TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Rizwan, Ahmad T1 - Analog and Digital CMOS Circuit Design for the Control System of ATLAS Pixel Detector N2 - This Master thesis is part of an effort to implement the planned upgrade High- Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) at CERN Geneva/Switzerland. The ATLAS Pixel Detector which is installed at the LHC is also getting among others a new detector control system (DCS) update. Each module in the Detector Control System will have an integrated DCS chip which includes on-chip shunt and Linear regulators, ADC, bypass transistor and a modified I2C slave node. In this master thesis, Shunt and Linear regulators are explained and simulated using the Globalfoundaries 130nm CMOS designkit. A Kuijk bandgap reference based Power-On-Reset (POR) circuit is explained and designed in detail. The design of the POR includes an implementation with CMOS instead of diodes or bipolar transistors. It was simulated using Globelfoundaries 130nm CMOS designkit. Finally, a layout was developed for fabrication. The DCS system needs DCS bridge controllers which include a Controller Area Network (CAN) node and a modified I2C master node. For this purpose CAN and CANopen standards are explained in detail for implementation. Y2 - 2018 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30554 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3055 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3055 SP - 114 S1 - 114 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Krause, Matthias T1 - Entwicklung eines Delay-Locked Loop basierten Time-to- Digital Converters mit Sub-Gate-Delay Auflösung für eine Time-of-Flight Anwendung in 350 nm CMOS Technologie N2 - In dieser Thesis wird ein Time-to-Digital Converter mit einer Sub-Gate-Delay Auflösung, also einer höheren Auflösung als die Durchlaufzeit eines in dieser Prozesstechnik realisierten Inverters, mithilfe verschiedener Ansätze, wie dem Vernier TDC oder dem Local Passive Interpolation TDC, untersucht. Hierbei wird eine Delay-Locked Loop genutzt, um die Durchlaufzeit der jeweiligen Inverterkette zu regeln. Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die Durchlaufzeit auch bei PVT-Variationen, also Variation der Prozesscorner, Versorgungsspannung und Temperatur, auf die Referenzperiodendauer eingestellt wird. Somit sind lokale Prozessabweichungen die vorherrschende Quelle für Ungenauigkeiten in der Auflösung des TDC. Die Auflösung kann mithilfe der differentialen und integralen Nichtlinearität beschrieben und ausgewertet werden. Y2 - 2018 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30496 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3049 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3049 SP - 107 S1 - 107 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Lippold, Markus T1 - Entwurf einer Delay-Locked Loop für die Nutzung als Time-to- Digital Converter in einer Time-of-Flight Anwendung in 350nm CMOS Technologie N2 - Im Rahmen dieser Masterthesis wird eine Delay-Locked Loop von einem idealen Aufbau über Verilog-A Modellen bis hin zur realen Umsetzung entworfen. Diese Delay-Locked Loop (DLL) wird für die Nutzung in einem Time-to-Digital Converter (TDC) mit Local-Passiv-Interpolation, entwickelt. Mit Hilfe des TDC soll eine Verzögerungszeit bei einer Time-of-Flight Anwendung ermittelt werden. Hauptbestandteil dieser Arbeit ist es, eine Charge Pump zu implementieren, welche eine geringe Auswirkung auf die Phasenverschiebung der Regelschleife aufgrund von parasitären Eigenschaften im Schaltmoment aufweist. Zudem wird für die Stromregelung innerhalb der Charge Pump ein präziser Transkonduktanzverstärker (OTA) mit einem hohen Eingangsspannungsbereich implementiert. Für die Entkopplung der Verzögerungskette als Last von der Filterspannung wird ein Low-Dropout Spannungsregler (LDO) entwickelt. Im Verlauf der Arbeit hat sich gezeigt, dass eine Charge Pump, aufgebaut mit einem differentiellen Stromzweig, aufgrund des konstant fließenden Stroms die geringsten parasitären Einflüsse aufweist. Innerhalb dieser Charge Pump wird ein gefalteter Transkonduktanzverstärker als Spannungsfolger genutzt, um das Potential in den Zweigen der differentiellen Stufe aneinander anzugleichen und somit die Einflüsse im Schaltmoment zu verringern. Zusätzlich erfolgt über diesen Verstärker eine exakte Stromanpassung der UP- und DOWN-Ströme. Für die Umsetzung der Verzögerungskette wird das Rauschverhalten verschiedener CMOSInverter bezüglich Phasenrauschen und Jitter simuliert. Aufgrund dieser Simulationen ist der differentielle Inverter mit NMOS-Kreuzkopplung für die Umsetzung der Delay-Line ausgewählt worden. Die real aufgebaute Delay-Locked Loop wird nach der Spezifikation für Automobilanwendungen in einem Temperaturbereich von -50°C bis 120°C simuliert. Zusätzlich werden globale und lokale prozessbedingte Variation berücksichtigt. Bei dieser Simulation stellt sich eine maximale Phasenverschiebung zur Referenzperiodendauer von 218 ps ein. Dies entspricht bei einer Referenzfrequenz von 25 MHz einer Abweichung von ca. 0,5 % und führt zu einem Messfehler der Delay-Locked Loop von 3 cm. Somit könnte im schlechtesten Fall ein Objekt von der ToF-Kamera mit einem Fehler von 3 cm detektiert werden. Y2 - 2018 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30508 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3050 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3050 SP - 120 S1 - 120 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Zorn, Jendrik T1 - Messtechnische Validierung eines Shunt-Low-Dropout- Spannungsreglers zur strombasierten Versorgung der seriell verschalteten Pixel-Detektormodule des ATLAS- und CMS-Experiments am High-Luminosity Large Hadron Collider N2 - In dieser Masterthesis wird ein Shunt-Low-Dropout-Spannungsregler messtechnisch überprüft. Dieser Regler entsteht in Kooperation zwischen der Fachhochschule Dortmund und dem Kernforschungszentrum CERN für die Nutzung in Experimenten am LHC-Teilchenbeschleuniger in Genf. Der Fokus liegt auf der Messung der ersten beiden entwickelten Testchips des Projektes RD53B, inklusive der technischen Grundlagen, des genutzten Messaufbaus und der Validierung. Diese Thesis soll den Grundstein für Messungen an den folgenden Chipgenerationen im Rahmen des Projektes legen. Y2 - 2019 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30541 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3054 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3054 SP - 86 S1 - 86 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Walsemann, Alexander T1 - Entwicklung eines Testsystems für den Physical- und Data-Link-Layer des PSI5-Busses mit automatisierter Auswertung auf Basis der Xilinx ZYNQ SoCs N2 - Die vorliegende Masterthesis beschreibt die Entwicklung eines Testsystems für die PSI5- Schnittstelle von ASICs und ASSPs. Zunächst werden anhand des PSI5-Standards die Eigenschaften des Physical- und Data-Link-Layers aufgezeigt, welche neben etwaigen Störgrößen relevant für die Entwicklung des Testsystems sind. Das anschließend entwickelte Testsystem besteht aus einem physical Layer und einem ZYNQ SoC, welcher programmierbare Logik (FPGA) und CPU-Kerne vereint. Die Kernfunktionen der Sensorsimulation zum Testen eines PSI5-Master-Interfaces sind in programmierbarer Logik umgesetzt, während Softwareapplikationen für den Testablauf und die automatisierte Auswertung der Ergebnisse verantwortlich sind. Die beiden CPU-Kerne des ZYNQ SoCs werden als ein asymmetrisches Multiprozessorsystem aus dem Echtzeitbetriebssystem FreeRTOS für zeitkritische Aufgaben und einem modifizierten Linux-Kernel genutzt. Die Bedienung des Testsystems erfolgt über ein Webinterface. Y2 - 2019 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30568 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3056 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3056 SP - 168 S1 - 168 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Reiners, Jan-Morten T1 - Charakterisierung und Analyse vom Reverse and Forward Body Biasing als Durchsatz- und Leistungsoptimierungstechnik für Multi-Core Mikrocontroller N2 - Diese Masterthesis beschäftigt sich im Rahmen des Testchips TC1.5 der Infineon Austria AG mit der Analyse und Charakterisierung des Reverse und Forward Body Biasing mit differentieller Spannungsskalierung. In einem theoretischen Grundlagenteil werden dem Leser zunächst die Beweggründe sowie die nötigen Informationen der zugrunde liegenden Halbleiter-Technologie vermittelt, um ihn an die Thematik des Body Biasing und der Power Management Einheiten heranzuführen. Es folgt die Beschreibung des AurixPlus-digital EVR and PMS Testchips (Version 1.5) hinsichtlich seiner Struktur und Funktionalität. Den Kern der Arbeit bilden der Aufbau eines teilweise automatisieren Messplatzes, die Entwicklung einer Testsoftware (Python, C#), die Erarbeitung von Test Spezifikationen sowie die Durchführung entsprechender Messungen zur Analyse und Charakterisierung. Die Ergebnisse dieser Messungen werden im Anschluss eingehend besprochen und mit Bezug auf zukünftige Entwicklungen in diesem Bereich bewertet. Y2 - 2019 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30571 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3057 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3057 SP - 85 S1 - 85 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Winkler, Florian T1 - Verification of the