Πτυχιακες Εργασίες Καθ. Σπ. Βλάσση
Σπυρίδων Βλάσσης
Στα συνηθισμένα ηλεκτρονικά συστήματα επεξεργασίας σήματος το προς επεξεργασία σήμα είναι παραδοσιακά ή η τάση ή το ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρονικά συστήματα-κυκλώματα που επεξεργάζονται σήμα τάσης ονομάζονται συστήματα κατάστασης τάσεως (συστήματα voltage mode). Αντίστοιχα, τα ηλεκτρονικά συστήματα-κυκλώματα που επεξεργάζονται σήμα ρεύματος ονομάζονται συστήματα κατάστασης ρεύματος (συστήματα current mode). Τα σήματα προς επεξεργασία είναι παντοτε μια συνάρτηση του χρόνου.
Σε πολύ μοντέρνα ηλεκτρονικά συστήματα τεχνολογίας αιχμής η πρωτοτυπία είναι το εξής : το προς επεξεργασία σήμα είναι ο ίδιος ο χρόνος και ονομάζονται συστήματα κατάστασεως χρόνου (time mode συστήματα). Ως χρόνος-σήμα προς επεξεργασία σε αυτά τα σύστήματα εννοείται ότι είναι μια χρονική καθηστέρηση (ή χρονική διαφορά) παλμών τάσεως σε σχέση με παλμό τάσεως αναφοράς ή της χρονικής διαφοράς μεταξύ δύο παλμών τάσεων ή το εύρος παλμών τάσης σταθερής συχνότητας (duty cycle).
Οι τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων επιτρέπουν πολύ μικρές χρονικές καθυστερήσεις μεταξύ παλμών τάσεως ώστε να επιτευχθουν πολύ μεγάλες ταχύτητες επεξεργασίας δεδομένων στους ψηφιακούς επεξεργαστές με χρήση ψηφιακων κυκλωμάτων. Για τα συστήματα time-mode η μικρή χρονική καθυστερηση μεταξύ δύο παλμών σημαίνει αυξημένη διακριτική ικανότητα (resolution) δηλαδή ευκολία αναγνώρισης και επεξεργασίας πολύ μικρών χρονικών διαφορών.
Τα πλεονεκτήματα των συστημάτων time-mode πέραν της υψηλής διακριτικής ικανότητας είναι η εκτενής χρήση ψηφιακών πυλών, η υψηλή ταχύτητα επεξεργασίας σήματος συνδυασμένη με την χαμηλή κατανάλωση ισχύος και την χαμηλή τάση τροφοδοσίας. Τα μειονεκτήματα τους είναι η αυξημένη πολυπλοκότητα και η παραμόρφωση του σήματος.
Τα συστήματα time mode έχουν πολλές εφαρμογές στο πεδίο της φυσικής, όπως ενδεικτικά:
- φιλτράρισμα μη επιθυμητών σημάτων (https://ieeexplore.ieee.org/document/5118255)
- επεξεργασία βιο-ιατρικων σημάτων (https://ieeexplore.ieee.org/document/9644997)
- ραδιοαστρονομία (https://ieeexplore.ieee.org/document/7468548)
Ο καταχωρητής χρόνου (time register) είναι το βασικό κύκλωμα – δομική βαθμίδα των συστημάτων time-mode. Η βασική του λειτουργία είναι η αποθήκευση του χρόνου-σήμα προς επεξεργασία ώστε στη συνέχεια να μπορούμε να το επεξεργαστούμε. Υπάρχουν λίγες τοπολογίες ανταγωνιστικών καταχωρητών χρόνου δημοσιευμένες στη διεθνή βιβλιογραφία.
Επιπλέον σχετική βιβλιογραφία – ερευνητική δραστηριότητα της ομάδας του καθ. Σπ. Βλάσση μπορείτε να βρείτε εδώ
- A Time-Domain z−1 Circuit with Digital Calibration (https://www.mdpi.com/2079-9268/12/1/3)
- A 3rd-Order FIR Filter Implementation Based on Time-Mode Signal Processing (https://www.mdpi.com/2079-9292/11/6/902/htm)
- A novel time register with process and temperature calibration (https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9493414)
- A Time-Mode PWM 1st Order Low-Pass Filter, link
- Charge-based time registers for z-1 implementation, link
- Time-Mode z-1 Programmable Multiplier, link
Απο το ακαδημαικό έτος 2022 και εφεξής θα δίνεται περιορισμένος αριθμός πτυχιακών εργασιών στο γνωστικό αντικείμενο των συστημάτων time-mode, κάθε πτυχιακή εργασία θα ασχοληθεί με την σχεδίαση συγκεκριμένης παραλλαγής κυκλωμάτων, την επαλήθευση ορθής λειτουργίας και την αξιολόγηση των επιδόσεων του. Τέτοια κυκλωματα είναι
1. Καταχωρητές χρόνου (time registers)
2. Στοιχεία χρονικής καθυστέρησης με αντιστροφείς (Inverter based time delay elements)
3. Μετατροπείς τάσης σε χρονική καθυστέριση (Voltage to time converters)
κ.α.
