Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail publikace

Polymorfní elektronika

RŮŽIČKA Richard. Polymorfní elektronika. Brno, 2012.
Název anglicky
Polymorphic Electronics
Typ
habilitace
Jazyk
čeština
Autoři
Abstrakt
Polymorfní elektronika je oblast elektroniky, zkoumající číslicové elektronické obvody, které dokážou plnit více než jednu funkci, přičemž jejich zapojení zůstává stále stejné a aktuálně prováděná funkce závisí na stavu okolního prostředí. Všechny funkce jsou do obvodu zabudovány úmyslně již při jeho návrhu, počítá se s nimi. Polymorfní obvody jsou ve srovnání s konvenčními vícefunkčními obvody rozměrově velmi úsporné. Změna funkce nastává přirozeně a okamžitě a detekce stavu prostředí je přímo vestavěna do obvodu. Typickým prostředím, ovlivňujícím funkci polymorfních obvodů, bývá napájecí napětí, teplota, intenzita osvětlení a podobně, tedy veličiny, které ovlivňují chování polovodičových tranzistorů. Koncept polymorfní elektroniky je v této práci zobecněn, není vázán pouze na komponenty sestavené z polovodičových unipolárních tranzistorů, i když současné aplikace na nich stojí. Mezi základní problémy, komplikující rozvoj polymorfní elektroniky, patří: návrh polymorfních obvodů, hledání vhodných základních stavebních bloků (hradel) a identifikace oblastí aplikace, kde polymorfní elektronika přinese výhodu a pokrok oproti známým řešením. V této práci lze nalézt řešení všech těchto základních problémů. Obsahuje popis téměř všech dnes existujících polymorfních hradel a jejich hodnocení. Dále jsou představeny a diskutovány známé metody syntézy polymorfních obvodů. Řada obvodů byla navržena evolučními technikami, zejména metodou Kartézského genetického programování. Byly ale navrženy i neevoluční (konvenční) metody syntézy. V práci je popsána i řada aplikací. Většina aplikací byla realizována a ověřena buď simulačně, nebo přímo fyzickou realizací. Obecně lze polymorfní obvody nasadit v aplikacích, kde se předpokládá adaptace obvodu na měnící se podmínky nebo rychlá a elegantní rekonfigurace. Toho lze využít v obvodech, které se samy přizpůsobí nepříznivým podmínkám - omezí svoji spotřebu, tepelné vyzařování, při zachování alespoň nezbytné základní činnosti. Prosadit se však mohou i tam, kde se předpokládá obvod sice monofunkční, ale s nějakou přidanou vlastností. Tato přidaná vlastnost přitom může být využívána jen zřídka, ale díky typické vlastnosti polymorfních obvodů - kompaktní a prostorově velmi nenáročné konstrukci - může být získána za velmi příznivou cenu. Může to být v oblasti vestavěné diagnostiky, bezpečnosti a podobně. Principů polymorfní elektroniky lze využít nejen u kombinačních, ale i u sekvenčních číslicových obvodů. V práci je ukázáno, jak lze využít vlastností polymorfních obvodů pro návrh bezpečných adaptivních obvodových řadičů. Pro reálné experimenty s polymorfními obvody byl navržen a vyroben první rekonfigurovatelný polymorfní obvod na světě. Text práce a zejména autorem provedené definice a tvrzení odráží kromě očekávaného zobecňujícího a vědeckého přístupu také praktickou zkušenost, kterou autor za léta práce s polymorfními obvody získal.
Rok
2012
Strany
118
Místo
Brno, CZ
Soubory
Nahoru