فهرست مطالب

مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران
سال هجدهم شماره 4 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/29
  • تعداد عناوین: 21
|
  • بهنام بابازاده داریان، حسن خالصی*، وحید قدس، علیرضا ایزدبخش صفحات 1-7

    تقویت کننده های عملیاتی، یکی از پرکاربردترین بلوک های پایه ای در سیستم های آنالوگ و مختلط هستند. در این مقاله، تقویت کننده عملیاتی ترارسانایی چهار طبقه با سطح اشغال تراشه پایین پیشنهاد شده است. در این ساختار، از یک بلوک تمام تفاضلی همزمان به عنوان طبقه چهارم و شبکه جبران سازی استفاده شده است. جبران سازی تقویت کننده ارایه شده تنها با یک MOSCAP صورت گرفته که ضمن کاهش سطح اشغال تراشه، به سبب کاهش تعداد و مقادیر خازن جبران ساز، پهنای باند بهره و ضرایب شایستگی بهبود یافته است. سادگی و استحکام طرح امکان پیاده سازی در یک تراشه با ابعاد m μ 210x250 را فراهم نموده است. تقویت کننده چهار طبقه پیشنهادی در تکنولوژی CMOS-mμ0.18  طراحی شده است. مزیت طرح، ارایه ساختاری است قابل پیاده سازی و مقاوم در برابر تغییرات پارامترهای مدار ناشی از پیاده سازی روی تراشه می باشد. بهره تقویت-کننده پیشنهادی 120dB و توان مصرفی 545µW و آهنگ چرخش V/µS 2.12، پهنای باند بهره 16.4MHz و حاشیه فاز 88 درجه می باشد.

    کلیدواژگان: تقویت کننده ترارسانایی، تقویت کننده چند طبقه، جبران سازی فرکانسی، کاهش سطح تراشه، تکنولوژی CMOS، خازن مبتنی بر ترانزیستور
  • اکرم شیخی*، علی سجادی صفحات 9-17

    در این مقاله، یک تقویت کننده توان کلاس E پهن باند برای کاربرد در سیستم های مخابرات ماهواره ای طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. در طراحی این تقویت کننده از دو مدار کنترل کننده هارمونیکی مرتبه دوم و سوم به منظور حذف هارمونیک های ناخواسته و همچنین تکنیک جبران راکتانس دوگانه جهت دست یابی به پهنای باند وسیع استفاده شده است. ترانزیستور LDMOS نوع AFT09MS007N به عنوان عنصر اکتیو مدار پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفته است. پس از محاسبه مقادیر بهینه المان ها، تقویت کننده پیشنهادی ابتدا با عناصر ایده آل و سپس با مدل واقعی المان ها و با استفاده از نرم افزار ADS شبیه سازی شده و نتایج به دست آمده مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با هدف بررسی عملکرد واقعی، تقویت کننده پیشنهادی ساخته و اندازه گیری شده است. نتایج اندازه گیری نشان می دهد که تقویت کننده توان پیشنهادی در پهنای باند فرکانسی بین MHz 400 تا MHz 460، دارای راندمان درین بیش از 75 % و راندمان توان افزوده بهتر از 69 % می باشد. همچنین در رنج فرکانسی یاد شده، دارا بودن بیشینه مقادیر راندمان درین 83 % و راندمان توان افزوده 75 % به ازای توان ورودی dBm 27 و ولتاژ درین V 12 از دیگر ویژگی های مطلوب تقویت کننده پیشنهادی است. درنهایت تشابه قابل قبولی بین نتایج شبیه سازی و اندازه گیری شده مشاهده می شود.

    کلیدواژگان: تقویت کننده توان، کلاس E، تکنیک جبران راکتانس، راندمان درین، راندمان توان افزوده، نرم افزار ADS
  • علی آریان، محمد روح الله یزدانی* صفحات 19-29

    در این مقاله یک مبدل سوییچینگ باک در هم تنیده معرفی می شود که در آن شرایط کلیدزنی نرم فراهم می شود. مبدل پیشنهادی با تلفیق دو مبدل باک یکسان و فقط با یک مدار کمکی ارایه می شود. مدار کمکی شرایط کلیدزنی نرم را برای سوییچ های اصلی فراهم می کند. همچنین شرایط کلیدزنی نرم برای سوییچ کمکی و دیودها فراهم می شود. به منظور کاهش تلفات هدایتی در این مبدل، سوییچ های سنکرون جایگزین دیود های هرزگرد در خروجی می شود. پس از تحلیل مبدل باک پیشنهادی و بررسی وضعیت های مختلف عملکردی مبدل، نتایج شبیه سازی مبدل با توان  W220 در فرکانس  kHz100  به منظور تایید تحلیل های تیوری ارایه می شود. همچنین نمودار بود برای مقایسه حالت گذرای مبدل پیشنهادی با مبدل باک معمولی ارایه می شود.  همچنین بررسی تلفات به تفکیک تلفات المان ها و نمودار بازده نشان  داده می شود که بیانگر بهبود بازده در مبدل پیشنهادی نسبت به مبدل مشابه کلیدزنی سخت است.

    کلیدواژگان: مبدل باک، مبدل در هم تنیده، کلیدزنی در ولتاژ صفر، کلیدزنی در جریان صفر، یکسوکننده سنکرون
  • سکینه صیدی، علی آذرپیوند* صفحات 31-36

    با توجه به استفاده روزافزون از وسیله های همراه، معیار توان مصرفی به دلیل نیاز به کارکرد طولانی این دستگاه ها در کنار دو معیار سنتی کارآیی و هزینه به یک فاکتور مهم در طراحی سیستم های دیجیتال تبدیل شده است. با توجه به اینکه بلوک های محاسباتی تقریبی با صرف نظر کردن از مقدار قابل قبولی از دقت، تاثیر مثبتی بر روی هر سه معیار هزینه، توان مصرفی و هزینه دارند؛ محاسبات تقریبی یا غیر دقیق به عنوان یک رویکرد جدید در طراحی سیستم های دیجیتال مطرح شده است. در این مقاله یک جمع کننده ی تقریبی طراحی شده و میزان خطای آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با استفاده از این جمع کننده، یک ضرب کننده ی تقریبی نیز پیشنهاد شده است. در ادامه، از این ضرب کننده برای پیاده سازی دو کاربرد نرم سازی و تیزسازی که در پردازش تصاویر به کار گرفته می شوند، استفاده شده است. استفاده از این بلوک های محاسباتی منجر به 63% صرفه جویی در توان مصرفی پویا، 70% صرفه جویی در توان مصرفی ایستا، کاهش 25% در مساحت طرح و همچنین 33% بهبود در تاخیر آن شده است. همچنین میزان خطای وارد شده به سیستم به دلیل استفاده از محاسبات تقریبی به طور متوسط 33% می باشد که تاثیر مخرب در کارکرد کاربردهای نرم سازی و تیزسازی ندارد و خروجی های این دو کاربرد با استفاده از بلوک های محاسبات تقریبی خللی در درستی پردازش تصویر وارد نمی کنند.