Χρονικά ορόσημα
- Διάρκεια: 2 εξάμηνα
- Έναρξη: αρχές μονού εξάμηνου
- Λήξη: πριν την εξεταστική Ιουνίου του επόμενου εξαμήνου
- Συγγραφή της πτυχιακής εντός καλοκαιριού
- Ολοκλήρωση: τον Σεπτέμβριο της επόμενης χρονιάς
Διαδικασία
- Στην αρχή του εξαμήνου θα γίνει εκπαίδευση (training) επαγγελματικού software σχεδασμού και προσομοίωσης κυκλωμάτων που θα χρησιμοποιηθεί στη σχεδίαση των κυκλωμάτων και
- παράλληλα οι φοιτητές θα παρακολουθούν το μάθημα «Αναλογικά Ηλεκτρονικά» ώστε να μάθουν την λειτουργία των MOS τρανζίστορ που θα χρησιμοποιηθεί στη σχεδίαση των κυκλωμάτων της πτυχιακής και
- θα μελετήσουν το κύκλωμα που πρεπει να σχεδιάσουν
- Στη συνέχεια θα αρχίσουν να σχεδιάζουν και να προσομοιώνουν το κύκλωμα και
- θα χαρακτηρίσουν τις επιδόσεις του κύκλωματος
- Τέλος θα γράψουν την πτυχιακή τους
Ενδεικτικοί στόχοι
- Κατανόηση λειτουργίας MOS τρανζίστορ
- Ευχέρια στη χρήση επαγγελματικού software σχεδιασμού και προσομοίωσης κυκλωμάτων
- Κατανόηση λειτουργίας και μεθοδολογίας χαρακτηρισμού επιδόσεων των κυκλωμάτων
- Συνεργασία με μέλη της ερευνητικής ομάδας του καθ. Σπ. Βλάσση (Υποψήφιους διδάκτορες και ερευνητές)
- Συγγραφή κειμένου σε επίπεδο πτυχιακής εργασίας
Επικοινωνία
- Δια ζώσης ή
- εξ αποστάσεων μια φορά την εμβδομάδα
Αίθουσα
- PC Lab του τομέα μας υπάρχει διαθέσιμος αριθμός σταθμών εργασίας
Προαπαιτούμενα
- Να τους αρέσουν τα ηλεκτρονικά
- Όρεξη για δουλειά
- Να έχουν διδαχθεί και εξεταστεί με επιτυχία σε όσο γίνεται περισσότερα μαθήματα και εργαστήρια του Τομέα Ηλεκτρονικής και Υπολογιστών
- Να έρχονται στο εργαστήριο Ηλεκτρονικής (PC Lab) ώστε να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους κάτι που θα τους βοηθήσει στην ταχύτερη εκπαίδευση
Στα συνηθισμένα ηλεκτρονικά συστήματα επεξεργασίας σήματος το προς επεξεργασία σήμα είναι παραδοσιακά ή η τάση ή το ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρονικά συστήματα-κυκλώματα που επεξεργάζονται σήμα τάσης ονομάζονται συστήματα κατάστασης τάσεως (συστήματα voltage mode). Αντίστοιχα, τα ηλεκτρονικά συστήματα-κυκλώματα που επεξεργάζονται σήμα ρεύματος ονομάζονται συστήματα κατάστασης ρεύματος (συστήματα current mode). Τα σήματα προς επεξεργασία είναι παντοτε μια συνάρτηση του χρόνου.
Σε πολύ μοντέρνα ηλεκτρονικά συστήματα τεχνολογίας αιχμής η πρωτοτυπία είναι το εξής : το προς επεξεργασία σήμα είναι ο ίδιος ο χρόνος και ονομάζονται συστήματα κατάστασεως χρόνου (time mode συστήματα). Ως χρόνος-σήμα προς επεξεργασία σε αυτά τα σύστήματα εννοείται ότι είναι μια χρονική καθηστέρηση (ή χρονική διαφορά) παλμών τάσεως σε σχέση με παλμό τάσεως αναφοράς ή της χρονικής διαφοράς μεταξύ δύο παλμών τάσεων ή το εύρος παλμών τάσης σταθερής συχνότητας (duty cycle).
Οι τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμ
Στα συνηθισμένα ηλεκτρονικά συστήματα επεξεργασίας σήματος το προς επεξεργασία σήμα είναι παραδοσιακά ή η τάση ή το ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρονικά συστήματα-κυκλώματα που επεξεργάζονται σήμα τάσης ονομάζονται συστήματα κατάστασης τάσεως (συστήματα voltage mode). Αντίστοιχα, τα ηλεκτρονικά συστήματα-κυκλώματα που επεξεργάζονται σήμα ρεύματος ονομάζονται συστήματα κατάστασης ρεύματος (συστήματα current mode). Τα σήματα προς επεξεργασία είναι παντοτε μια συνάρτηση του χρόνου.
Σε πολύ μοντέρνα ηλεκτρονικά συστήματα τεχνολογίας αιχμής η πρωτοτυπία είναι το εξής : το προς επεξεργασία σήμα είναι ο ίδιος ο χρόνος και ονομάζονται συστήματα κατάστασεως χρόνου (time mode συστήματα). Ως χρόνος-σήμα προς επεξεργασία σε αυτά τα σύστήματα εννοείται ότι είναι μια χρονική καθηστέρηση (ή χρονική διαφορά) παλμών τάσεως σε σχέση με παλμό τάσεως αναφοράς ή της χρονικής διαφοράς μεταξύ δύο παλμών τάσεων ή το εύρος παλμών τάσης σταθερής συχνότητας (duty cycle).
Οι τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμ
