Zugehörige Lehrveranstaltungen
Analog Integrated Circuits (Vorlesung)
Analog Integrated Circuits (Übung)
Analog CMOS Circuit Design (Integrierte LV)

Modulzugehörigkeit
Analog Integrated Circuits
Entwurf Analoger Integrierter Schaltungen

Lernergebnisse

Der kontinuierliche Fortschritt im Bereich der integrierten Schaltungen und Systemen erlaubt es, immer komplexere Funktionalität mit stetig steigenden Arbeitsgeschwindigkeiten in einem Systems-on-Chip Ansatz zu integrieren. Das Grundlagenmodul „Analog Integrated Circuits“ befasst sich mit den analogen Konzepten und Grundschaltungen, die in integrierten analogen Schaltungen Anwendung finden. Im Rahmen eines praktisch orientierten Ausbildungsteils werden die Fähigkeiten selbständig Grundschaltungen zu entwerfen, zu simulieren und das Layout zu erarbeiten vermittelt.

Lehrinhalte

In diesem Kurs werden die folgenden Themen vermittelt:
1. Design und Layout integrierter passive Bauelemente
2. MOSFET Klein- und Großsignalverhalten, Stabilität und Bodeplot
3. MOSFET Grundschaltungen wie Stromspiegel, Common-Source Verstärker, Common-Gate Verstärker, Schaltungsrauschen
4. Operationsverstärker, Differenzstufe, Frequenzkompensation

Zugehörige Lehrveranstaltungen
Integrierte Schaltungen (Vorlesung)
Integrierte Schaltungen (Übung)

Modulzugehörigkeit
Digital Integrated Circuits

Beschreibung

"Integrated Circuits" - Grundlagen der integrierten Silizium-Schaltungstechnik: Transistormodelle aus schaltungstechnischer Sicht; analoge und digitale Grundschaltungen; statisches und dynamisches Verhalten; bistabile Schaltungen; MOS-Logikfamilien; praktischer Umgang mit Spice-Simulationen und Layout-Editor.

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Zugehörige Lehrveranstaltungen:
Rechnerorganisation (Vorlesung)
Rechnerorganisation (Übung)

Modulzugehörigkeit: Rechnerorganisation (#40019)

Beschreibung

Lernergebnisse:

Die Studierenden sind in der Lage, programmierbare digitale Systeme in Assembler zu programmieren. Sie können beschreiben, wie ein in einer höheren Programmiersprache geschriebenes Programm in Maschinensprache übersetzt und von einem digitalen System ausgeführt wird. Ferner sind sie in der Lage, die mit der Bearbeitung der Maschinenbefehle einhergehenden logischen Abläufe in einem digitalen System auf der Registertransferebene abzuleiten und Erweiterungen zu entwickeln. Außerdem können die Studierenden die bei digitalen Systemen verwendeten Zahlendarstellungen interpretieren und arithmetischen Operationen mithilfe von zugrunde liegenden Mikroalgorithmen lösen. Sie können den grundsätzlichen Aufbau digitaler Systeme darstellen, einschließlich der Ein-/Ausgabeorganisation, der Speicherhierarchie und der elementaren Strukturprinzipien von Rechnern.

Lehrinhalte:

• Grundlagen im Entwurf digitaler Systeme (kombinatorische Logik, Gatter, Wahrheitstabellen, Speicherlemente, endliche Zustandsautomaten)
• Grundlegende Technologien und Komponenten einer Rechnerarchitektur
• Assemblerprogrammierung: Assemblersprache, Steuerkonstrukte, Adressierungsarten
• Rechnerarithmetik: Zahlendarstellungen (Stellenwertsysteme, Fest- und Gleitpunktzahlen) - Rechenleistung verstehen und beurteilen (SPEC Benchmarks, Amdahl’s Law)
• Aufbau und Funktionsweise eines einfachen Von-Neumann-Rechners
• Aufbau und Funktionsweise einer Mehrzyklenimplementierung
• Fließbandverarbeitung (Pipelining), Pipelinekonflikte und ihre Lösungen
• Speicherhierarchie, Caches, virtueller Speicher
• Ein-/Ausgabetechniken (Adressierung, Synchronisation, Direktspeicherzugriff)

Seminar
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Modulzugehörigkeit
Analog Layout Design

Lernergebnisse:

• The goal of this modul is to understand and master the overall analog layout design flow (DRC, LVS, ERC, Antenna ...).
• The main objective is to perform a layout and verify the generated layout of an analog circuit during the course of this seminar.

