Nagysebességű digitális rendszerek integrált fejlesztése I.

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

Adatlap utolsó módosítása: 2018. május 5.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak
Szabadon választható tárgy
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEAV14   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 docens

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Farkas Ferenc

Projektmenedzser és jelintegritás mérnök

Flex Magyarország Kft.

Szűcs Zoltán

Hardverfejlesztő mérnök

Flex Magyarország Kft.

Dr. Koller István

Mestertanár

Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Elektronika, Digitális Technika, Elektromágneses Terek
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEAV02" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIEEAV02", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

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 vagy a VIEEAV02 Nagyfrekvenciás digitális rendszerek integrált fejlesztése 1. 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 Híradástechnika 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 a 8. héten.

b.       Az aláírás megszerzésének feltételei:

·                laborgyakorlatok sikeres teljesítése

·                elfogadott otthoni házi feladat megoldás (opcionális)

·                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 laborgyakorlat 12,5%, a zárthelyi 12,5%, a házi feladat 25%, a vizsga 50% súllyal számít.

d.      Elővizsga: van.

11. Pótlási lehetőségek A tárgyból 1 pót ZH-t iratunk a szorgalmi időszakban, pót-pót ZH főszabály szerint nincs. 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 óra

56

Készülés előadásokra

6

Készülés gyakorlatokra

0

Készülés laborra

14

Készülés zárthelyire

12

Házi feladat elkészítése

0

Önálló tananyag-feldolgozás

0

Vizsgafelkészülés

32

Összesen

120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr Rencz Márta

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

Mestertanár

Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

Dr. Szabó Péter Gábor

Egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz.