K-INFO
HU
EN
Belépés
Tantárgy » BMEVIEEAV00
Régebbi verziók TAD letöltése (PDF)

Nagyfrekvenciás digitális rendszerek komplex tervezése

Complex System Design for High-frequency Digital Circuits
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
Tantárgy neve (magyarul, angolul)
Nagyfrekvenciás digitális rendszerek komplex tervezése
Complex System Design for High-frequency Digital Circuits
Tantárgykód BMEVIEEAV00
Tantárgyjelleg —
Képzési szint —
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)
Kurzustípus elmélet gyakorlat laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti) 2 0 2
jelleg (kapcsolt/önálló) — — kapcsolt
Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa vizsga
Tantárgy kreditértéke 4
Tantárgyfelelős
Kerecsen Istvánné
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség: rencz@eet.bme.hu
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység
—
Kar
Tantárgy weboldala —
Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege —
Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram
blank_pageTöbbrétegű nyomtatott áramkörök rétegszerkezetének (layer stack-up) tervezése, táp-síkok és huzalozási rétegek elhelyezése. A szabályozott hullámimpedancia tervezése, valamint az alkatrészek optimális 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 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. A komplex elektronikában fellépő termikus problémák eredete, szimulációja, és kiküszöbölése.A megkötés szerkesztő (Constraint Editor) használatának kiemelt ismertetése, amelynek segítségével biztosítani lehet a NYÁK tervezés során a mechanikai- és termikus tervezés, a táp- és jelintegritási korlátok, valamint az időanalízis 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 Expedition Enterprise fejlesztői környezettel
  2. hét:
    1. Előadás: Alkatrész, NYÁK és gyártástechnológia
    2. Labor: Diszkrét alkatrészek ismertetése, kapcsolási rajz szerkesztésének előkészítése, kapcsolási rajz szimbólumainak szerkesztése
  3. hét:
    1. NYÁK huzalozás típusai, rétegszerkezetek, NYÁK tervezés folyamata, integrált fejlesztői környezet ismertetése
    2. Labor: Kapcsolási rajz szerkesztése, adatok átvitele a NYÁK tervezőbe
  4. hét:
    1. Előadás: Bevezetés a jelintegritás elméletébe (ellenállás, kondenzátor, tekercs a valóságban, örvényáramok, bőrhatás, közelhatás, nem ideális távvezeték, csatolt kapacitás és induktivitás, hullámimpedancia, visszaverődések)
    2. Labor: NYÁK alkatrész szimbólum könyvtár (symbol library), NYÁK rajzolatelem könyvtár (footprint library) szerkesztése
  5. hét:
    1. Előadás: Visszaverődések (reflexió) alapos vizsgálata különböző hullámimpedanciák, topológiák és lezárások esetén. A szabályozott hullámimpedancia fontossága, a NYÁK huzalozás egyes típusainak hullámimpedanciája.
    2. Labor: Rétegszerkesztés (layer stack-up) és alkatrészelhelyezés-tervezés (floorplanning)
  6. hét:
    1. Előadás: Visszaverődések nem lineáris áramkörök esetén, IBIS model részletes ismertetése, IBIS szerkesztő használata
    2. Labor: NYÁK kézi huzalozása
  7. hét:
    1. Előadás: Visszaverődések következményei (alullövés, túllövés, visszacsengés, szimbólumok interferenciája - ISI), visszaverődés a gyakorlatban, zaj elleni biztonsági tartalék, alkalmazott lezárások típusai és huzalozások topológiái
    2. Ismerkedés a Mentor Graphics HyperLynx jelintegritást végző szimulációs programjával
  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: Visszaverődések tanulmányozása (HyperLynx segítségével)
  9. hét:
    1. Előadás: Forrásszinkron órajelek időanalízise (előkészítési és tartási idők biztonsági ráhagyása), differenciális és beágyazott órajalek ismertetése
    2. Labor: Áramkör jelintegritás előszimulációja (javaslat a NYÁK huzalozására, megkötésszerkesztő használata a gyakorlatban)
  10. hét:
    1. Előadás: Időanalízis eredményének feltöltése a megkötésszerkesztőbe (Constraint Editor), huzalozott NYÁK abszolut és relatív jelkésleltetéseinek ellenőrzése
    2. Labor: Órajelek huzalozása különböző topológiákba, a visszaverődések okozta problémák vizsgálata (jelterjedés, kettős-óra hatás, óraelcsúszás), huzalozott NYÁK utólagos szimulációja
  11. hét:
    1. Előadás: Áthallás, közeli és távoli áthallás, áthallás következményei, kiküszöbölési módszerek
    2. Labor: Egyszerű (közös órajelű) memória interfész időanalízise, valamint a megkötésszerkesztő használata, huzalozott NYÁK jelkésleltetésének utólagos ellenőrzése
  12. hét:
    1. Előadás: Differenciális jelek alkalmazásának oka, differenciális jelek huzalozása, megkötésszerkesztő használata differenciális jelek esetén
    2. Labor: Áthallás és következményeinek vizsgálata, valamint csökkentésének módszerei, megkötésszerkesztő használata
  13. hét:
    1. Előadás: Tápintegritás (egyidejű kapcsolási zaj, föld/táp ugrálás) és elektromágneses interferencia
    2. Labor: Differenciális jelek huzalozása a gyakorlatban, megkötésszerkesztő alkalmazása a differenciális jelekre.
  14. hét:
    1. Előadás: Nyomtatott áramköri lapok termikus viselkedésének tanulmányozása, áramlási problémák, alkatrész elhelyezés termikus optimalizálása.
    2. Labor: A NYÁK és környezetének termikus viselkedés szimulációja a Flotherm program segítségével
blank_pageA 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) használatára, valamint a jelintegritásra (Signal Integrity), tápintegritásra (Power Integrity) és idő analízisre (Timing Analysis).

