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Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten (ENAS)5 ECTS
Modulverantwortliche/r: Klaus Helmreich Lehrende:
Klaus Helmreich
Startsemester: |
SS 2011 | Dauer: |
1 Semester |
Präsenzzeit: |
Std. | Eigenstudium: |
Std. |
Lehrveranstaltungen:
Inhalt:
1. Grundlagen
Signalkenngrößen: Anstiegszeit und Bandbreite, Überschwingen, Jitter
Eigenschaften von Signalquellen und -senken: Quell-/Lastimpedanz, Nichtlinearität
Signale auf Leitungen: Verlustmechanismen, Frequenzabhängigkeit, Einfluß auf Signalform, Symbolinterferenz, Kopplung und Übersprechen
Leistungsversorgung: Verhalten unter dynamischen Lastschwankungen, Stabilisierungsbandbreite
2. Integrierte Schaltungen
Eingangs- / Ausgangseigenschaften von Gattern: Eingangskapazität, Anstiegszeitverhalten, Flankenform
Leitungen in integrierten Schaltungen: Geometrien und Parameter, Signalverformung durch Verluste, Laufzeitverhalten, Taktverteilung
Fehlermodelle bei hohen Datenraten: Laufzeitfehler, resistive Defekte, signalabhängige Fehler durch Koppeleffekte
Leistungsversorgung, interne Kapazität: dynamischer Strombedarf, Anforderung an externe Entkopplung
Aufbau- und Verbindungstechnik: Chipgehäuse, Bauformen, parasitäre Eigenschaften
Charakterisierungs- und Prüfverfahren: nichtinvasive und invasive Verfahren, Meßverfahren für Wafer/Gehäuse/Bauelement, Test in Entwurfsverifikation und Fertigung
Modellierung und Simulation des elektrischen Verhaltens: Schaltungs- und Verhaltensbeschreibung im Zeitbereich: SPICE, VHDL-AMS, IBIS
3. Schaltungen auf Leiterplatten
Materialien und Fertigungsprozess: Ausgangsmaterialien, physikalische und elektrische Eigenschaften, Einfluß von Ätz- und Laminiervorgang auf Material- und Leitungseigenschaften, Parameterhaltigkeit
Leitungsgestaltung und -dimensionierung: geeignete Leitungsbauformen und -geometrien, Topologie, Entwurfsregeln, typische Verluste und Auswirkung auf Signalform
Durchkontaktierungen: parasitäre Eigenschaften und deren quantitative Abschätzung, Entwurfsregeln, Einfluß auf Signale, Kompensationsmöglichkeiten durch geeignete Gestaltung
Leistungsversorgung: Entwurfsregeln, Stabilisierung und Entstörung
Lagenaufbau für Anwendungen hoher Datenrate: Signal-, Masse- und Versorgungslagen, Beschränkungen durch Fertigungsprozeß
Meßtechnik und -verfahren: Zeit- und Frequenzbereichsverfahren, Bestimmung von Leitungsparametern, Augendiagramm
Modellbildung: Zulässigkeit von Näherungen, Simulation von Leitungen mit frequenzabhängigen Verlusten im Zeitbereich, Versorgungs- und Massesystem, Simulationsunterstützung in Leiterplatten-Entwurfswerkzeugen
Signalintegrität und EMV: Koexistenz analoger und digitaler Funktionsgruppen, Gestaltung von Signalführung und Versorgungssystem
Weitere Informationen:
Schlüsselwörter: Leiterplatte Durchkontaktierung Aufbautechnik Verbindungstechnik Leistungsversorgung Charakterisierung Prüfverfahren Modellierung Chipgehäuse Simulation Meßtechnik Signalquelle Signalkenngröße Signalintegrität EMV Signal Leitung Datenrate
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Masterprüfung | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Masterprüfung | Wahlmodule | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | Bachelorprüfung | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul in der Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2008 | Bachelorprüfung | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | Bachelorprüfung | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2009 | Masterprüfung | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | Wahlpflicht- und Vertiefungsmodul Modulgruppe 6 | Wahlpflichtmodul Modulgruppe 6 | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2009 | Masterprüfung | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | 2.+3. Wahlpflichtmodul | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
Studien-/Prüfungsleistungen:
- schriftlich, Dauer (in Minuten): 90, benotet
- Erstablegung: SS 2011, 1. Wdh.: WS 2011/2012
1. Prüfer: | Klaus Helmreich |
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