Lehrinhalte:

1. Verstehen und beherrschen des gesamten analog Layout-Design-Flow
2. Layout Generierung & Verifikation des generierten Layout einer analogen Schaltung

Zugehörige Lehrveranstaltungen
Advanced Analog Intergrated Circuits (Vorlesung)
Advanced Analog Intergrated Circuits (Praktikum)

Modulzugehörigkeit:
Advanced Analog Integrated Circuits and Systems

Beschreibung
Der kontinuierliche Fortschritt im Bereich der integrierten nanoelektronischen Schaltungen und Systemen erlaubt es, immer komplexere Funktionalität mit stetig steigenden Arbeitsgeschwindigkeiten in einem Systems-on-Chip Ansatz zu integrieren. Das Modul „Advanced Analog Integrated Circuits and Systems“ greift diese technologische Entwicklung auf und befasst sich mit den analogen Grundschaltungen und Konzepten die für Anwendungsfelder wie Wireless-Infrastruktur Anwendungen (z.B. LTE), Transceiver Systeme für elektro-optische Anwendungen (z.B. Silicon Photonics), verlustleistungsarme Sensorsysteme für biomedizinische Anwendungen (z.B. Nervenstimulation) oder Themen aus der Automobilelektronik oder Internet-of-Things ( IoT ) grundlegend sind.

Lerninhalte:

In diesem Kurs werden die folgenden Themen vermittelt:
1. High-Speed Transceiver-Architekturen, Betriebsarten und Bausteine
2. Switched Capacitor-Schaltungen, SC-Integratoren, SC-Verstärker, SC-Filter, Abtastglieder, diskrete Signalverarbeitung
3. Differentielle OTAs und Opamps, Komparatoren, Übertragungsfunktionen, Versorgungsspannung und Gleichtaktunterdrückung, Metastabilität
4. Rückgekoppelte Systeme, Nichtlinearitäten, Closed-Loop-Architekturen, Gleichtaktrückführung und deren Architekturen

Zugehörige Lehrveranstaltungen
System-on-Chip - Entwurf und Programmierung (Vorlesung)
System-on-Chip Mikroprozessor ARM (Projekt)

Modulzugehörigkeit
System-on-Chip (SOC) + ARM Lab

Lernergebnisse

Die Studierenden beherrschen in Theorie und Praxis den Entwurf von hochkomplexen digitalen Schaltungen und Systemen incl. Mikroprozessoren anhand von Hardwarebeschreibungssprachen wie zum Beispiel VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language).

Lehrinhalte

Hardwareentwurf und Programmierung von "Embedded Systems", SoC Design Flow, IP Reuse, Hardware-Sofware Co-Design, SoC Architekturen (on/off-chip Busse sowie I/O Interfaces), Einführung in eine 32-Bit-Risc CPU (ARM7TDMI); Basis-Betriebssystem; FPGA-Prototypen-board/ASIC-Umsetzung Projektgruppenarbeit: FPGA-Hardware-Programmierung und Entwicklung der zugehörigen Device Treiber für eine 32-Bit-CPU (ARM7TDMI)

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Zugehörige Lehrveranstaltungen
MMIC4U Class (Integrierte LV)
MMIC4U Project (Projekt)

Modulzugehörigkeit
MMIC4U Microwave Chip Project

Lernergebnisse

Die Studierenden beherrschen die wesentlichen Konzepte und insbesondere Tools, die für die integrierten‚ RF Schaltungen angewandt werden. Sie verfügen im Rahmen eines praktisch orientierten Ausbildungsteils über die Fähigkeit selbständig Grundschaltungen zu entwerfen, zu simulieren und das Layout zu erarbeiten und experimentell im Labor zu testen.

Lehrinhalte

Durch zunehmende Chip-Integration insbesondere in der Kommunikationstechnik ist ein grundlegendes und designorientiertes Verständnis integrierter Hoch- und Höchstfrequenzschaltungssysteme zunehmend wichtig. So sind moderne Empfänger-und Sendermodule immer häufiger im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich anzutreffen. Hierfür wird klassisches Transistor (MOS, Bipolar)-Schaltungsdesign und Hochfrequenzdesign zusammen verknüpft und mit Hilfe neuester Designsoftware und Technologien auf Industriestandard angewandt. Neben der Analyse steht dabei insbesondere die Synthese, d.h. die Implementierung, von Hochfrequenz-Verstärkern (Low-Nosie Amplifier, Power Amplifier) vermittelt. Dabei meint Synthese insbesondere auch den Design Flow für die Optimierung und Validierung der Schaltungsdesigns, inklusive des Layouts und Post-Layout Verifikationsmethoden, um die entworfenen Schaltungen schließlich bei einer Halbleiter-Fab in Produktion zu geben.

MMIC4U (Microwave Monolithic Integrated Circuit for YOU): Zusammen mit dem IHP Leibniz-Institut, sind die beiden Veranstaltungen so organisiert, dass die Chipdesigns zwischen den beiden Semestern gefertigt werden. D.h. jede Gruppe hat von dem fertiggestellten Chipdesign aus dem ersten Semester zu Beginn des zweiten Semesters einen tatsächlich gefertigten Chip zur Verfügung. Der Fokus der zweiten Veranstaltung ist unter Anleitung experimentelle Auswertungen durchzuführen. In einer natürlichen Laborumgebung können grundlegende Analyseverfahren erlernt und am eigenen Chip praktiziert werden. Die Studierenden durchlaufen somit einen kompletten Entwurfs-, Produktions, und Charakterisierungszyklus.

Zugehörige Lehrveranstaltungen
High Frequency Data Converters (Vorlesung)
High Frequency Data Converters (Praktikum)

Modulzugehörigkeit
High-Frequency Data Converter Techniques

Lernergebnisse

Der kontinuierliche Fortschritt im Bereich der integrierten nanoelektronischen Schaltungen und Systemen erlaubt es, immer komplexere Funktionalität mit stetig steigenden Arbeitsgeschwindigkeiten in einem Systems-on-Chip Ansatz zu integrieren.

Das Modul „High-Frequency Data Converter Techniques“ greift diese technologische Entwicklung auf und befasst sich dem Architektur, Design und der Arbeitsweise von hochfrequenten hochgenauen Analog-Digital Umsetzer (ADCs), Digital-Analog Umsetzer (DACs), Phase-Locked Loops (PLLS) usw. die für Anwendungsfelder wie Wireless-Infrastruktur Anwendungen (z.B. LTE), Transceiver Systeme für elektro-optische Anwendungen (z.B. Silicon Photonics), verlustleistungsarme Sensorsysteme für biomedizinische Anwendungen (z.B. Nervenstimulation) oder Themen aus der Automobilelektronik oder Internet-of-Things (IoT) grundlegend sind.

 
Lehrinhalte

In diesem Kurs werden die folgenden Themen vermittelt:
1.    High-Speed Transceiver-Architekturen, Wireline Receiver und Transmitter, Equalizer
2.    Nyquist-rate ADCs, Oversampling ADCs, SAR ADCs, Slope ADCs sowie deren Vor- und Nachteile,
3.    SC Technik, Track-&-Hold Architecturen, Noise Folding, Komparatoren
4.    Nyquist-rate DAC, oversampling DACs, current-steering vs voltage-mode sowie deren Vor- und Nachteile
5.    Programmiere Amplifier (PGA / VGA), Anti-Aliasing Filter
6.    Z-Transformation, diskrete Fast-Fourier Transformation, Auflösung, Linearität
7.    Layout