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Schnelle Integrierte Schaltungen für die leitungsgebundene Kommunikation

Veranstaltungs-Nr.: L.048.25019

Veranstaltungstyp: Vorlesung V2, Übung Ü2

Leistungspunkte: 6

Zeitmodus: Wintersemester

Zeit und Ort:

Informationen zum Veranstaltungsort und –zeit entnehmen Sie bitte PAUL

Kurzbeschreibung

In der Glasfaserkommunikation werden heutzutage in kommerziellen Systemen sehr hohe Bitraten von über 100 Gb/s pro optischem Kanal und mehreren Tb/s in einer Glasfaser erreicht. In ähnlicher Weise treten heute bei der Signalübertragung zwischen Chips hohe Bitraten von mehr als 10 Gb/s an einem einzelnen Gehäuse-Pin auf, die über Leiterplatten und preisgünstige serielle Kabelverbindungen übertragen werden müssen. In Zukunft werden durch den Fortschritt der CMOS-Technologie und der optischen Kommunikationstechnik die Datenraten weiter kontinuierlich steigen.

Der Entwurf von elektronischen Schaltungen für hohe Bandbreiten bzw. Bitraten erfordert ein gutes Systemverständnis im Hinblick auf die typischen Sende-/Empfangsarchitekturen, Komponenten und Signaleigenschaften. Überdies ist ein gutes Verständnis des Schaltungsentwurfs integrierter Schaltungen und eine genaue Höchstfrequenz-Modellierung von passiven und aktiven Bauelementen notwendig.

Ziel der Vorlesung ist es, den Studenten ein Verständnis des methodischen Entwurfs schneller integrierter, elektronischer Schaltungen für die digitale leitungsgebundene Kommunikations­technik zu vermitteln. Ein Teil der Übungen wird als CAD-Übung unter Nutzung moderner Chip-Entwurfssoftware durchgeführt.

Im Rahmen der Vorlesung wird eine 2-tägige Exkursion zum IHP Leibnizinstitut für Innovative Mikroelektronik (Frankfurt (Oder)) mit Besichtigung einer modernen Chipfertigung angeboten (Teilnahme ist freiwillig).

Die Vorlesung kann im Master Elektrotechnik in den Studienmodellen Mikroelektronik, Optoelektronik und Kommunikationstechnik angerechnet werden. Die Vorlesung kann überdies im Master Electrical Systems Engineering, als Compulsory Elective Course im Gebiet Electronics and Devices und im Master Computer Engineering in den Vertiefungs­gebieten Embedded Systems und Nano-/Microelectronics angerechnet werden.

Inhalt:

    • Sende-/Empfangs-Architekturen für die Glasfaserkommunikation
    • Sende-/Empfangs-Architekturen für die Chip-to-chip-Kommunikation
    • Systemtheoretische Grundlagen
    • Breitbandsignale im Zeit- und Frequenzbereich
    • Verhalten bandbegrenzter lineare Systeme
    • Signaldegeneration (ISI, Jitter, Rauschen)
    • Halbleitertechnologien und integrierte HF-Bauelemente
    • Verstärkerschaltungen für digitale Breitbandsignale
    • Logikschaltungen in Stromschaltertechnik (CML)
    • Sende-/Empfangsschaltungen
    • PLL-Technik f. Frequenzsynthesizer und Taktrückgewinnung
    • Messverfahren

    Literatur:

    • E. Säckinger, “Broadband Circuits for Optical Fiber Communication”, Wiley, 2005
    • B. Razavi, “Design of Integrated Circuits for Optical Communications”, McGraw-Hill, 2003

    Transimpedanzverstärker (Blockschaltbild)
    Transimpedanzverstärker (Chipfoto)