Shunt-Low-Dropout voltage regulator for the current based supply of the serially connected pixel detector modules of the ATLAS- and CMS-experiments at the High-Luminosity Large Hadron Collider N2 - Diese Ausarbeitung dokumentiert die Verifikation des Shunt-Low-Dropout-Spannungsreglers für den Einsatz im ATLAS- und CMS-Projekt. Im Rahmen einer Kooperation zwischen der Fachhochschule Dortmund und dem Forschungsinstitut CERN in Genf wird eine integrierte CMOS Schaltung zur seriellen, strombasierten Spannungsregelung der Pixeldetektormodule entwickelt. Der Fokus dieser Masterthesis ist die simulationstechnische Verifikation unter Berücksichtigung der spezifizierten Einsatzbedingungen in den Experimenten und umfasst - neben einer Einführung in den Shunt-LDO Regler auf Basis des Testchip C - die Vorstellung und Dokumentation der erarbeiteten Simulationsergebnisse. Y2 - 2019 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30597 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3059 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3059 SP - 71 S1 - 71 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Yilmaz, Semih T1 - Entwurf eines strahlenharten 5V Spannungsreglers aus kaskodierten Dünngate-Transistoren in einer 65nm CMOS Technologie N2 - Der vorliegende Bericht „Entwurf eines strahlenharten 5V Spannungsreglers aus kaskodierten Dünngate-Transistoren in einer 65nm CMOS Technologie“ beschreibt eine an der Fachhochschule Dortmund im Fachbereich Elektrotechnik im Rahmen der Masterthesis durchgeführte Studie. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines 5V Spannungsreglers, der einen CAN zu I2C Brücken Chip mit Spannung versorgt. Dabei ist zu beachten, dass die Core Transistoren in 65nm CMOS mit einer maximalen Spannung von 1,2V betrieben werden können. Der Chip soll für die Steuerung des Atlas Pixel Detektors am CERN eingesetzt werden. Y2 - 2019 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30621 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3062 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3062 SP - 71 S1 - 71 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Fröse, Tobias T1 - Strahlenharter CAN Physical Layer in 65 nm CMOS Technologie für das Kontrollsystem des ATLAS Pixeldetektors N2 - Die vorliegende Masterthesis beschreibt die Entwicklung eines Strahlenharten CAN Physical Layer in einer 65 nm CMOS Technologie für das Kontrollsystem des ATLAS Pixeldetektors. Dieser CAN Physical Layer ist Bestandteil des DCS Chips (Detector Control System), der im Rahmen des Upgrades des ATLAS Pixeldetektors zum High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) entwickelt wird. Die Aufgabe des DCS Chips ist die Steuerung und Überwachung der Sensorik des ATLAS Pixeldetektors. Die Transistoren der verwendeten Technologie dürfen mit maximal 1,2 Volt betrieben werden. Um dennoch die Kompatibilität zum CAN Standard beizubehalten ist es notwendig mit wesentlich höheren Spannungspegeln zu arbeiten. Im Verlauf dieser Masterthesis werden zu diesem Zweck ein CAN Treiber, ein Levelshifter und ein CAN Empfänger entworfen, die dazugehörigen Layouts erstellt und die Eigenschaften der Schaltungen auf dem ersten gefertigten Prototyp des DCS Chips vermessen. Y2 - 2019 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30649 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3064 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3064 SP - 95 S1 - 95 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Düperthal, Johannes T1 - Erweiterung eines Clocktree-Analyse-Tools zur Feststellung der strukturellen Äquivalenz von Clocktrees N2 - In dieser Masterthesis wird die Entwicklung einer Komponente zum Vergleich von Clocktrees beschrieben, die als Erweiterung in ein bestehendes Clocktree-Analyse-Tool integriert wird. Das bestehende Programm ist aus einer Tcl-Anwendung und einer Qt-Applikation aufgebaut. Alle Algorithmen und eine Datenbasis, welche die Daten zu den Clocktrees enthält, sind Teil der Tcl- Anwendung. Die Benutzeroberfläche wird durch eine Qt-Applikation realisiert, welche durch die Komponente für den Vergleich der Clocktrees ergänzt wird. Der Algorithmus für diesen Äquivalenzcheck basiert auf der Graphentheorie. Dazu werden die Clocktrees in Baum-Graphen transformiert, um die daraus resultierenden Strukturen vergleichbar zu machen. Die ermittelten Elemente, welche den Unterschied verursachen, werden in der Qt-Applikation, in einem Schematic- Viewer-Widget koloriert, das bereits in der bestehenden Applikation implementiert ist. Y2 - 2019 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30676 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3067 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3067 SP - 86 S1 - 86 ER -