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

 blank_pageHeti 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 Hiradástechnika Tanszék biztosítja.

Tanulástámogató anyagok

Online források
blank_page1. Elektronikusan elérhető előadás fóliák2. Oktatók által készített laboratóriumi; segédanyag3. Mentor Graphics Expedition PCB; rendszerhez tartozó elektronikus használati útmutató

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
blank_pageElektronika, Digitális Technika, Elektromágneses Terek
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
blank_pageElektronika, Digitális Technika, Elektromágneses Terek
Általános szabályok
Követelmények:    blank_pagea.              A szorgalmi időszakban: Jelenlét az előadások és a laborgyakorlatok min. 70%-án..Házi feladat elkészítése. Feladatkiadás a 4. oktatási héten. Beadás a 13. héten.Egy zárthelyi írása a szorgalmi időszak 12. hetében.   Az aláírás megszerzésének feltételei:·                Részvétel az előadásokon és a laborgyakorlatokon, ·                Laborgyakorlatok sikeres teljesítése·                Elfogadott házi feladat megoldás (minimum elégséges osztályzattal)·                A korábbi években megszerzett aláírás érvényesithető, a zárthelyik eredményeire ez nem vonatkozik, azokat újra teljesíteni kell·                Zárthelyi legalább elégséges megírása.  b.              A vizsgaidőszakban: a tárgyból szóbeli vizsgát tartunk.   A végső érdemjegy 30% súllyal a zárthelyi, 20% súllyal a házi feladat és 50% súllyal az szóbeli vizsga érdemjegye. c.       Elővizsga: van Pótlási lehetőségek: blank_pageA tárgyból 1 pótZH-t iratunk a szorgalmi időszakban, 1 pót-pótZH-t a pótlási időszakban. A házi feladat a pótlási héten még beadható.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak
blank_pageElektromágneses terek (VIHVA204), Elektronika 1. (VIHIA205), Jelek és rendszerek 1-2 (VIHVA109, VIHVA200), Digitális technika 1-2 (VIIIA104, VIIIA108), Elektronikai technológia (VIETA302)
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.