Nagyfrekvenciás digitális rendszerek integrált fejlesztése 1.

A tantárgy angol neve: Integrated Design of High-frequency Digital Circuits I.

Adatlap utolsó módosítása: 2015. január 28.

Tantárgy lejárati dátuma: 2015. június 30.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak

 

Szabadon választható tárgy
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEAV02   2/0/2/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Szabó Péter Gábor, Elektronikus Eszközök Tanszéke
4. A tantárgy előadója
Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
Dr. Szabó Péter Gábor Egyetemi adjunktus Elektronikus Eszközök Tsz.
Dr. Farkas Ferenc Projektmenedzser és jelintegritás mérnök Ericsson Magyarország Kft.
Szűcs Zoltán Hardverfejlesztő mérnök Ericsson Magyarország Kft.
Dr. Koller István Mestertanár Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
Ericsson Magyarország munkatársai Meghívott előadók Ericsson Magyarország Kft.
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika, Digitális Technika, Elektromágneses Terek

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:

Elektromágneses terek (VIHVA204), Elektronika 1. (VIHIA205), Jelek és rendszerek 1-2 (VIHVA109, VIHVA200), Digitális technika 1-2 (VIIIA104, VIIIA108), Elektronikai technológia (VIETA302).

A tárgyért nem kaphat kreditet, aki korábban kreditet szerzett a VIEEAV00 Nagyfrekvenciás digitális rendszerek komplex tervezése c. tárgyból.

7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy bemutatja a nagysebességű digitális áramkörök kiviteli tervezéséhez szükséges integrált tervezési módszereket. A tárgy lényegi célkitűzése az elméleti ismeretek elsajátításán túl az iparban felmerülő problémák és megoldások ismertetése, valamint gyakorlati tapasztalat szerzése a laboratóriumi gyakorlatok során, ahol a piacvezető Mentor Graphics integrált fejlesztői környezetének kezelését lehet elsajátítani. A laborgyakorlatok során különös hangsúlyt fektetünk a kapcsolási rajz és a nyomtatott áramkör (PCB) tervezés közti adatkapcsolatra, a megkötés szerkesztő (Constraint Editor) helyes használatára, valamint a termikus és mechanikai tervezésre.

 

8. A tantárgy részletes tematikája

A komplex digitális áramkörök fejlesztési módszerének ismertetése, valamint a termék dokumentációjának kezelése. A Mentor Graphics Expedition Flow integrált fejlesztői környezetének bemutatása. Kapcsolási szimbólumok létrehozásának módja, valamint a hierarchikus kapcsolási rajz készítésének ismertetése. Többrétegű nyomtatott áramkörök rétegszerkezetének (layer stack-up) tervezése, táp-síkok és huzalozási rétegek elhelyezése, szabályozott hullámimpedancia tervezése, valamint az alkatrészek otimális elhelyezése és a NYÁK huzalozása. FPGA-k, általános célú processzorok, DSP-k tokjainak huzalozása, buszok, órajelek, differenciális párok huzalozása, a jelkésleltetés kihangolása. FPGA-k és processzorok integrálása komplex elektronikai rendszerekbe. A komplex elektronikában fellépő termikus problémák eredete, szimulációja, és kiküszöbölése. A megkötésszerkesztő (Constraint Editor) használatának kiemelt ismertetése, amelynek segítségével biztosítani lehet a NYÁK tervezés során az elektromos, mechanikai- és termikus tervezés során támasztott követelmények egységes kezelését.

Heti bontásban:

 