    کلیدواژگان: محاسبات تقریبی، جمع کننده ی تقریبی، ضرب کننده ی تقریبی، توان مصرفی، پردازش تصویر
  • علیرضا حسن زاده*، مهدی شیرازی صفحات 37-47

    در این مقاله،یک تقویت کننده هدایت انتقالی ولتاژ پایین برای کاربردهای توان پایین با استفاده ازترانزیستورهای گیت مجزا فین فت طراحی و شبیه سازی شده است. در طراحی این مدار برای ایجاد ورودی با دامنه تا ولتاژ تغذیه از روش زوج شبه تفاضلی در طبقه ورودی و روش خودبایاس شونده استفاده شده است. از سوی دیگر با استفاده از فین فت گیت مجزا به جای سی ماس می توان پاسخ فرکانسی و بهره را بهبود بخشید بدون آنکه توان اضافی مصرف شود. در مدل فین فت استفاده شده به دلیل دارا بودن دو گیت مجزا، می توان از یک گیت برای بایاس ترانزیستور و از گیت دیگر برای اعمال ورودی استفاده نمود. این مدار برای جبران سازی فرکانسی از سیستم DFC بهره برده است تا میزان خازن های جبران سازی کوچک شوند. برای طراحی مدار تقویت کننده هدایت انتقالی از مدل فین فت 20nm براساس مدل PTM استفاده شده است. در نهایت نتایج شبیه سازی با HSPICE مقدار بهره 39.27 dB، حاشیه فاز 45.05o و فرکانس بهره واحد 8.26 MHz به ازای خازن بار 3 pF با توان تلفاتی نهایی 37.75 µW می باشد. مقدار ولتاژ DC خروجی نیز در ولتاژ تغذیه VDD=0.5 V برابر 0.269 V قرارداده شده است.

    کلیدواژگان: توان پایین، ولتاژ پایین، تقویت کننده هدایت انتقالی، فین فت گیت مجزا
  • غلامعلی دلفی، سعید علیائی*، محود صیفوری، احمد محب زاده بهابادی صفحات 49-55

    در این مقاله یک دی مالتی پلکسر دو کاناله مبتنی بر نانوتشدیدگر حلقوی کریستال فوتونی طراحی و شبیه سازی شده است. ساختار این دی مالتی پلکسر از دو فیلتر کریستال فوتونی تشکیل شده است. در ابتدا فیلتر کریستال فوتونی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در این تجزیه و تحلیل با انجام تغییرات شعاع میله های مرکزی نانو تشدیدگر حلقوی و شعاع میله های پراکندگی، پارامترهای مهم در طراحی فیلتر بهبود یافته است. میانگین ضریب کیفیت 9/3506، میانگین ضریب انتقال 94.3 درصد، میانگین میزان همشنوایی 35/25- دسی بل و میانگین عرض کانالی 45/0 نانومتر، از مزیت های این ساختار است. علاوه بر این، سادگی ساختار و اندازه کوچک از ویژگی های ساختار به حساب می آید و می توان از ساختار پیشنهاد شده در سامانه های WDM بهره برد.

    کلیدواژگان: کریستال های فوتونی، شکاف باند فوتونی، فیلترهای کریستال فوتونی، دی مالتی پلکسر، نانوتشدیدگرحلقوی
  • حسین کریم خانی، حمید واحد* صفحات 57-62

    در این مقاله، یک مدولاتور نوری باند پهن حاوی دو جفت لایه گرافن و h-BN طراحی و تحلیل شده است. تک لایه های گرافنی با ضخامت زیر طول موجی و میزان جذب تنظیم پذیر به عنصر کلیدی در طراحی ادوات نوری تبدیل شده است. برای حفظ خواص تک لایه گرافنی در ساختارهای شامل دو یا چند لایه گرافنی از لایه دی الکتریک h-BN استفاده شده است. در این مقاله، ساختار مدولاتور نوری پیشنهادی شامل دو جفت لایه گرافن و h-BN است که اعمال ولتاژ به لایه های گرافنی سبب تغییر پتانسیل شیمیایی گرافن شده و از این طریق، با کنترل میزان جذب گرافن، مدولاسیون نور خروجی فراهم شده است. از طریق روش FDTD، با محاسبه مشخصه های عملکردی مدولاتور، ساختار پیشنهادی بهینه برای مدولاتور بیان شده است. مدولاتور پیشنهادی علاوه بر عملکرد مناسب در محدوده طول موجی 1800-1300 نانومتر، در طول موج 1550 نانومتر، عمق مدولاسیون dB/µm 0.06 با اتلافات الحاقی dB/µm 0.16 و ضریب خاموشی بالای 12 دسی بل را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: مدولاتور، گرافن، پلاسمونیک، h-BN، تلفات، عمق مدولاسیون
  • زهیر کردرستمی*، کوروش حسنلی، آناهیتا قادری صفحات 63-70

    در این مقاله، ترانزیستوری با قابلیت تحرک الکترون بالا (HEMT) با استفاده از پیوند ناهمگون GaN/AlGaN با لایه جدا کننده ذاتی و گیت پشتی پیشنهاد گردیده است. اثر گیت پشتی و لایه جدا کننده ذاتی GaN بر  رفتار DC و AC ترانزیستور مورد مطالعه قرار گرفته است. پارامترهای عملکرد مانند جریان درین، هدایت انتقالی، فرکانس قطع، حداکثر فرکانس نوسان، سویینگ زیر آستانه و DIBL  برای همه طراحی ها محاسبه شده است. پارامترهای مذکور بین ساختارهای تک گیتی و دوگیتی پیشنهادی مقایسه شده است که حاکی از بهبود رفتار ترانزیستور با اضافه شدن گیت پشتی است. همچنین اثر اضافه نمودن لایه جدا کننده ذاتی بر پارامترهای ترانزیستور دو گیتی پیشنهادی بررسی گردیده است. محاسبه پاسخ فرکانسی نشان می دهد فرکانس قطع HEMT دو گیتی پیشنهادی برابر با 272 است که نسبت به مقدار GHz 132 مربوط به ساختار دو گیتی بدون لایه جدا کننده بهبود قابل ملاحظه ای یافته است. نتایج نشان می دهد، اضافه نمودن گیت پشتی و لایه جدا کننده ذاتی هر دو باعث بهبود مشخصات DC و AC در HEMT می شوند.

    کلیدواژگان: HEMT، GaN، پیوند ناهمگون، گیت پشتی، لایه جدا کننده ذاتی
  • نگار بشیری، رضا حسینی* صفحات 71-77

    در این مقاله، یک ترانزیستور اثرمیدانی دو گیتی تونلی بدون پیوند با ساختار گیت چند ماده ای  (Multi Material DG JL TFET) ارایه شده و عملکرد آن براساس سطوح نوار های انرژی مورد بررسی قرار گرفته است.  تمام شبیه سازی ها توسط نرم افزار سیلواکو انجام گرفته است. تاثیر مینیمم محلی نوار هدایت در شدت انتقال بین حالت های روشن و خاموش نشان داده شده است. از نتایج بدست آمده مشخص شد با انتخاب مقدار مناسب تابع کار برای فلزات گیت ساختار ارایه شده، می توان به جریان حالت خاموش پایین، شیب زیر آستانه پایین، جریان حالت روشن بالا و نسبت جریان حالت روشن به جریان حالت خاموش بهبود یافته ای دست یافت. همچنین در این مقاله مشخصه های الکتریکی ساختار دو گیتی با گیت چند ماده ای با مشخصه های ساختار گیت یک ماده ای و دو ماده ای مقایسه گردید. ساختار پیشنهادی ولتاژ آستانه کمتر، جریان حالت روشن بالاتر و نسبت جریان حالت روشن به جریان حالت خاموش بالاتری در مقایسه با سایر ساختارها نشان داد. در نهایت، با مقایسه پاسخ فرکانسی ساختارهای ارایه شده مشخص گردید ساختار با گیت چند ماده ای دارای ترارسانایی و فرکانس قطع بالایی است.

    کلیدواژگان: ترانزیستور اثرمیدانی تونلی بدون پیوند، تونل زنی باند به باند، تابع کار، گیت چند ماده ای، جریان حالت خاموش، جریان حالت روشن
  • محمد میرزاحسینی، محمد یاوری* صفحات 79-96

    در این مقاله، یک روش کالیبراسیون دیجیتال برای اصلاح خطاهای مداری موجود در مبدل های آنالوگ به دیجیتال Pipeline ارایه شده است. این روش شامل دو بخش است که در قسمت اول، یک تخمین اولیه و غیردقیق از خطاهای مداری به صورت پس زمینه ای انجام می شود. سپس در قسمت دوم، این مقادیر اولیه به سمت مقادیر دقیقشان تنظیم می شوند و در ادامه تغییرات پروسه و دما را دنبال می کنند. در این روش برای کالیبراسیون خطا ها، از ترکیبی از روش های مبتنی بر یکسان سازی، تغییر ولتاژ آستانه ی مقایسه گر و هیستوگرام به همراه ویژگی های هندسی منحنی مشخصه انتقالی مبدل Backend و همچنین منحنی مشخصه انتقالی خروجی مبدل و تاثیر خطاها بر روی آن ها استفاده شده است. روش کالیبراسیون پیشنهادی بر روی یک مبدل آنالوگ به دیجیتال Pipeline با سرعت نمونه برداری MS/s 100 و دقت 12 بیت که به صورت 12 طبقه 5/1 بیتی با ساختار CNFA به همراه یک مبدل 2 بیتی فلش پیاده سازی شده است، به کار برده شده است. مقادیر شبیه سازی شده مداری SNDR و SFDR مبدل به ترتیب حدود 31 دسیبل و 41 دسیبل نسبت به مبدل بدون کالیبراسیون بهبود می یابند.

    کلیدواژگان: مبدل های آنالوگ به دیجیتال Pipeline، کالیبراسیون پس زمینه دیجیتال، خطای بهره و غیرخطینگی
  • حسن مولایی، خسرو حاج صادقی* صفحات 97-105

    طراحی عنصر تاخیری که یک بلوک کلیدی در مبدل های زمان به دیجیتال (TDC) می باشد، یک بخش چالش برانگیز در طراحی حلقه قفل فاز تمام دیجیتال (ADPLL) است. در این مقاله طراحی مدار یک عنصر تاخیری تازه ارایه می شود که زمان تاخیر انتشار را کاهش داده و متناسب با آن قدرت تفکیک مبدل زمان به دیجیتال را افزایش می دهد. افزون بر آن، حساسیت طرح پیشنهادی به ناهمسانی افزاره ها و تغییرات فرایند ساخت نسبت به طرح های موجود کمتر است. برای آزمودن و اثبات کارایی طرح جدید، یک مبدل زمان به دیجیتال 8 بیتی تازه طراحی شده است که از یک تقویت کننده زمانی قابل تنظیم استفاده می کند و به قدرت تفکیک زیر پیکوثانیه می رسد. با استفاده از یک مدار کالیبراسیون تغییرات بهره مربوط به تقویت کننده زمانی به کمتر از %1 کاهش یافته است. نتایج شبیه سازی مداری در فناوری µm CMOS0/18 افزایش %35 در قدرت تفکیک مبدل و کاهش %20 در مصرف توان نسبت به طراحی های مرسوم را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: طراحی عنصر تاخیری، مبدل زمان به دیجیتال، تقویت کننده زمانی، بهره قابل تنظیم، توان کم
  • علی رشیدی، غلامرضا کیانی*، رحیمه نصرتی صفحات 107-117

    رشد گسترده سیستم های الکترونیکی و دستگاه های ارتباطی و استفاده گسترده از تجهیزاتی از قبیل رادارها، سیستم های ارتباطی تلفن همراه، GPS و وسایل خانگی در سال های اخیر، موجب افزایش تداخل امواج الکترومغناطیس شده است که در نتیجه آلودگی مغناطیسی را افزایش داده است. جذب و سپرسازی در برابر این امواج برای کاهش آلودگی امواج الکترومغناطیس در کاربردهای مختلف احساس می شود. این آلودگی باعث عملکرد نادرست دستگاه های الکترونیکی و مخابراتی می شود و همچنین موجب آسیب به ساختارهای بیولوژیکی و گونه های زنده ی موجود در محیط زیست می شود. از کاربردهای گسترده جاذب امواج الکترومغناطیس در صنایع نظامی می توان به فناوری اختفا اشاره کرد که باعث استتار و اختفای هدف مورد نظر با حذف سیگنال بازتابی از هدف به رادار می شود. در نتیجه هدف از تهیه جاذب امواج الکترومغناطیس تولید کامپوزیت و یا پوششی می باشد که توانایی جذب امواج برای رادارگریزی در صنایع نظامی و محافظت بافت های زنده در برابر امواج الکترومغناطیس و همچنین محافظت از دستگاه های الکترونیکی و مخابراتی در برابر امواج مزاحم را داشته باشد. نانوکامپوزیت های شامل پلیمرهای رسانا ساختارهای مناسبی برای کارکرد در این حوزه دارند. در مقاله حاضر مکانیسم و عملکرد جاذب های امواج الکترو مغناطیس با محوریت پوشش های نانوکامپوزیتی پلیمری مورد بررسی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: جاذب امواج الکترومغناطیس، نانو کامپوزیت، پلیمر، مکانیسم، عملکرد
  • محسن شکیبا، مریم شکیبا* صفحات 119-128

    نظر به کاربرد گسترده لایه های نازک اکسید روی در ساخت حسگرها و سلول های خورشیدی نسل دوم و سوم، هدف از این تحقیق، تحلیل و شبیه سازی فرآیند لایه نشانی اکسید روی در سامانه کندوپاش مگنترونی مستقیم است. در این راستا، ابتدا مدل ریاضی ارایه شده برای فرآیند لایه نشانی در نرم افزار RSD2013، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته و پس از آن نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند لایه نشانی اکسید روی با استفاده از تارگت روی، در پلاسمای Ar/O2،  تجزیه و تحلیل شده اند. همچنین، با توجه به تاثیر مشخصه های پلاسما بر فرآیند لایه نشانی، از نرم افزار XPDP1 به منظور شبیه سازی پلاسمای سامانه کندوپاش استفاده شده است. معادلات دیفرانسیلی وابسته به زمان استفاده شده در RSD2013، بسیاری از پدیده های فیزیکی از جمله جذب شیمیایی گاز واکنشی از طریق تارگت و زیرلایه، لانه گزینی مستقیم و ضربه ای ذرات گاز واکنشی در تارگت، تشکیل ترکیبات کامپوند در نواحی زیر سطح تارگت، رسوب ذرات اسپاتر شده از تارگت روی سطح زیرلایه و بازگشت کسری از آن ذرات به سمت تارگت، و نیز رسوب مجدد ذرات اسپاتر شده روی سطح تارگت را در بر دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی، در بهبود کیفیت اکسید روی لایه نشانی شده در سامانه های عملی کندوپاش واکنشی موثر خواهد بود.

    کلیدواژگان: مدل سازی ریاضی لایه نشانی اکسید روی، سامانه کندوپاش مگنترونی مستقیم، نرم افزار RDS2013، پلاسمای Ar، O2، نرم افزار XPDP1
  • سیمین روح افزایی، سعیده رهبرپور*، محمد قربعلی، نوید قدسی صفحات 129-135

    آشکارسازی استون با استفاده از حسگر گاز در غلظت های پایین به علت کاربرد در شناسایی بیماری دیابت از تنفس بسیار حایز اهمیت است، درحالی که معمولا حسگرهای گاز رایج فاقد چنین توانایی هستند. اندازه گیری استون موجود در بازدم انسان یک روش معتبر در تشخیص بیماری دیابت است، اما به علت مقدار کم استون در تنفس (کمتر از ppm 10) اندازه گیری آن با استفاده از حسگرهای گاز تجاری دارای چالش های فراوانی است. در پژوهش حاضر، جذب استون توسط زیولیت A نشان داده شد و سپس با استفاده از آن عملکرد حسگر گاز  TGS2602 در تشخیص گاز استون بهبود داده شد. ابتدا پاسخ حسگر به مقادیر کمتر از ppm 10 استون بررسی شد. سپس هوای آلوده به استون از بستر زیولیتی عبور داده شد تا استون موجود در آن در سطح زیولیت جذب شود. بلافاصله بعد از مرحله جذب، گرمایش زیولیت تا دمای 450 درجه سانتی گراد انجام شد تا استون های جذب شده به صورت یک جا رهاسازی شوند و باعث ایجاد غلظت لحظه ای بالاتری در محفظه حسگر نسبت به غلظت اولیه گاز شوند. به دلیل افزایش غلظت در زمان رهاسازی، پاسخ حسگر بهبود یافت. با این روش، غلظت استون در محفظه حسگر نسبت به هوای مورد آزمایش بیش از 50 برابر افزایش داشت که باعث افزایش 7 برابری پاسخ حسگر گردید. جهت بررسی کارایی سامانه ساخته شده، تاثیر عواملی از جمله جرم زیولیت استفاده شده، سرعت جابه جایی هوا و دمای رهاسازی بررسی شد. مشاهده شد که استفاده از حسگر مجهز شده به پیش تغلیظ گر زیولیت A به عنوان یک روش آسان، کم هزینه و قابل اطمینان، حد آستانه تشخیص حسگر تجاری را افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: پیش تغلیظ گر، استون، زئولیت A، غلظت کم استون، دیابت
  • رمضانعلی نقی زاده* صفحات 137-147

    تخمین پارامترهای مدل سلول خورشیدی بر اساس مشخصه های اندازه گیری شده به دلیل ماهیت غیرخطی ناشی از وجود دیود و مشخصه نمایی آن در مدار معادل امری دشوار است. وجود دو دیود در مدار معادل دونمایی نیز بر دشواری کار می افزاید. بر این اساس در این مقاله یک روش ترکیبی مبتنی بر مشخصه جستجوگری الگوریتم علف هرز مهاجم، مدل های احتمالاتی تخمین توزیع و بهره گیری از خاصیت پراکندگی توزیع ترکیبی گوس-کوشی برای تخمین پارامترهای مدار معادل تک دیودی و دو دیودی سلول خورشیدی بر اساس یک مسئله بهینه سازی ارایه شده است. تابع هدف مورد نظر بر اساس مجذور میانگین مربعات خطا بین منحنی جریان - ولتاژ به دست آمده از مدل و منحنی واقعی اندازه گیری شده تعریف شده است. روش مورد نظر برای تخمین پارامترهای یک سلول خورشیدی واقعی بر اساس مشخصه اندازه گیری شده پیاده سازی و با 8 روش بهینه سازی دیگر مقایسه شده است. مقایسه آماری توابع هدف بهینه ناشی از اختلاف منحنی ولتاژ جریان به دست آمده از مدل مداری بهینه شده و اندازه گیری نشان دهنده عملکرد بسیار خوب روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش ها می باشد.

    کلیدواژگان: تخمین پارامتر، سلول فتوولتائیک، بهینه سازی علف هرز مهاجم، تخمین توزیع
  • حمید خلیلی، سید ادیب ابریشمی فر*، فرهاد باقر اسکویی صفحات 149-154

    عوامل بسیاری بر روی کارایی سامانه های مبتنی بر باتری لیتیم-یون (هم چون ماهواره ها و خودروهای الکتریکی) تاثیرگذار هستند. از مهم ترین آن ها نامتعادل شدن سلول های باتری بر اثر شارژ و دشارژ متوالی، دمای محیط باتری و فرآیند ساخت باتری ها است. با نامتعادل شدن سلول های بسته باتری لیتیم-یون ظرفیت بسته باتری و عمر مفید آن ها کاهش می یابد و حتی در مواردی سبب نابودی و انفجار بسته باتری می شود. تا کنون روش های مختلفی برای متعادل سازی سلول های باتری لیتیم-یون پیشنهادشده است. در این مقاله پیکربندی جدیدی برای مدار متعادل ساز باتری های لیتیم-یون ارایه شده است. مدار پیشنهادشده دارای فرآیند متعادل سازی خودکار بوده و نحوه انتقال انرژی در آن به صورت بسته به سلول در هر دو دوره کلیدزنی اتفاق می افتد. در نتیجه سرعت متعادل سازی آن نیز نسبت به طرح های مشابه افزایش قابل توجهی پیداکرده است. مدار پیشنهادی برای توان 42 وات در نرم افزار Orcad Capture شبیه سازی شده که دارای راندمان 81% و زمان متعادل سازی 1.5 میلی ثانیه (با توجه شرایط مدل شده بسته باتری در شبیه سازی) در شرایط اختلاف ولتاژ 0.5 ولت بین سلول ضعیف و قوی است و نتایج حاصل شده نشان دهنده عمل کرد مناسب مدار پیشنهاد ی است.

    کلیدواژگان: مدار متعادل ساز، باتری لیتیم- یون، ماهواره ها، خودروهای الکتریکی، متعادل سازی خودکار
  • محمدرضا متولی کسمایی*، کریستین کونزلمان صفحات 155-166

    یکی از روش های کمینه کردن مصرف مواد سوختی در خودروها، استفاده از سوپاپ های قابل کنترل در سیلندر است. سیستم های مکانیکی و هیدرولیکی قدیمی، نمی توانند یک انطباق زمانی سریع بین موتور و موقعیت لحظه ای خودرو برقرار کنند. با کنترل جداگانه تک تک سوپاپ ها در سیلندر امکان انطباق کامل زمانی بین سوپاپ ها و حرکت آنی خودرو وجود دارد. معمولا کنترل کننده های با سنسور، یا مشکل تکنیکی دارند و یا از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیستند. لذا تحقیقیات کمپانی های خودروسازی به سمتی پیش می رود که روش بدون سنسور را جایگزین کنند تا از یک طرف از محاسبات طاقت فرسا به دور باشند و از طرف دیگر در مقابل مزاحمت ها، قابلیت انعطاف بیشتری داشته باشند. سوپاپ های مدرن که با نیروی الکترومغناطسیی کار می کنند به سوپاپ های الکترومغناطیسی معروف اند. این سوپاپ ها از دو سلف سیم پیچی شده با هسته فرومغناطیسی که در مقابل یکدیگر قرار دارند، تشکیل شده اند. این هسته فرومغناطیسی سیم پیچی شده، یک سیستم رزونانس الکتریکی- مکانیکی ایجاد می کند که زمینه حرکت سوپاپ ها در سیلندر را فراهم می سازد. در این مقاله، قسمت کنترل کننده الکترونیکی سوپاپ الکترومغناطیسی، تجزیه و تحلیل، طراحی و تست می شود.

