaved pipeline. Os seus principais blocos, o S&H e o estágio básico incluindo o sub-ADC e o MDAC, são explicados posteriormente junto com a estratégia de correção digital através do bit de redundância entre estágios consecutivos. Seguindo essa ordem de ideias, é estudada a implementação com portas digitais da estratégia anterior e da geração das fases de relógio necessárias para os blocos da cadeia pipeline. Os dois circuitos mais elementares, o amplificador operacional de transcondutância (OTA) e o comparador de tensão, também são apresentados antes de introduzir a programação geométrica como ferramenta de projeto auxiliar. Tal ferramenta permite otimizar o consumo de potência desses circuitos básicos e, portanto, descobrir uma nova perspectiva no projeto de circuitos analógicos do estado da arte. Finalmente, os resultados obtidos e as simulações dos diferentes blocos e circuitos que constituem o ADC são mostrados. Esses resultados também incluem as medições e testes feitos em um OTA projetado com PG e fabricado em tecnologia CMOS 0,35 micrômetros. A conclusão mais importante deste trabalho se deriva da aplicação simultânea da programação geométrica e a análise cuidadosa dos requisitos reais dos circuitos, levando portanto à otimização do desempenho global do ADC projetado. / In this work, an Analog to Digital Converter (ADC) fulfilling the Bluetooth standard specifications is designed. This block stays at the reception side of an integrated wireless transceiver in CMOS technology. Initially, an analysis of the ADC as a system is carried out, at the same time that the specifications at that level are developed. The architecture adapted from the literature is known as time-interleaved pipeline. Its main blocks, the S&H and the basic cell including sub-ADC and MDAC circuits, are then explained together with the digital correction strategy based on the bit of redundancy between consecutive stages. Furthermore, digital gate implementation of previous strategy and generation of the different clock phases required by pipeline chain blocks, are covered. The two most elementary circuits, operational transconductance amplifier (OTA) and voltage comparator, are also presented before introducing geometric programming (PG) as an auxiliary design tool. Such a tool allows the power consumption optimization of these basic circuits and thus leads to a new perspective in analog circuit design for the state of the art. Finally, the reached results and the different ADC block simulations are presented. Those results include tests and measurements of an OTA designed using PG and fabricated in a CMOS 0,35 micrometers technology. The most important conclusion of this work is derived from the joint application of geometric programming and careful analysis of the real circuit requirements, allowing the global performance optimization in the designed ADC.

Neste trabalho aborda-se o projeto de um conversor analógico-digital (ADC) que deve atingir as especificações do padrão Bluetooth. Este bloco faz parte do estágio de recepção de um transceptor sem fio integrado em tecnologia CMOS. Inicialmente é feita a análise do ADC como sistema, ao mesmo tempo que as especificações nesse nível são desenvolvidas. A arquitetura adaptada da literatura é conhecida como time-interleaved pipeline. Os seus principais blocos, o S&H e o estágio básico incluindo o sub-ADC e o MDAC, são explicados posteriormente junto com a estratégia de correção digital através do bit de redundância entre estágios consecutivos. Seguindo essa ordem de ideias, é estudada a implementação com portas digitais da estratégia anterior e da geração das fases de relógio necessárias para os blocos da cadeia pipeline. Os dois circuitos mais elementares, o amplificador operacional de transcondutância (OTA) e o comparador de tensão, também são apresentados antes de introduzir a programação geométrica como ferramenta de projeto auxiliar. Tal ferramenta permite otimizar o consumo de potência desses circuitos básicos e, portanto, descobrir uma nova perspectiva no projeto de circuitos analógicos do estado da arte. Finalmente, os resultados obtidos e as simulações dos diferentes blocos e circuitos que constituem o ADC são mostrados. Esses resultados também incluem as medições e testes feitos em um OTA projetado com PG e fabricado em tecnologia CMOS 0,35 micrômetros. A conclusão mais importante deste trabalho se deriva da aplicação simultânea da programação geométrica e a análise cuidadosa dos requisitos reais dos circuitos, levando portanto à otimização do desempenho global do ADC projetado. / In this work, an Analog to Digital Converter (ADC) fulfilling the Bluetooth standard specifications is designed. This block stays at the reception side of an integrated wireless transceiver in CMOS technology. Initially, an analysis of the ADC as a system is carried out, at the same time that the specifications at that level are developed. The architecture adapted from the literature is known as time-interleaved pipeline. Its main blocks, the S&H and the basic cell including sub-ADC and MDAC circuits, are then explained together with the digital correction strategy based on the bit of redundancy between consecutive stages. Furthermore, digital gate implementation of previous strategy and generation of the different clock phases required by pipeline chain blocks, are covered. The two most elementary circuits, operational transconductance amplifier (OTA) and voltage comparator, are also presented before introducing geometric programming (PG) as an auxiliary design tool. Such a tool allows the power consumption optimization of these basic circuits and thus leads to a new perspective in analog circuit design for the state of the art. Finally, the reached results and the different ADC block simulations are presented. Those results include tests and measurements of an OTA designed using PG and fabricated in a CMOS 0,35 micrometers technology. The most important conclusion of this work is derived from the joint application of geometric programming and careful analysis of the real circuit requirements, allowing the global performance optimization in the designed ADC.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:53:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 699035 bytes, checksum: 3300e24fe8473ff78b73d79a0e2d35cc (MD5) Previous issue date: 2014-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work an approach theory of geometrical problems and programming optimization theory Convex Difference Function (DC) is shown which is made of a class of geometric programming problems, known as Signomiais problems can be written as the difference convex functions and further, a DC problem can be written as CDC which is the canonical form of the problem DC. The advantage of writing in the form CDC is that one can find a global solution to this problem. The problem is solved by reference to Articles Nenad [20], Maranas [17] e Dembo [5]. / Neste trabalho é feita uma abordagem da teoria de Problemas de Programação Geométrica e da teoria de Otimização de Diferença de Funções Convexas(DC) onde mostrase que uma classe dos problemas de Programação Geométrica, conhecida por Problemas Signomiais, pode ser escrita como a diferença de funções convexas e mais adiante, que um problema DC pode ser escrito na forma CDC que é a forma canônica do problema DC. A vantagem de se escrever na forma CDC é que pode-se encontrar a solução global para este tipo de problema. Os problemas resolvidos tem como referência os artigos Nenad [20], Maranas [17] e Dembo [5].

Orientador: Paulo Augusto Valente Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T14:01:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RubiaMarade_D.pdf: 567047 bytes, checksum: b3f138aa736c6786ed48be3ca1ae70ab (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nesta tese são propostos novos algoritmos de otimização baseados na busca global para duas importantes classes de problemas de programação não-linear: problemas geométricos, nos quais as funções envolvidas são descritas por somas de polinômios generalizados, e problemas de programação multiplicativa convexa, os quais, por sua vez, apresentam funções objetivos e/ou restrições expressas como produtos de funções convexas. Uma abordagem multiobjetivo para problemas geométricos posinomiais, que admitem reformulações convexas, é apresentada. Para problemas geométricos signomiais, que não possuem reformulações convexas conhecidas, propõe-se incorporar um procedimento de busca local a um algoritmo branch-and-bound, visando acelerar a convergência deste tipo de algoritmo. Elementos de análise convexa e programação multiobjetivo são usados para abordar problemas de programação multiplicativa quando estes apresentam produtos e somas de produtos de funções convexas positivas nas suas funções objetivos. Um mínimo global para o primeiro caso é obtido como o limite das soluções de uma seqüência de minimizações quase-côncavas sobre politopos, resolvidas eficientemente por meio de enumeração de vértices. Um mínimo global para o segundo caso é obtido como o limite das soluções de uma seqüência de problemas quadráticos indefinidos com características especiais, resolvidos por enumeração de restrições. O desempenho computacional dos algoritmos propostos nesta tese é avaliado por meio de problemas-testes e comparado com algoritmos alternativos existentes na literatura / Abstract: In this thesis new optimization algorithms based on global search are proposed for two important classes of nonlinear programming problems: geometric problems, in which the functions involved are described by a sum of generalized polynomials, and convex multiplicative problems, in which, in turn, objective functions and/or constraints are expressed as a product of convex functions. A multiobjective approach for posinomial geometric problems, which admit convex reformulations, is presented. As convex reformulations for signomial geometric problems are unknown, a local search procedure with the purpose of speeding up the convergence of branchand-bound algorithms is proposed. Elements of convex analysis and multiobjective programming are used for dealing with multiplicative programming problems presenting products and sums of products of positive convex functions in their objective functions. A global minimum in the first case is obtained as the limit of a sequence of quasi-concave minimizations on polytopes, efficiently solved by vertex enumeration. A global minimum for the second case is obtained as the limit of a sequence of special indefinite quadratic problems, solved by constraint enumeration. The computational performance of the algorithms proposed in this thesis has been evaluated by means of test problems and compared with alternate algorithms from the literature / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Nesta dissertação os conceitos e técnicas relacionadas com a automação e otimização do projeto de um oscilador controlável por tensão para aplicações de rádio frequência são apresentados. O problema de projeto do oscilador foi formulado como um problema de otimização matemática conhecido como programação geométrica. Uma abordagem à aplicação da programação geométrica no projeto de um circuito simples foi feita primeiro. Dessa forma, as vantagens e limitações da metodologia são identificadas e propostas para lidar com esses problemas são revisados. Com uma idéia clara da metodologia, o problema de projeto do oscilador como um programa geométrico é apresentado. Um requerimento importante da aplicação de programação geométrica no projeto de circuitos é a necessidade de contar com modelos dos dispositivos que sejam compatíveis com a forma matemática do problema de otimização. Nesse sentido, neste trabalho se mostra como foram obtidos esses modelos para parâmetros do transistor e de um indutor quadrado simétrico onchip. Finalmente, aplicou-se a metodologia no projeto de um VCO na banda ISM 2.4GHz numa tecnologia CMOS 0.35um padrão de 4 metais, simulações do circuito mostraram uma figura de mérito de 180dBc/Hz com o ruído de fase de -130dBc/Hz a 3MHz de offset da portadora. Finalmente, o layout do protótipo de um VCO foi feito e fabricado. Testes experimentais foram desenvolvidos. Os resultados obtidos mostraram boa correlação com as simulações póslayout do circuito. / In this work the concepts and techniques related to the optimization and automation of the design of a controlled voltage oscillator intended for radio frequency applications are presented. The design problem of the oscillator was cast as a mathematical optimization problem known as geometric programming. As a first approach, the application of geometric programming in the design of a simple circuits was done. Thus, the advantages and limitations of the methodology were first reviewed and strategies to overcome theses problems were also presented. With a better understanding of the methodology, the formulation of the oscillator as a geometric program was presented. One of the most important requirements in the application of geometric programming in circuit design is the needed of device models suitable with the mathematical form of a geometric program. Thus, in this work the techniques used to obtain theses models for transistor and inductor parameters were presented. Using the proposed methodology, a VCO for the 2.4GHz ISM frequency band was designed in a standard 4 metals 0.35um CMOS technology. From simulations results, the VCO achieved a figure of merit of 180 dBc/Hz with a phase noise of -130dBc/Hz at 3MHz of offset frequency. A prototype of a VCO was fabricated and experimental tests were developed. From the obtained results good agreement with post layout simulations were observed.

Nesta dissertação é apresentada a aplicação da programação geométrica no projeto de uma fonte de tensão de referência de baixa tensão de alimentação que pode ser integrada em tecnologias padrões CMOS. Também são apresentados os resultados experimentais de um projeto da fonte de bandgap feito por um método de projeto convencional, cuja experiência motivou e ajudou ao desenvolvimento da formulação do programa geométrico proposta neste trabalho. O programa geométrico desenvolvido nesta dissertação otimiza o desempenho da fonte de bandgap e agiliza seu tempo de projeto. As expressões matemáticas que descrevem o funcionamento e as principais especificações da fonte de bandgap foram geradas e adaptadas ao formato de um programa geométrico. A compensação da temperatura, o PSRR, o consumo de corrente, a área, a tensão de saída e a sua variação por causa da tensão de offset do OTA, e a estabilidade são as principais especificações deste tipo de fonte de tensão de referência e fazem parte do programa geométrico apresentado neste trabalho. Um exemplo do projeto usando o programa geométrico formulado neste trabalho, mostra a possibilidade de projetar a fonte de bandgap em alguns minutos com erros baixos entre os resultados do programa geométrico e de simulação. / This work presents the application of geometric programming in the design of a CMOS low-voltage bandgap voltage reference source. Test results of a bandgap voltage reference designed via a conventional method are showed, this design experience motivated and helped to formulate the geometric program developed in this work. The geometric program developed in this work optimizes the bandgap source performance and speeds up the design time. The mathematical expressions that describe the bandgap source functioning and specifications were developed and adapted in the geometric program format. The temperature compensation, the PSRR, the current consumption, the area, the output voltage and its variations under the operational tranconductance amplifier offset voltage, and the stability are the main specifications of this type of bandgap reference source and they are included into the geometric program presented in this work. An example of the design using the geometric program formulated in this work, shows the possibility of designing the bandgap source in a few minutes with low errors between the geometric program results and the simulation results.

Nesta dissertação os conceitos e técnicas relacionadas com a automação e otimização do projeto de um oscilador controlável por tensão para aplicações de rádio frequência são apresentados. O problema de projeto do oscilador foi formulado como um problema de otimização matemática conhecido como programação geométrica. Uma abordagem à aplicação da programação geométrica no projeto de um circuito simples foi feita primeiro. Dessa forma, as vantagens e limitações da metodologia são identificadas e propostas para lidar com esses problemas são revisados. Com uma idéia clara da metodologia, o problema de projeto do oscilador como um programa geométrico é apresentado. Um requerimento importante da aplicação de programação geométrica no projeto de circuitos é a necessidade de contar com modelos dos dispositivos que sejam compatíveis com a forma matemática do problema de otimização. Nesse sentido, neste trabalho se mostra como foram obtidos esses modelos para parâmetros do transistor e de um indutor quadrado simétrico onchip. Finalmente, aplicou-se a metodologia no projeto de um VCO na banda ISM 2.4GHz numa tecnologia CMOS 0.35um padrão de 4 metais, simulações do circuito mostraram uma figura de mérito de 180dBc/Hz com o ruído de fase de -130dBc/Hz a 3MHz de offset da portadora. Finalmente, o layout do protótipo de um VCO foi feito e fabricado. Testes experimentais foram desenvolvidos. Os resultados obtidos mostraram boa correlação com as simulações póslayout do circuito. / In this work the concepts and techniques related to the optimization and automation of the design of a controlled voltage oscillator intended for radio frequency applications are presented. The design problem of the oscillator was cast as a mathematical optimization problem known as geometric programming. As a first approach, the application of geometric programming in the design of a simple circuits was done. Thus, the advantages and limitations of the methodology were first reviewed and strategies to overcome theses problems were also presented. With a better understanding of the methodology, the formulation of the oscillator as a geometric program was presented. One of the most important requirements in the application of geometric programming in circuit design is the needed of device models suitable with the mathematical form of a geometric program. Thus, in this work the techniques used to obtain theses models for transistor and inductor parameters were presented. Using the proposed methodology, a VCO for the 2.4GHz ISM frequency band was designed in a standard 4 metals 0.35um CMOS technology. From simulations results, the VCO achieved a figure of merit of 180 dBc/Hz with a phase noise of -130dBc/Hz at 3MHz of offset frequency. A prototype of a VCO was fabricated and experimental tests were developed. From the obtained results good agreement with post layout simulations were observed.

Nesta dissertação é apresentada a aplicação da programação geométrica no projeto de uma fonte de tensão de referência de baixa tensão de alimentação que pode ser integrada em tecnologias padrões CMOS. Também são apresentados os resultados experimentais de um projeto da fonte de bandgap feito por um método de projeto convencional, cuja experiência motivou e ajudou ao desenvolvimento da formulação do programa geométrico proposta neste trabalho. O programa geométrico desenvolvido nesta dissertação otimiza o desempenho da fonte de bandgap e agiliza seu tempo de projeto. As expressões matemáticas que descrevem o funcionamento e as principais especificações da fonte de bandgap foram geradas e adaptadas ao formato de um programa geométrico. A compensação da temperatura, o PSRR, o consumo de corrente, a área, a tensão de saída e a sua variação por causa da tensão de offset do OTA, e a estabilidade são as principais especificações deste tipo de fonte de tensão de referência e fazem parte do programa geométrico apresentado neste trabalho. Um exemplo do projeto usando o programa geométrico formulado neste trabalho, mostra a possibilidade de projetar a fonte de bandgap em alguns minutos com erros baixos entre os resultados do programa geométrico e de simulação. / This work presents the application of geometric programming in the design of a CMOS low-voltage bandgap voltage reference source. Test results of a bandgap voltage reference designed via a conventional method are showed, this design experience motivated and helped to formulate the geometric program developed in this work. The geometric program developed in this work optimizes the bandgap source performance and speeds up the design time. The mathematical expressions that describe the bandgap source functioning and specifications were developed and adapted in the geometric program format. The temperature compensation, the PSRR, the current consumption, the area, the output voltage and its variations under the operational tranconductance amplifier offset voltage, and the stability are the main specifications of this type of bandgap reference source and they are included into the geometric program presented in this work. An example of the design using the geometric program formulated in this work, shows the possibility of designing the bandgap source in a few minutes with low errors between the geometric program results and the simulation results.