  1. hét:
    1. Előadás: A tárgy bevezetése, elektronikus termékek fejlesztési módszere
    2. Labor: Ismerkedés a laborral és a Mentor Graphics integrált fejlesztői környezettel
  2. hét:
    1. A termék dokumentációjának kezelése (Product Data Management)
    2. Labor: Kapcsolási rajz szimbólumok létrehozása és a szimbólumkönyvtár kezelése a Mentor Graphics-ban
  3. hét:
    1. Előadás: A Mentor Graphics Integrált fejlesztői környezetének ismertetése
    2. Labor: Egyszerű kapcsolási rajz létrehozása és szerkesztése a Mentor Graphics-ban
  4. hét:
    1. Előadás: Kapcsolási rajz szimbólumok típusai (szabványok ismertetése)
    2. Labor: Hierarchikus kapcsolási rajz létrehozása és szerkesztése a Mentor Graphics-ban
  5. hét:
    1. Előadás: Hierarchikus kapcsolási rajz szerkesztése és a kapcsolási rajz automatikus ellenőrzése
    2. Labor: Kapcsolási rajz szimbólumainak attributumkezelése, valamint a kapcsolási rajz automatikus ellenőrzése
  6. hét:
    1. Előadás: A megkötésszerekesztő használatának ismertetése
    2. Labor: A megkötésszerkesztő használata a Mentor Graphics-ban
  7. hét:
    1. Előadás: Alkatrész, NYÁK és gyártástechnológia (trendek) áttekintése
    2. Labor: A létrehozott kapcsolási rajzhoz tartozó megkötések feltöltése
  8. hét:
    1. NYÁK huzalozás típusai, rétegszerkezetek, NYÁK tervezés folyamata
    2. Labor: Kapcsolási rajz adatainak átvitele a NYÁK tervezőbe (forward annotation), NYÁK rétegszerkezet összeállítása
  9. hét:
    1. Előadás: A NYÁK tervezéséhez használt alkatrészszimbólumok (szabványok)
    2. Labor: NYÁK alkatrész szimbólum könyvtár (symbol library), NYÁK rajzolatelem könyvtár (footprint library) szerkesztése
  10. hét:
    1. Előadás: A NYÁK tervezés trükkjei (alkatrészek elhelyezése, „fanout” huzalozása)
    2. Labor: Alkatrészelhelyezés-tervezés (floorplanning) és a NYÁK kézi huzalozásának elkezdése
  11. hét:
    1. Előadás: Megkötések figyelése NYÁK tervezés során, a differenciális vezetékek huzalozása
    2. Labor: Elektromos és mechanikai megkötések követése a NYÁK huzalozása során, NYÁK kézi huzalozásának folytatása
  12. hét:
    1. Előadás: A termikus tervezés alapjai és folyamata
    2. Labor: NYÁK kézi huzalozása (a NYÁK befejezése), a megtervezett NYÁK automatikus ellenőrzése (DRC check) és 3D nézete
  13. hét:
    1. Előadás: A NYÁK termikus elemzése, alkatrészek megfelelő elhelyezése, áramlás elemzése
    2. Labor: Hőszimuláció, a Flotherm program használatának megismerése (HyperLynx segítségével)
  14. hét:
    1. Előadás: A gyártási tesztelhetőség vizsgálata, a peremfigyelés (Boundary Scan – BSCAN) ismertetése 
    2. Labor: A NYÁK és környezetének termikus viselkedés szimulációja a Flotherm program segítségével
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 2 óra előadás, melyek során a hallgató előbb elsajátítja az elméleti és gyakorlati ismereteket, majd heti 2 órának megfelelő laborgyakorlaton önállóan megtervez különféle huzalozásokat, szimulációkat végez, és értékeli ezek eredményét. A laboratóriumi gyakorlatok az ipar által használt legkorszerűbb tervező eszközökön történnek, ipari tervező mérnökök felügyeletével. A laboratóriumi gyakorlatok 50 %-át a Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék biztosítja.

 

10. Követelmények

a.       A szorgalmi időszakban: a laborgyakorlatok legalább 70 %-án jelenlét, az előadások látogatása a sikeres munka feltétele

         Opcionális otthoni házi feladat elkészítése.

Egy zárthelyi írása előadás időben.

b.       Az aláírás megszerzésének feltételei:

·                laborgyakorlatok sikeres teljesítése

·                elfogadott otthoni házi feladat megoldás (opcionális)

·                a korábbi években megszerzett aláírás érvényben van két évig, a zárthelyik eredményeire ez nem vonatkozik, azokat újra teljesíteni kell

·                zárthelyi legalább elégséges megoldása. 

c.       A vizsgaidőszakban: szóbeli vagy írásbeli vizsga.

A végső érdemjegyet 25% súllyal a laborgyakorlat, 25% súllyal a zárthelyi, és 50% súllyal az írásbeli vagy szóbeli vizsga érdemjegye határozza meg. Opcionális házi feladat elkészítése esetén a vizsga csak 25% súllyal kerül beszámításra (25% súllyal a házi feladat kerül).

d.      Elővizsga: van.

11. Pótlási lehetőségek

A tárgyból 1 pótZH-t iratunk a szorgalmi időszakban, 1 pót-pót ZH-t a pótlási időszakban. Az opcionális házi feladat a pótlási héten még beadható.

12. Konzultációs lehetőségek

A zárthelyi illetve a vizsganapok előtt, az előadókkal egyeztetett időpontokban biztosítunk konzultációs lehetőséget.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

1. Elektronikusan elérhető előadás fóliák

2. Oktatók által készített laboratóriumi segédanyag

3. Mentor Graphics Expedition PCB rendszerhez tartozó elektronikus használati útmutató

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire20
Házi feladat elkészítése14
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása10
Vizsgafelkészülés10
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Név:

 

Beosztás:

 

Tanszék, Int.:

 

Dr Rencz Márta

 

Egyetemi tanár

 

Elektronikus Eszközök Tsz.

 

Dr. Zólomy Imre

 

Egyetemi tanár

 

Elektronikus Eszközök Tsz.

 

Dr. Farkas Ferenc

 

Projektmenedzser és jelintegritás mérnök

 

Ericsson Magyarország Kft.

 

Szűcs Zoltán

 

Hardverfejlesztő mérnök

 

Ericsson Magyarország Kft.

 

Dr.Koller István

 

Egyetemi adjunktus

 

Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék