Black-box modelling of analogue and mixed-signal circuits in the time domain : [doctoral thesis] - Čeperić, Vladimir; Barić, Adrijan; Gielen, Georges (Zagreb : V. Čeperić ;Fakultet elektrotehnike i računarstva ; Heverlee : KU Leuven – Faculty of Engineering, 2013)
ABSTRACT: Circuit simulations at the system level are one of the most complex tasks that engineers encounter in the field of electronics and microelectronics due to two main reasons: the low speed and limited accuracy of circuit simulations. The black-box approach to behavioural modelling of electronic circuits, although very challenging, is particularly interesting for fast and relatively accurate simulations of analogue and mixed-signal integrated circuits. Today’s most prevalent approach is manual generation of the black-box models, which is heuristic, inconvenient, computationally expensive and error-prone. Automated model-building has many potential benefits. It is however very difficult to develop a fully automated model generation procedure because the model has to cover a wide range of circuits and devices. In this thesis several methods are proposed that can be regarded as essential blocks needed for the automated generation of black-box models. The new methods of functional approximation (ALSVR, TASVR and MK-ALSVR) suitable for the black-box modelling of electronic circuits are proposed. The new algorithm FTSR is proposed for model inputs selection and ranking as well as training data points selection and ranking, designed specifically for black-box modelling of electronic circuits. Also, a new method for checking and improving the stability of black-box electronic circuit models (CISB) is presented. It enables models built from the proposed behavioural modelling procedures to be effectively implemented in common circuit simulation tools. A new machine learning approach to modelling of conducted electromagnetic emissions and conducted electromagnetic immunity is proposed. Finally, the framework for behavioural modelling of electronic circuits based on the methods proposed is proposed in this thesis. - KEYWORDS: black-box modelling, modelling of electronic circuits, support vector machines
SAŽETAK: Simulacija elektroničkih sklopova na razini sustava je jedan od najsloženijih zadataka s kojim se inženjer susreće u području elektronike i mikroelektronike zbog dva osnovna problema: sporost i ograničena točnost simulacija. Zahtjevi na simulator su pri tome oprečni, tj. sporija i složenija simulacija može omogućiti veću točnost, a jednostavnija i ograničeno točna simulacija omogućava veću brzinu simulacije. Pristup apstraktnim modeliranjem na razini crne kutije (engl. black-box modelling) posebno je zanimljiv zbog mogućnosti brzih i točnih simulacija. U ovom radu predloženo je više metoda koje se mogu promatrati kao osnovni dijelovi sustava za automatizirano modeliranje sklopova na apstraktnoj razini. Predloženo je više metoda funkcijske aproksimacije (ALSVR, TASVR i MK-ALSVR). Predložen je algoritam (FTSR) za odabir i rangiranje ulaza modela i točaka seta za učenje modela. Predložena je metoda za provjeru i poboljšanje stabilnosti apstraktnih modela elektroničkih sklopova (CISB) koji omogućava da se modeli predloženi u ovom radu efektivno implementiraju unutar simulatora sklopova. Također je predložen novi pristup modeliranju vođene elektromagnetske emisije i vođenog elektromagnetskog imuniteta. Na kraju je predložen okvir za apstraktno modeliranje sklopova koji je temeljen na metodama predloženim u ovom radu. - KLJUČNE RIJEČI: modeliranje elektroničkih sklopova, metoda potpornih vektora, apstraktno modeliranje
BEKNOPTE SAMENVATTING: Circuitsimulaties op systeemniveau zijn een van de meest complexe taken die ingenieurs tegenkomen in het gebied van elektronica en micro-elektronica vanwege twee belangrijke redenen: de lange rekentijd en de beperkte nauwkeurigheid van de simulaties. De black-box benadering om gedragsmodellen te creëren voor elektronische schakelingen is bijzonder interessant om analoge en gemengd-signaal geïntegreerde schakelingen snel en relatief nauwkeurig te simuleren. De meest voorkomende aanpak van vandaag, de handmatig generatie van de black-box-modellen, is heuristisch, onhandig, rekenintensief en gevoelig aan fouten. Automatische extractie van deze modellen heeft vele potentiële voordelen. Het is echter zeer moeilijk om een volledig geautomatiseerde modelleringsprocedure te ontwikkelen omdat het model een groot aantal schakelingen en componenten moet dekken. In dit proefschrift worden verschillende methoden voorgesteld als essentiele bouwblokken voor het automatisch genereren van black-box modellen. Hiertoe worden nieuwe methoden van functionele benadering (ALSVR, TASVR en MK-ALSVR) voorgesteld die geschikt zijn voor black-box modellering van elektronische schakelingen. Voor de selectie en de rankschikking van de ingangssignalen en de datapunten voor het model wordt het nieuwe algoritme FTSR voorgesteld, wat speciaal ontworpen werd voor black-box modellering van elektronische circuits. Ook is een nieuwe werkwijze voor het controleren en het verbeteren van de stabiliteit van black-box modellen voor elektronische circuits (CISB) behandeld. Dit laat toe om de modellen, die gegenereerd zijn met de voorgestelde gedragsmodelleringtechnieken, te implementeren in commerciële circuitsimulatoren. Ook wordt een nieuwe machine-learning aanpak voor het modelleren van conductieve elektromagnetische emissie en immuniteit voorgesteld. Tenslotte wordt een algemeen kader voor gedragsmodellering van elektronische schakelingen op basis van de voorgestelde methoden in dit proefschrift voorgesteld
Naslov uz Sažetak na hrv. jeziku: Apstraktno modeliranje analognih sklopova i sklopova s mješovitim signalom u vremenskoj domeni
Bibliografija: 227 -230 str. - Sažetak na eng., hrv. i niz. jeziku. - Životopis [uključuje i popis objavljenih radova autora]