Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten (ENAS)5 ECTS

Lehrveranstaltungen:

• • Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten
    (Vorlesung, 2 SWS, Klaus Helmreich, Do, 12:15 - 13:45, HF-Technik: SR 5.14; Do; Zusatztermine 15.5., 5.6., 26.6. und 3.7. jeweils 14:15-15:45 in Cauerstr. 6, Raum 0.111)

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:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Berufspädagogik Technik (Master of Education)
   (Po-Vers. 2010 | Masterprüfung | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
2. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
3. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
4. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Mikroelektronik | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
5. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science): 1-4. Semester
   (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
6. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2007 | PO-Version 2007 | Bachelorprüfung | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul in der Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
7. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science): 4-5. Semester
   (Po-Vers. 2008 | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | weiterer Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
8. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science): 4-5. Semester
   (Po-Vers. 2009 | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | weiterer Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
9. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science): 1-2. Semester
   (Po-Vers. 2009 | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | Wahlpflicht- und Vertiefungsmodul Modulgruppe 6 | Wahlpflichtmodul Modulgruppe 6 | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)
10. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science): 1-2. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | 2.+3. Wahlpflichtmodul | Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Entwurf und Analyse von Schaltungen für hohe Datenraten_ (Prüfungsnummer: 61801)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2014, 1. Wdh.: WS 2014/2015, 2. Wdh.: SS 2015

1. Prüfer:

Klaus Helmreich

Termin: 29.09.2014
Termin: 06.10.2015, 11:00 Uhr, Ort: H 8 TechF