[发明专利]一种基于改进鲸鱼算法的CMOS电流模式D类功率放大器优化设计方法

权利要求书

1.基于改进鲸鱼算法的CMOS电流模式D类功率放大器优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101，设计新型CMOS电流模式D类功率放大器；

步骤102，制作数据集：

根据设计的CMOS电流模式D类功率放大器设计参数：输出功率、效率、功率增益；

采用cadence软件，仿真求解功率放大器中MOS管的沟道宽度W_k和沟道长度L_k；

随机选出500组数据进行归一化预处理，按照7:3的比例划分为训练数据和测试数据；

步骤103，种群初始化：确定鲸鱼种群规模，最大迭代次数，搜索空间维度，生成鲸鱼初始位置；

步骤104，根据成本函数CF计算鲸鱼适应度，选出鲸鱼最优位置，并根据适应度的顺序对鲸鱼的初始位置排序；

成本函数CF为晶体管总面积最小值，公式为：

其中T是MOS管的数量，W和L分别为MOS管的宽度和长度；

步骤105，调整收敛因子a；

步骤106，引入自适应惯性权重w；

步骤107，根据系数向量A的大小确定猎物包围策略，搜索猎物；

步骤108，引入量子旋转门操作，公式如下：

采用量子旋转门操作更新鲸鱼位置：

步骤109，判断是否达到最大迭代次数，如果是，即为最优解；否则，返回步骤103。

2.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼算法的CMOS电流模式D类功率放大器优化设计方法，其特征在于：

步骤101具体表述为：

所述的新型CMOS电流模式D类功率放大器：该功率放大器第一级为驱动级，由三个电流镜组成，能够接收输入的电流信号，放大后转换为电压信号输出，作为下一级电路的驱动信号，驱动级为电流模式A类放大器；第二级为功率级，其工作原理是通过谐振回路上的电流方波来产生基频电压信号，属于电流模式D放器类放大器；

电流镜输入输出电流关系为：

其中，W₂、L₂为MOS管M2宽和长，W₁、L₁为MOS管M1宽和长，i_Out是输入电流信号，i_in是输出电流信号；

输出电压为：

其中R₂为输出端电阻。

3.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼算法的CMOS电流模式D类功率放大器优化设计方法，其特征在于：

步骤105具体表述为：

根据传统鲸鱼算法包围猎物阶段公式：

引入非线性收敛因子a：

其中，a_Top和a_bottom分别为a的初始值和终止值，T_max为最大迭代次数，t为当前迭代次数；

由此，包围阶段公式中和可以写成：

其中和为(0，1)之间的随机数。

4.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼算法的CMOS电流模式D类功率放大器优化设计方法，其特征在于：

步骤106具体表述为：

引入自适应惯性权重w，改进传统鲸鱼算法包围猎物阶段公式，w表示如下：

改进之后的位置向量更新为：

。

5.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼算法的CMOS电流模式D类功率放大器优化设计方法，其特征在于：

步骤108具体表述为：

量子旋转门更新过程为：

对每个鲸鱼个体进行量子旋转门操作，更新后的位置为：

。