Bei meiner Tätigkeit in der Industrie wurden die neusten CMOS-Prozesstechnolgien für
integrierte Schaltungen (DRAMs) eingesetzt.
In CMOS Technologie wurden Ladungspumpen, Spannungsregler, PLLs und DLLs,
analoge Verstärker, Referenzspannungsquellen, digitale Schaltungen und high speed Busse realisiert.
Dabei traten nur parasitäre, laterale bipolare Transistoren auf.
Das Design in einer neuen Technologie musste gleich funktionieren,
da ein Maskensatz mehrere Hunderttausend Euro kostet.
Die Simulation wurde zur Schaltungsentwicklung eingesetzt und musste das reale Verhalten
der Schaltung möglichst genau abbilden.
Eine grosse Bedeutung hat der Test.
Für die Simulation wurden sowohl CMOS Bauelementen, als auch von parasitäre Widerstände und
Kapazitäten von Leitungen und Bauelementen charakterisiert.
Am Speicherchip wurden mit Hilfe von Testpunkten interne Signal gemessen und mit der
Simulation verglichen.
Ausserdem wurde die Gesamtfunktionalität bei verschiedenen Spannungen und Temperaturen
verifiziert. Dabei wurde auch der Herstellungsprozess variiert (Process window).
Da Millionen von Chips hergestellt wurden traten einige Fehler nur sehr selten auf 1..100 ppm und
mussten dennoch reproduziert, analysiert und behoben werden, um dass Produkt erfolgreich
verkaufen zu können.
Review Status und Projektpraktikum
Haben sie sich gerecht Bewertet gefühlt?
Gibt es Verbesserungsvorschläge?
Gibt es Ideen für zukünftige Aufgaben?
Was fehlt ihnen bzgl. der Elektrotechnik noch?
Was war überflüssig?
Haben Sie die Videos genutzt?
In dieser Vorlesung plane ich keine Videoaufzeichnung
Wer macht nur elektronische Aufzeichnungen?
Haben Sie sich die Webseiten schon angeschaut?
Benötigen Sie noch Unterstützung bzgl. Elektronik 1-3?
Bitte senden Sie mir eine Email
Man könnte die Diode in Elektronik 1 weglassen, da Sie für das Projektpraktikum nicht gebraucht wird.
Die Videoaufzeichnungen werden genutzt, um nicht Verstandenes nochmal zu wiederholen.
Aktivierungsfragen:
Haben Sie schon Bücher für das Studium gekauft?
Haben Sie Bücher in elektronischer Form?
Wie haben Sie die Bücher genutzt?
Welche Alternativen zu Büchern nutzen Sie?
Übersicht Elektronik 3
Da die Vorlesung neu strukturiert ist, werden die Webseiten noch ergänzt.
Sie können die Seiten im Browser auch als pdf ausdrucken.
Es gibt alte Videos der originalen alten Vorlesungen.
Der Aufbau der Webseiten ist
hier
dokumentiert und die gezippte Startdatei
web_Template.zip ist hier.
Wie kann man die Webseiten herunterladen und aktualisieren?
Es gibt eine 90min Klausur.
Nichtprogramierbarer Taschenrechner
Unterlagen, Bücher
CR Hochpass nach dem Operationsverstärker AD8220: C = 4.7 µF R = 1 MΩ
Es liegt ein komplexer Spannungsteiler vor.
Der Strom durch beide Elemente ist gleich.
\( \underline{I} = \frac{\underline{U_e}}{R + \frac{1}{j \omega C}}
= \frac{\underline{U_a}}{R} \)
Daraus ergibt sich die Übertragungsfunktion. Diese wird so umgeformt,
dass über und unter dem Bruchstrich Polynome von jω ohne Vorfaktor stehen.
Dann kann man Nullstellen und Pole bestimmen.
\( \frac{\underline{U}_a}{\underline{U}_e} =
\frac{R}{R + \frac{1}{j \omega C}} =
\frac{j \omega C R}{j \omega C R + 1} =
\frac{j \omega}{j \omega + \frac{1}{C R}}
\)
\( f_{gu1} = \frac{1}{2 \pi 4.7 \mu F 1 M \Omega} = 33.8 mHz \)
RC Tiefpass vor dem ADC AD7685: R=500 Ω, C = 2.7 nF
\( \frac{\underline{U}_a}{\underline{U}_e} =
\frac{\frac{1}{j \omega C}}{R + \frac{1}{j \omega C}} =
\frac{1}{j \omega C R + 1}
\)
Für die Gleichtaktsimulation hat nur V2 ein AC 1 Signal.
Für die Gegentaktsimulation werden nur V1 und V3 ohne Phasenverschiebung auf AC 0.5 gesetzt.
Aktivierung:
Entwickeln Sie ein Rezept zur Aufstellung der Übertragungsfunktion.
Operationsverstärker
Gegenkopplung: Die Eingangsspannungsdifferenz ist näherungsweise Null.
Mitkopplung: Die Ausgangsspannung wird so gross,
wie die positive oder negative Versorgungsspannung.
Lösungsweg zur Bestimmung von Spannungen und Strömen (Knotenanalyse):
Alle Knotennamen (Spannungsnamen) und Ströme werden in den Schaltplan gezeichnet.
Für jeden Knoten wird die Knotengleichung der Ströme erstellt.
Für jeden Strom wird die Spannungsdifferenz des anliegenden Elementes geteilt
durch den Widerstand eingesetzt.
Das entstehenden Gleichungssystem wird gelöst.
Schrittweises eliminieren von unbekannten Spannungen durch
Umformung einer Gleichung nach der zu eliminierenden Spannung
und Einsetzen in die übrigen Gleichungen.
Für die Übertragungsfunktion werden im Zähler und Nenner durch Erweitern Polynome von jω = s gebildet.
Von den Polynomen werden dann die Nullstellen (SNi,SPi) bestimmt und die einzelnen Faktoren aufgestellt.
Weitere Lösungsmethoden:
Ersatzquellen, schrittweises Zusammenfassen, Superposition
