Towards smaller single-point failure-resilient analog circuits by use of a genetic algorithm

Rojec, Žiga (avtor)

Failure-resilient analog circuits are difficult to design, but artificial intelligence can help crawl the topology solution space. Us-ing evolutionary computation-based topology synthesis we evolve analog arcus tangent computational circuits, resilient to any rectifying diode or resistor high-impedance single failure or removal. We encode analog circuit topologies as individuals with an upper-triangular incident matrix. Circuits are evolved using a combined technique utilizing parts of NSGA-II and PSADE, based on a special three-dimensional robustness function. We show that topology size for a failure-resilient circuit can be classes smaller than hand-made component-redundancy-based solutions. Our best failure-resilient topology comprises six diodes, three resistors, and a voltage offset source.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: analog circuits, analog circuit synthesis, circuit optimization, failure-resilience, circuit robustness
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2023
• Št. strani: Str. 103-117
• Številčenje: Vol. 53, no. 2
• PID: 20.500.12556/RUL-159756
• UDK: 621.3.049.7
• ISSN pri članku: 0352-9045
• DOI: 10.33180/InfMIDEM2023.205
• COBISS.SI-ID: 192963843
• Datum objave v RUL: 23.07.2024

Gradivo je del revije

• Naslov: Informacije MIDEM : časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale
• Skrajšan naslov: Inf. MIDEM
• Založnik: Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale
• ISSN: 0352-9045
• COBISS.SI-ID: 1220612

Licence

• Licenca: CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
• Opis: To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Naslov: Manjšanje analognih vezij odpornih na odpoved poljubne komponente z uporabo genetskega algoritma

Izvleček

Analogna vezja, ki so odporna na napake, je težko načrtovati. Pri prečesavanju prostora možnih topologij lahko pomaga umetna inteligenca. Z sintezo topologij, temelječi na evolucijskem algoritmu, smo razvili analogno računsko vezje za inverzni tangens, ki je odporno na visokoimpedančno okvaro posamezne komponente (diode ali upora) ali njene odstranitve. Topologija analognega vezja je v algoritmu zapisana v obliki zgornje-trikotne vpadne matrike. Vezja razvijemo z uporabo kombinirane metode z uporabo večkriterijskega optimizacijskega algoritma NSGA-II in PSADE, kjer je za usmerjanje sinteze razvita posebna tri-kriterijska funkcija robustnosti. V članku prikazujemo kako zmanjšati velikost topologije, odporne na odpoved komponente, na razrede manjšo velikost od ročno izdelanih robustnih topologij, ki temeljijo na redundanci posameznih komponent. Naš najboljši rezultat je analogno računsko vezje za inverzni tangens, ki je sestavljeno iz šestih diod, treh uporov in odmičnega napetostnega vira.

• Ključne besede: analogna vezja, sinteza analognih vezij, optimizacija vezij, odpornost na napake, robustnost vezij

Projekti

• Financer: ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: P2-0246
• Naslov: ICT4QoL - Informacijsko komunikacijske tehnologije za kakovostno življenje