Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Nagyfrekvenciás digitális rendszerek integrált fejlesztése 2.

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

    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
    VIEEAV03   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:

    Kötelező: Nagyfrekvenciás digitális rendszerek integrált fejlesztése I. (VIEEAV02), Elektromágneses terek (VIHVA204)

    Ajánlott: 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 jelintegritás, a tápintegritás, valamint az időanalízis az elméleti hátterét. Szervesen kapcsolódik a Nagyfrekvenciás digitális rendszerek integrált fejlesztése I. című tárgyhoz,, annak a folytatása. A tárgy lényegi célkitűzése az elméleti ismeretek elsajátításán túl az iparban felmerülő nagyfrekvenciás digitális áramkörökhöz kapcsolódó problémák és megoldások ismertetése, valamint gyakorlati tapasztalat szerzés biztosítása a laboratóriumi gyakorlatok során, ahol a piacvezető Mentor Graphics HyperLynx fejlesztői környezetének kezelését lehet elsajátítani. A laborgyakorlatok során különös hangsúlyt fektetünk a jelintegritásra (Signal Integrity), azon belül az egyes topológiák alkalmazhatóságára, a vezetékek lezárásaira, valamint a tápintegritásra (Power Integrity) és az idő analízisre (Timing Analysis).

     

    8. A tantárgy részletes tematikája

    A jelintegritás háttere, a jelintegritás mérnök fejlesztési módszerének ismertetése. A Mentor Graphics HyperLynx fejlesztői környezetének bemutatása. A nagysebességű digitális áramkörökhöz kapcsolódó jelintegritási és tápintegritási problémák okai és kiküszöbölése. A huzalozás előtti, illetve utáni jelintegritás (Pre-layout and Post-layout Signal Integrity) és időanalízis (Timing Analysis) vizsgálatának ismertetése, valamint a tápellátás biztonságának (Power Integrity) és az elektromágneses szennyezésre vonatkozó előírások betartásának (EMC) vizsgálata.

     

    Heti bontásban:

     

    1. hét:
      1. Előadás: A tárgy bevezetése, a jelintegritás történelmi hátterének és a jelintegritás mérnök fejlesztési módszerének ismertetése
      2. Labor: Ismerkedés a laborral és a Mentor Graphics HyperLynx fejlesztői környezettel
    2. hét:
      1. Bevezetés a jelintegritás elméletébe (ellenállás, kondenzátor, tekercs a valóságban, örvényáramok, bőrhatás, közelhatás, nem ideális távvezeték, csatolt kapacitás és induktivitás, hullámimpedancia, hullámvisszaverődések)
      2. Labor: Egyszerű topológia létrehozása a HyperLynx programban, szimbólumok attribútumainak szerkesztése
    3. hét:
      1. Előadás: Passzív alkatrészek paraméterei, adatlapok értelmezése.
      2. Labor: Hullámvisszaverődések vizsgálata egyszerű (lineáris) adó-vevő pár esetén
    4. hét:
      1. Előadás: Hullámvisszaverődések (reflexió) alapos elméleti vizsgálata különböző hullámimpedanciák és lezárások esetén.
      2. Labor: Hullámvisszaverődések vizsgálata különböző lezárások esetén
    5. hét:
      1. Előadás: Hullámvisszaverődések gyakorlati következményei (alullövés, túllövés, visszacsengés), digitális áramkörök ki- és bemeneti paraméterei, adatlapok értelmezése, HyperLynx fejlesztői környezet ismertetése
      2. Labor: Hullámvisszaverődések vizsgálata különböző hullámimpedanciaváltásoknál
    6. hét:
      1. Előadás: Jelintegritás előszimuláció (Pre-layout  signal integrity) a HyperLynx programmal, vezetékek lezárásai a gyakorlatban
      2. Labor: Hullámvisszaverődések vizsgálata különböző topológiák, elágazások esetén (órafa vizsgálata)
    7. hét:
      1. Előadás: A szabályozott hullámimpedancia fontossága és a rétegszerkezet kialakítása; vezeték csillapításának, elágazásainak hatása a digitális jelekre
      2. Labor: A megkötésszerkesztő használata a jelintegritás mérnök szemszögéből nézve
    8. hét:
      1. Előadás: Időanalízis készítése közös órajel esetén (előkészítési és tartási idők biztonsági ráhagyása), órajelekhez kapcsolodó fogalmak (elcsúszás és dzsitter), órajelek huzalozási topológiája (lánc, fa, H)
      2. Labor: Időanalízis készítése közös órajel esetén
    9. hét:
      1. Előadás: Hullámvisszaverődések szimulációja nem lineáris áramkörök esetén, IBIS model részletes ismertetése, IBIS szerkesztő használata
      2. Labor: Egy komplett áramkör előszimulációjának elvégzése IBIS modellek alkalmazásával (reflexiók vizsgálata)
    10. hét:
      1. Előadás: Áthallás (cross-talk), közeli és távoli áthallás, áthallás következményei, kiküszöbölési módszerek
      2. Labor: Áthallás vizsgálata különböző topológiák esetén a HyperLynx program segítségével
    11. hét:
      1. Előadás: Differenciális vezetékek huzalozása és lezárása
      2. Labor: Egy komplett áramkör előszimulációjának elvégzése IBIS modellek alkalmazásával (áthallás vizsgálata)
    12. hét:
      1. Előadás: Időanalízis készítése forrásszinkron órajel esetén, DDR memóriák időanalízise
      2. Labor: Differenciális vezetékek huzalozásának és lezárásainak vizsgálata
    13. hét:
      1. Előadás: Bevezetés a tápintegritásba (egyidejű kapcsolási zaj, föld/táp „ugrálás”)
      2. Labor: Időanalízis készítése forrásszinkron órajel esetén
    14. hét:
      1. Előadás: Bevezetés az elektromágneses interferencia problémáiba
      2. Labor: Tápintegritás vizsgálata
     

     

    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