    کلیدواژگان: سوپاپ الکترومغناطیسی، هسته فرومغناطیسی، کنترل کننده الکترونیکی مدرن، رزونانس الکتریکی - مکانیکی
  • بهروز کوهستانی* صفحات 167-174

    ماتریس های تنک در بسیاری از مسایل مرتبط با علوم و مهندسی ظاهر می شوند. عملکرد الگوریتم های طراحی شده برای حل کردن چنین مسایلی وابستگی زیادی به پهنای باند ماتریس مسئله دارد. پهنای باند یک ماتریس متقارن برابر است با فاصله ای از قطر اصلی ماتریس که فراتر از آن تمام درایه های آن ماتریس صفر هستند. کمینه کردن پهنای باند یک ماتریس مسئله ای ان پی-کامل است. با توجه به اهمیت این مسیله، تاکنون الگوریتم های بسیاری برای حل آن ارایه شده اند که از میان آنها الگوریتم های فراابتکاری عملکرد بسیار بهتری در مقایسه با سایر الگوریتم ها از خود نشان داده اند. مشکلی که در بکارگیری الگوریتم های فراابتکاری برای حل این مسئله وجود دارد این است که میزان پهنای باند که تقریبا در همه مطالعه های پیشین از آن برای مقایسه کیفیت جواب های تولید شده توسط این الگوریتم ها استفاده شده است، معیار مناسبی نیست و به همین دلیل نمی تواند فرآیند جستجو را به سمت جواب هایی با کیفیت بالا هدایت کند. در این تحقیق، مشکل مذکور مورد بررسی قرار گرفته و رویکرد جدیدی برای رفع آن ارایه می شود.

    کلیدواژگان: ماتریس تنک، پهنای باند، پروفایل، الگوریتم های فراابتکاری، الگوریتم ژنتیک
  • سیما جدی، سعید شریفیان* صفحات 175-184

    با فراگیر شدن استفاده از عملگرهای مجازی شبکه (NFV)  که سرویس های شبکه نظیر مسیریابی، دیواره آتش و.. را به صورت نرم افزاری در قالب ماشین های مجازی روی ساختار ابری توزیع شده ارایه می دهند، نیاز به تضمین کیفیت سرویس و عدم تخطی از قرارداد SLA کاربر در کنار مصرف انرژی بهینه مرکز داده ابری و کاهش تلفات انرژی ازجمله مشکلات مطرح در این حوزه می باشند. برای حل این مشکلات نیاز به الگوریتمی برای مقیاس دهی و تخصیص پویای منابع ابری با توجه به پیشبینی نرخ بارکاری ابر می باشد. از آنجا که نرخ بارکاری ورودی به ابر دارای تغییرات زیادی در بازه های کوتاه مدت است، الگوریتم های فعلی برای پیشبینی نرخ بارکاری دقت لازم را ندارند. در این مقاله روش Wavelet-GMDH با دقت بالاتر در پیشبینی حجم بارکاری در مقایسه با کارهای قبلی ارایه شده است. ایده اصلی روش ارایه شده مدل سازی زیرباندهای مستقل زمان-فرکانس بارکاری با نگاشت تبدیل موجک و استفاده از شبکه GMDH با میزان غیرخطینگی قابل کنترل در هر یک از زیر باندها برای پیشبینی بارکاری و در نهایت تلفیق خروجی های زیرباندها برای بدست اوردن مقدار نهایی پیشبینی بارکاری می باشد. ارزیابی عملکرد الگوریتم پیشنهادی با دو بارکاری استاندارد ابری Intel و TSDL ، به سبب مدل سازی بهتر تغییرات شدید بارکاری در هر یک از زیرباندهای زمان-فرکانس نشان داد که درصد میانگین خطای مطلق پیشبینی 7.2 درصد نسبت به بهترین روش موجود در مقالات مرتبط که مبتنی بر شبکه عصبی می باشد کاهش داشته است.

    کلیدواژگان: پیشبینی بارکاری ابر، مقیاس پذیری ابر، عملگرهای مجازی شبکه، تجزیه موجک، شبکه GMDH
  • سید رضا شرفی نژاد، بیژن علیزاده* صفحات 185-196

    همچنانکه که بر پیچیدگی طراحی های توان پایین افزوده می شود، ابزار های خودکار کارآمدتری به منظور درستی سنجی عملکرد آن ها مورد نیاز است. درستی سنجی همزمان عملکرد طراحی ها و سازگاری بخش کنترلی مدیریت توان با هدف توان پایین آن ها یکی از چالش های بزرگ است. این مقاله روشی ارایه می دهد که این مشکل را در پردازنده های مدرن توان پایین پیچیده که دارای ده ها حوزه توانی هستند، حل نماید. برای اطمینان از این که عملکرد پردازنده پس از قرار گرفتن بخش کنترل مدیریت توان تغییر نمی کند، بررسی برابری کارآمدی بین مدل پیاده سازی توان پایین و مدل مشخصه آن انجام می شود. با این حال، این نوع درستی سنجی به دلیل رفتار غیرعملکردی استراتژی های مدیریت توان در سطح سیستم کافی نیست. بنابراین، روش پیشنهادی سازگاری بین PMU و UPF را به وسیله قوانین توانی سطح بالای استخراج شده از UPF بررسی می کند. نتایج تجربی نشان می دهد که روش پیشنهادی نه تنها به طراحان کمک می کند تا یک کنترل کننده مدیریت توان سطح بالای صحیح بسازند بلکه همچنین بتوانند ایرادهای عملکردی توان پایین در طراحی شان را شناسایی کنند.

    کلیدواژگان: درستی سنجی صوری، معماری مدیریت توان، سطح سیستم، پردازنده توان پایین
  • نوید دیناروند، محمد نوروزی*، محمد دوسرانیان مقدم صفحات 197-205

    مکان یابی و نقشه برداری همزمان مبتنی بر بینایی در محیط های بدون GPS  و داخل ساختمان یکی از نیازمندی های مهم برای ناوبری ربات می باشد. یکی از چالش های مهم برای پیاده سازی زمان-واقعی، قدرت پردازش محدود بر روی ربات های پرنده کوچک است. در این مقاله روشی برای حل این مساله پیشنهاد شده است که با استفاده از تکنیک متعادل سازی هیستوگرام و ارزیاب کیفیت فضایی تصویر بدون مرجع (BRISQUE)  ، باعث بهبود فریم های RGB   می شود و با استفاده از تکنیک نقشه برداری مبتنی بر ظاهر زمان-واقعی (RTAB-Map)   و مجموعه داده های استاندارد، به ارزیابی آن پرداخته شده است. مساله بصورت پیکربندی گراف بیان شده و با استفاده از رویکرد لونبرگ-مارکارت  بهینه می شود. نتایج حاصله بر روی دیتاست آنلاین و آزمایش بر روی ربات پرنده طراحی شده نشانگر کاهش خطای مطلق انتقالی با توجه به مرجع راستی آزمایی موجود است. همچنین دقت و قدرت روش پیشنهادی نسبت به شرایط محیطی و نویز سیستم به میزان حداقل 17 درصد بهبود یافته است.

    کلیدواژگان: مکان یابی و نقشه برداری همزمان، نقشه برداری مبتنی بر ظاهر زمان-واقعی، خطای مطلق انتقالی، بهینه سازی لونبرگ-مارکارت
|
  • Behnam Babazadeh Daryan, Hassan Khalesi*, Vahid Ghods, Alireza Izadbakhsh Pages 1-7

    Operational amplifiers are one of the most widely used basic blocks in analog and mixed systems. In this paper, a four-stage transduction operational amplifier with low die occupancy is proposed. In this structure, an all-differential block is used as the fourth stage and the compensation network. The proposed amplifier compensation is done with a single and small MOSCAP. This has improved the GBW and FOM because of reducing the number and amount of the compensating capacitor while reducing the die occupancy.  The simplicity and robustness of the proposed design make it possible to implement in a chip with dimensions of 210x250 μm. The proposed four-stage amplifier is simulated using standard TSMC 0.18µ CMOS technology. The advantage of the design is the presentation of a structure that can be implemented and is robust to changes in circuit parameters in implementation. According to simulation, DC gain, power consumption, slew rate, GBW, and PM are obtained 120dB, 545µW, 2.12 V/µS, 16.4 MHz, and 88⁰, respectively.

    Keywords: OTA, Multi-stage amplifiers, Frequency compensation, Low area chip, CMOS, MOSCAP
  • Akram Sheikhi*, Ali Sajadi Pages 9-17

    In this paper, the analysis, simulation and fabrication of high-efficiency broadband parallel-circuit Class-E power amplifier (PA) for satellite communication systems has been presented. The PA’s broadband characteristics are achieved through analysis of the load network using double reactance compensation technique, second and third harmonic control circuits. The proposed circuit has been simulated by ADS 2014 and simulated results by ideal and real elements have been evaluated. A high power LDMOS transistor AFT09MS007N was used as an active device. Then for validation, a prototype of the proposed PA has been fabricated and tested. The measured results show that the drain efficiency (DE) and power added efficiency (PAE) are more than 75% and 69% over 400-460 MHz frequency range, respectively. In addition, the maximum values DE of 83% and PAE of 75% for input power of 27 dBm and drain voltage of 12 V has been obtained. Finally, the simulated and measured results are in a good agreement.

    Keywords: Power Amplifier, Class E, Reactance Compensation Technique, Drain Efficiency, Power Added Efficiency, ADS Software
  • Ali Arian, Mohammad Yazdani* Pages 19-29

    An interleaved buck converter is presented in this paper that its operation is improved by providing soft switching condition. The proposed converter is included two similar buck converters and just one auxiliary circuit. The auxiliary circuit provides the soft switching condition for both main switches. In addition, soft switching condition is provided for auxiliary switch and diodes. The freewheeling diodes in output are replaced with synchronous switches to reduce the conduction losses in this converter. Simulation results of a 220 W – 100 kHz buck converter are presented to justify the validity of the theoretical analysis after analyzing the proposed converter and its operating modes. Bode diagram is also provided to compare transient responses of the proposed and regular buck converter. Moreover, efficiency curve of the proposed converter are presented for comparison with the same converter in hard switching condition that illustrate improvement of the converter efficiency.

    Keywords: Buck converter, interleaved converter, zero voltage switching, synchronous rectifier
  • Sakineh Seydi, Ali Azarpeyvand* Pages 31-36

    Today, with the ever-increasing use of mobile devices, power consumption besides cost and performance has become an important parameter in the design of digital systems. Approximate computational blocks, with acceptable accuracy, have a positive impact on all three criteria of cost, power, and performance; approximate or inaccurate calculations has been accepted more than ever as a new approach to the design of digital systems. In this paper, an approximate adder is designed and the error rate is evaluated. Then, by using this adder, an approximate multiplier is also proposed. This multiplier is used in smoothing and sharpening application in the image processing applications. Using these computing blocks has led to saving 63% of dynamic power consumption, 70% static power saving, 25% decrease in design area and 33% improvement in latency. Also, the amount of error of system due to the use of approximate calculations is on average 33%, which does not have a negative effect on the function of the application in smoothing and sharpening.

    Keywords: Approximate computing, Approximate full adder, Approximate multiplier, Power consumption, Image Processing
  • Alireza Hassanzadeh*, Mehdi Shirazi Pages 37-47

    In this paper, a low voltage OTA has been designed and simulated using independent gate FinFET transistors for low power applications. Pseudo differential input stage and self-bias techniques have been used for rail-to-rail operation of the input stage of the amplifier. Furthermore, by using double gate FinFET instead of CMOS transistors, frequency response and power dissipation have been improved. For the independent gate FinFET, one gate has been used for biasing and the other has been used for input signal. DFC method has been used for frequency compensation employing small capacitor. 20nm PTM model has been used for amplifier simulations using HSPICE. Simulation results show that amplifier gain is 39.27dB with 45.05 degrees PM and unity gain frequency is 8.26 MHz with a 3pF loading capacitor. The total power dissipation is 37.75 µW, using 0.5V supply voltage and 0.267V output stage DC voltage.

    Keywords: Low power, Low voltage, OTA, Independent gate FinFET
  • Gholamali Delphi, Saeed Olyaee*, Mahmood Seifouri, Ahmad Mohebzadeh Bahabady Pages 49-55

    In this paper, we proposed a two-channel demultiplexer based on two-dimensional (2D) photonic crystal (PhC) circular nano-resonator. the structure consists of two photonic crystal filters. At first, we analyze the photonic crystal filter. In this analysis, the structure is optimized by scanning the radius of nano-resonators central rods and radius of scattering rods. The results reveal that the average quality factor, average transmission coefficient, average crosstalk, and average channel width are respectively obtained as 3506.9, 94.3%, -25.35 dB, and 0.45 nm. The advantages of this design is simple structure and small size, which can be used in WDM systems.

    Keywords: Photonic crystal, Photonic band gap, Photonic crystal filters, De-multiplexer, Crystal circular nano-resonator
  • Hossein Karim Khani, Hamid Vahed* Pages 57-62

    In this paper, a broadband optical modulator containing two bilayers of graphene and h-BN is designed and analyzed. Graphene monolayers with sub-wavelength thickness and tunable absorption rates have become a key element in optical device design. The h-BN dielectric layer has been used to maintain the properties of graphene monolayers in structures containing two or more graphene layers. In this paper, the proposed optical modulator structure consists of two bilayers of graphene and h-BN layers which apply voltage to the graphene layers which modifies the chemical potential of graphene and by controlling the amount of graphene absorption, modulation of the light output is provided. The proposed structure for the modulator is studied by calculating the modulatorchr('39')s performance characteristics through the FDTD method. The proposed modulator has a proper performance in the wavelength range of 1800-1300 nm and it exhibits the modulation depth 0.12 dB/µm and the extinction ratio 12 dB with the insertion loss 0.16 dB/µm at wavelength of 1550 nm.

    Keywords: Modulator, Multi-layer Graphene, Plasmonic, h-BN, Loss, Modulation Depth
  • Zoheir Kordrostami*, Koroush Hassanli, Anahita Ghaderi Pages 63-70

    In this paper, GaN/AlGaN heterojunction high electron mobility transistors (HEMTs) with intrinsic spacer layer and back gate have been proposed. The effect of the back gate and intrinsic GaN spacer layer on transistors’ DC and AC behavior have been studied. Performance parameters such as drain current, transconductance, cutoff frequency, maximum oscillation frequency, subthreshold swing and drain induced barrier lowering (DIBL) have been calculated for all designs. The mentioned parameters have been compared between the proposed single-gate and double-gate structures which show the improved performance of the transistor with added back gate. In addition, the effect of adding the intrinsic space layer to the proposed doube gate HEMT has been investigated. The calculation of the frequency response shows that the cut-off frequency of the proposed HEMT is 272 GHz which has considerably increased compared to the 132 GHz for the double gate HEMT without spacer layer. The results reveal that adding the back gate and the intrinsic spacer layer to the structures, both have resulted in improved DC and AC characteristics of the HEMT.

    Keywords: HEMT, GaN, Heterojunction, Back Gate, Intrinsic Spacer Layer
  • Negar Bashiri, Reza Hosseini* Pages 71-77

    In this paper, a double gate junctionless tunnel field effect transistor (JLTFET) with multi material gate (MMG) structure is presented, and the performance of the transistor has been investigated based on the energy band diagram. All simulations have been carried out using the two dimensional Silvaco Atlas simulator. The effect of the conduction band minima on the abruptness of transition between the ON and OFF states has been hown. Selection of the appropriate value of the gate work function of the proposed structure can give low OFF current, low subthreshold swing, high ON current and improved ION/IOFF. Also, in this paper, the electrical characteristics of MM DG Tunnel FET have been compared with single and dual material gates structures. The proposed structure presented low threshold voltage, high ON current and high ION/IOFF in comparison with the other structures. Finally, high transconductance and high cut-off frequency were observed in multi material double gate device in comparison to other structures.

    Keywords: Junctionless tunnel field effect transistor (JLTFET), Band to band tunneling (BTBT), Workfunction, Multi material gate (MMG), OFF current, ON current
  • Mohammad Mirzahosseini, Mohammad Yavari* Pages 79-96

    In this paper, a digital calibration technique is presented to correct the effect of circuit non-idealities in pipelined analog-to-digital converters (ADCs). This method consists of two parts. Firstly, the circuit errors are roughly estimated with a background calibration scheme. Then, in the second part, the estimated errors are finely adjusted to follow the process and temperarure variations. In the proposed calibration method, a combination of equalization, comparator threshold voltage adjustment and histogram of decision poinits techniques along with the geometrical transfer characteristics of the backend ADC on the errors are utilized. The proposed calibration scheme is utilized in a 12-bit, 100 MS/s pipelined ADC with 12 1.5 bit/stage with capacitor non-flip-around (CNFA) struture and 2-bit backend flash ADC. The circuit level simulated values of signal-to-noise and distortion ratio (SNDR) and spurious free dynamic range (SFDR) are improved about 31 dB and 41 dB, respectively, compared to the non-calibrated ADC.

    Keywords: Pipeline analog-to-digital converters, digital background calibration, gain error, nonlinearity
  • Hasan Molaei, Khosrow Haj Sadeghi* Pages 97-105

    Design of the delay element, a key building block of the time to digital converters (TDCs), is a challenging part of the ADPLL design. Beside the analyzing different types of variable delay elements, a novel delay element design is proposed to minimize the propagation delay and increases resolution of the TDCs proportionally. In addition, sensitivity of the proposed design to mismatch and process variations is less than the conventional designs. To validate the effectiveness of the idea, a new 8bit TDC is designed which uses a tunable gain time amplifier (TA) and achieves the sub picosecond resolution. By utilizing a calibration circuit, the TA gain variation reduces to less than 1%. Simulation results in 0.18µm CMOS technology show 35% reduction in TDC resolution and some 20% improvement in power consumption.

    Keywords: Delay element design, time-to-digital converter, time amplifier, tunable gain, low power
  • Ali Rashidi, Gholamreza Kiani*, Rahimeh Nosrati Pages 107-117

    In recent years, the widespread growth of GHz electronic systems and communication devices and also the widespread use of equipment such as radars, mobile communication systems, GPS and home appliances have increased the electromagnetic waves interferences and magnetic contamination. The shielding of these waves is necessary in various applications to reduce the electromagnetic waves contamination. This contamination causes malfunction of electronic and telecommunication devices and also damages biological structures and living species. Widespread applications of electromagnetic waves shielding in the military industry can be referred to detection technology that camouflage and eliminate the target by removing the reflection signal from the target to the radar. These types of materials are called radar absorbing materials (RAM) which are used in various ways such as color coating. As a result, the purpose of the electromagnetic shielding materials is to produce a composite or coating that is used in camouflaging military industries, protecting living tissues from electromagnetic waves, and protecting electronic and telecommunication devices from disturbing waves. Nanocomposites containing conducting polymers have suitable properties for operation in this field. In this paper, the mechanism and function of EMI shielding materials made of polymer nanocomposite coatings are investigated.

    Keywords: EMI shielding materials, nanocomposite, polymer, mechanism, function
  • Mohsen Shakiba, Maryam Shakiba* Pages 119-128

    Considering the importance of zinc oxide thin films (ZnO) in the fabrication of sensors and solar cells, this study aims to analyze and simulate the ZnO growth process by magnetron sputtering system. In this regard, the mathematical model in RSD2013 software was studied and then the results of the simulation of the ZnO growth process in plasma Ar/O2, have been analyzed. The accurate time-dependent differential equations used in this software, model some of the physical phenomena, including as the chemical absorption of reactive gas through the target and the substrate, the direct and knock-on implantation of reactive gas particles in the target, the formation of compound components in subsurface of the target, the deposition of sputtered particles on the substrate surface while returning the fraction of those particles to the target, and the redeposition of sputtered particles on the target surface. The results of the simulation will be helpful in improving the quality of fabricated ZnO thin films growth by reactive sputtering system.

    Keywords: Mathematical modeling of ZnO Growth, DC Magnetron sputtering system, RSD2013 Software, Ar, O2 plasma, XPDP1 Software
  • Simin Roohafzaee, Saeideh Rahbarpour*, Mohamad Ghorbali, Navid Ghodsi Pages 129-135

    The detection of acetone using a gas sensor at low concentrations is very important due to its application in the diagnosis of diabetes from breathing, whereas common gas sensors usually do not have such capability. Measurement of acetone in human exhalation is a valid method for diagnosing diabetes, but due to the small amount of acetone in breathing (less than 10 ppm), measuring it using commercial gas sensors has many challenges. In this study, acetone absorption was demonstrated by zeolite A and then the performance of the TGS2602 gas sensor was improved by using zeolite A in acetone gas detection. First, the sensor response was investigated in acetone concentration levels less than 10 ppm. The acetone-contaminated air was then passed through a zeolite substrate to absorb the acetone in the zeolite surface. Immediately after the adsorption stage, the zeolite was heated to 450 ◦C to release the absorbed acetone at once and to create a higher instantaneous concentration in the sensor chamber compared with the initial gas concentration. Due to the increase in concentration at the time of release, the sensor response was improved. With this method, the concentration of the acetone in the sensor chamber increased more than 50 times compared to the incoming acetone polluted air, which increased the sensor response by 7 times. To evaluate the efficiency of the built-in system, the effect of factors such as the mass of the zeolite used, the air flow rate, the adsorption/desorption temperature and the adsorption time were investigated. It has been observed that the sensor equipped with zeolite pre-concentrator, as an easy way, low-cost, and reliable method, increases the detection capability of the commercial sensor beyond the detection threshold.

    Keywords: Pre-concentrator, acetone, Zeolite A, Low acetone concentration, Diabetes
  • RamezanAli Naghizadeh* Pages 137-147

    Parameter estimation of photovoltaic cell model based on measured characteristics is difficult due to the nonlinear behavior of the diode in the model and its exponential relation. Existence of two diodes in double-exponential model makes this estimation more difficult. A hybrid optimization algorithm is implemented based on explorative characteristic of invasive weed algorithm, probabilistic models of distribution estimation and utilizing dispersion capacities of a mixed Gaussian–Cauchy distribution to estimate parameters of the single and double diode models of photovoltaic cells as an optimization problem. The fitness function is defined as the root mean square error between current-voltage curves of the model output and the measured points. The proposed method is implemented for a practical photovoltaic cell based on measured characteristic and the obtained results are compared with other 8 optimization algorithms. The statistical comparison of the difference between current-voltage curve of the optimized circuit model and the measurements verifies more suitable performance of the implemented algorithm compared with others.

    Keywords: Parameter Estimation, Photovoltaic Cell, Invasive Weed Optimization, Distribution Estimation
  • Hamid Khalili, Seyed Adib Abrishamifar*, Farhadbagher Oskuee Pages 149-154

    Many factors affect the performance of lithium-ion battery-based systems (such as satellites and electric vehicles). One of the most important ones is the imbalance of battery cells due to continuous charging and discharging, the temperature of the battery environment and the process of making batteries. With the imbalance of the lithium-ion battery pack cells, their battery capacity and useful life are reduced, and in some cases, it even causes the battery pack to explode and explode. So far, various methods have been proposed to balance lithium-ion battery cells. This paper presents a new configuration for the lithium-ion battery balancing circuit. The proposed circuit has an automatic balancing process and the energy transfer in it occurs depending on the cell in both switching cycles. As a result, its balancing speed has increased significantly compared to similar designs. The proposed circuit for 42 watts in the simulated Orcad Capture software, which has an efficiency of 81% and an equalization time of 1.5 milliseconds (according to the modeled conditions of the battery pack in the simulation) at a voltage difference of 0.5 volts between weak and strong cells, and the results The result indicates the proper operation of the proposed circuit.

    Keywords: Cell Balancing, Lithium-Ion Battery, Satellites, Electric Vehicles, Automatic Equalizing
  • MohammadReza Motavalli Kasmaie*, Christian Gunselmann Pages 155-166

    One of the ways to minimize fuel consumption in automobiles is to use cylinder-controlled valves. Traditional mechanical and hydraulic systems cannot achieve a fast time adaptation between the engine and the instantaneous position of the vehicle. With the separate control of each valve in the cylinder, it is possible to fully adjust the timing between the valves and instantaneous movement of the car. Sensor controllers usually have either a technical problem or are not economically viable. So the research of car companies is moving towards replacing the sensorless approach, to avoid overwhelming computation on the one hand, and to be more flexible against interference, on the other. Modern valves that work with electromagnetic force are known as electromagnetic valves. These valves are composed of two coiled inductors with a ferromagnetic core facing each other. This coiled ferromagnetic core creates an electrical-mechanical resonance system that provides the ground for the valves to move in the cylinder. In this article, the electronic controller part of the electromagnetic valve is analyzed, designed, and tested.

    Keywords: : Electromagnetic valve, ferromagnetic core, modern electronic controller, electrical - mechanical resonance
  • Behrooz Koohestani​* Pages 167-174

    Sparse matrices appear in a number of problems related to science and engineering. The performance of algorithms designed for solving such problems depends significantly on the bandwidth of the problem matrix.  The bandwidth of a sparse symmetric matrix is the distance from the main diagonal beyond which all elements of the matrix are zero. Minimizing the bandwidth of a matrix is an NP-complete problem. Considering the importance of this problem, numerous algorithms have so far been presented for its solution among which metaheuristic algorithms have performed much better than other algorithms. The issue with using metaheuristic algorithms for addressing this problem is that the bandwidth size, which has been employed for comparing the quality of solutions produced by these algorithms in almost all previous studies, is not an appropriate measure, and therefore cannot direct the search process towards high-quality solutions. In this research, the above-mentioned issue is investigated, and a new approach is presented for dealing with it.

    Keywords: Sparse matrix, Bandwidth, Profile, Metaheuristic algorithms, Genetic algorithm
  • Sima Jeddi, Saeed Sharifian* Pages 175-184

    Network function virtualization (NFV) is an emerging technology. NFV enables networks to use software defined virtual functions such as firewalls, load balancers, and WAN accelerators, conventionally running on dedicated hardware. In order to provide NFV resources and meet SLA (Service Level Agreement) conditions, minimize energy consumption and utilize physical resources efficiently, dynamic resource allocation in cloud is an essential task. Since network traffic is changing rapidly, an optimized resource allocation strategy should consider resource auto-scaling property for NFV services.in order to scale cloud resources, we should predict NFV workload. Existing prediction methods are providing poor results for highly volatile and fluctuating time series such as cloud workloads. So, we propose a multiband decomposed wavelet prediction by GMDH ensemble algorithm for NFV traffic preciction. We evaluate the proposed model with two cloud workload traces. The results show the MAPE of prediction by the wavelet -GMDH method improved by 7.2% in compare to best perevious work in recent papers.

    Keywords: Workload forecasting, Cloud Autoscaling, NFV, wavelet decomposition, GMDH
  • Reza Sharafinejad, Bijan Alizadeh* Pages 185-196

    As the complexity of low-power designs grows, more efficient and automated tools are needed to functionally verify them. Simultaneous verification of both the design functionality and the consistency of power management controllers with the low-level power intent is a big challenge. This paper presents a method which attempts to resolve such a problem for complicated processors with tens of power domains. In order to ensure that the functionality of the processor after inserting power management controllers does not change, an efficient equivalence checking is performed between the low-power implementation model and its specification model. However, this kind of verification is not sufficient due to non-functional behavior of system-level power management strategies. Therefore, the proposed method checks the consistency between PMU and UPF by high-level power rules which are extracted from UPF. The experimental results show that the proposed method helps the designers not only to create a correct high-level power management controller but also to identify the low-power functional bugs in their designs.

    Keywords: Formal verification, Power management architecture, System-level, low-power processor
  • Navid Dinarvand, Mohammad Norouzi*, Mohammad Dosaranian Moghadam Pages 197-205

    Vision-based simultaneous localization and mapping in GPS-denied and indoor environments is one of the most important requirements for robot navigation. One of the major challenges to real-time implementation is the limited processing power on small flying robots. In this article, a method for enhancing RGB frames using histogram equalization and blind/reference less image spatial quality evaluator is presented. Some publicly available RGB-D dataset are employed to evaluate the proposed technique with our hybrid method using real-time appearance-based mapping. The problem is expressed as a graph configuration and is optimized using the Levenberg-Marquardt optimization approach. The results of evaluation on online data sets and experiments using designed flying robot indicate reduction in absolute translational error in comparison with the ground truth. Also, the accuracy and robustness of the proposed method have improved at least 17% with respect to environmental conditions and system noise.

    Keywords: RGB-D SLAM, RTAB-MAP, ATE, Levenberg-Marquardt optimization