27 jan. 2020
2 minuten
Aan de universiteit van Osaka is een 3D-circuitsimulator ontwikkeld voor het kwantificeren van elektromagnetische (EM) ruis, waardoor deze ruis kan worden verminderd in elektronische en elektrische circuits.
EM-ruis wordt veroorzaakt de som van potentialen. Omdat het moeilijk is om te visualiseren waarom, waar en wanneer deze som in elektrische circuits wordt gegenereerd, worden ruisbehandelingen gegeven op basis van kennis. De resultaten van dit Japanse onderzoek maken het mogelijk om niet alleen het verschil van de fysieke kwantiteit te kwantificeren, dat normaal wordt gebruikt in de conventionele circuittheorie, maar ook de som van de fysieke kwantiteit, die kan fungeren als de oorsprong van EM-ruisfenomenen.
De onderzoekers hebben een berekeningsmethode ontwikkeld voor het kwantificeren van de som van fysieke grootheden die EM-ruis veroorzaakt, evenals een simulator die de oorsprong van het ruisfenomeen kan visualiseren. In het bijzonder konden ze de gelijktijdige gedeeltelijke differentiële integrale vergelijking met de variabelen van scalaire potentiaal, lading, vectorpotentiaal en stroom, die fysieke EM-grootheden zijn in de driedimensionale geleiders die de schakeling vormen, berekenen.
Verder is een algoritme ontwikkeld dat circuitelementen verbindt op willekeurige grenzen als ingangen. De methode die in dit onderzoek is ontwikkeld, maakt het mogelijk om te visualiseren hoe fysieke hoeveelheden in elektrisch geleidend materiaal zich in de loop van de tijd voortplanten en veranderen (zie de sectie Aanvullende informatie is hier te vinden: https://www.nature.com/articles/s41598-019-53288 -X). Als gevolg hiervan is het mogelijk om intuïtief te begrijpen waarom, waar en wanneer EM-ruis wordt gegenereerd, en een circuitontwerp te ontwikkelen dat de oorsprong van EM-ruis fundamenteel elimineert.
De methode houdt ook rekening met de vorm van de geleider die circuitkenmerken met hoge nauwkeurigheid bepaalt. In het demonstratie-experiment werd waargenomen dat de in deze studie ontwikkelde berekeningstechnologie de golfvorm van het experiment nauwkeurig reproduceert.
In de toekomst zal de groep deze onderzoekstechnologie gebruiken om het EM-ruisfenomeen veroorzaakt door de "som" van potentialen gegenereerd in verschillende veel gebruikte circuitgeleiders op te helderen en de bevindingen toe te passen op geruisloos circuitontwerp.
De onderzoeksgroep streeft naar een ‘geruisloze’ samenleving en verwacht dat hun theorieën en berekeningen kunnen leiden tot geruisloze apparatuur met een laag stroomverbruik. Ze streven actief naar het realiseren van een geruisloze infrastructuur en willen zowel fundamenteel als toegepast onderzoek naar EM-ruis uitvoeren naar de sociale implementatie van apparatuur die EM-ruis vermindert.