面向进化的现场可重构模拟电路及应用设计研究

摘要

面向进化的现场可重构模拟电路设计采用将进化算法与可重构硬件相结合的思想，来研制开发一种自治方式工作的电路，这种电路具有自组织能力，也具有自适应和自修复的特性，在航空航天领域具有重大应用价值。 本文阐述了模拟型进化硬件的概念、思想和进化原理，研究了基于细胞阵列的模拟型进化硬件进化技术。分析了传统的FPTA型进化硬件的电路结构及其特点，提出了一种新型ARTA模拟可重构晶体管阵列电路结构图。使用了基于单染色体自适应变异的进化算法来进化模拟电路。用VB软件编写了模拟电路进化程序，利用Pspice软件进行电路特性评估，实现了模拟电路外部进化过程。 在模拟电路进化平台上，使用两个FPTA2细胞进化了50倍放大器和带通滤波器，两级进化的方法提高了放大器放大倍数的精度，带通滤波器的进化设计也取得了良好的效果。使用一个FPTA2型细胞以与非门电路的设计为目标对其自修复能力进行了初步研究。本文还使用新型ARTA细胞电路成功进化设计出数学函数电路及4位DAC电路，试验结果表明，ARTA电路拥有很好的进化能力，可以用于模拟电路的自动综合设计。