Meine Person
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Bei meiner Tätigkeit in der Industrie (1994-2010) 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 Bauelemente, als auch 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.
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 Bauelemente, als auch 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.
Meine Arbeitsgebiete
Wechselgröße: Ton
Das Bild zeigt die zeitabhängige Spannung eines Musikstückes im programm Audacity.
Dies ist ein Beispiel für die elektrische Nachrichtenübertragung.
Dies ist ein Beispiel für die elektrische Nachrichtenübertragung.
Test 1
Geben Sie die charakteristischen Größen der folgenden Spannungsmessung an:
Spannungsmessung
Charakteristische Größen:
Wie kann man obiges Signal beschreiben?
Was ist in dem Bild dargestellt?
Diskutieren Sie mit ihrem Nachbarn.
Wie kann man obiges Signal beschreiben?
Was ist in dem Bild dargestellt?
Diskutieren Sie mit ihrem Nachbarn.
Charakteristische Größen
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Das Signal nennt man eine periodische Schwingung.
Es kann Strom oder Spannung sein.
Der Maximalwert wird auch Scheitelwert genannt.
Die Schwingungsbreite nent man auch Spitze-Spitze-Wert (peak to peak value).
Es kann Strom oder Spannung sein.
Der Maximalwert wird auch Scheitelwert genannt.
Die Schwingungsbreite nent man auch Spitze-Spitze-Wert (peak to peak value).
Praxisbezug: Oszilloskop
Aufnahme schneller periodischer SignaleDie Triggereinheit bewirkt dabei, dass die Kurven immer ab dem selben Zeitpunkt aufgenommen werden.
→ Oszilloskop
Jedes Oszilloskop hat 3 Bereiche zur Einstellung vom
- Trigger
- der Zeitbasis (Time, x-Achse, horizontal)
- und für jeden Kanal einzeln des Eingangsbereiches (Vertical, y-Achse).
Praxisbezug: Oszilloskop
Aufnahme schneller periodischer SignaleDie Triggereinheit bewirkt dabei, dass die Kurven immer ab dem selben Zeitpunkt aufgenommen werden.
→ Oszilloskop
Hier wird ein Sinussignal dargestellt (blau, gelb).
Dazu gehört eine Gleichung:
\( u(t) = \hat{U} sin(\omega t) \)
ω ist die Kreisfrequenz in \( s^{-1} \).
Es gibt den Zusammenhang mit der Frequenz:
ω = 2 π f
Praxisbezug: Signalgenerator
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Signalform Frequenz Amplitude Gleichanteil (Offset) Phase Duty Cyle (Symmetry) Drehregler |
 Signalgenerator Rigol |
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Abbildung des Gerätes in Software Durch ein Screencopy kann man alle eingestellten Parameter sichern und dokumentieren. Damit ist es leichter eine Messung zu wiederholen und zu reproduzieren. Mögliche Fehleinstellungen werden sichtbar. |
 Signalgenerator Waveforms |
Periodische Schwingung
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Periodizitätv(t) = v(t +kT) k= 0,±1, ±2, ±3 |
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SchwingungsbreiteSpitze Spitze Wert (peak-to-peak value) vpp = vmax - vmin |
Test 2
Geben Sie die Charakteristischen Größen der folgenden Spannungsmessung an:
Strommessung mit dem Oszilloskop
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Der Spannungsabfall an einem Widerstand wird zur Strommessung verwendet. Der Strom wird dabei mit dem ohmschen Gesetz berechnet: \( I = \frac{U}{R_{mess}} \) |  Aufbau auf dem Electronic Explorer | |
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Eine Dreiecksspannung wird erzeugt. Die Spannungen am Messwiderstand werden mit 2 Messspitzen oder einer Differenzmessspitze gemessen. Mit einer Mathematikfunktion M1 = (C2 - C1) / RMESS wird der Strom dargestellt. Durch eine x-y Darstellung kann die Kennlinie angezeigt werden. |
Oszilloskopbild | |
Schaltplan:
Breadboard
Signalgenerator(rot): ANALOG, AWG 1Masseanschluss, GND, 0 V
Oszilloskop: SCOPE, 1, DC
Widerstandsreihenschaltung: 1 kΩ 10 kΩ