TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Brünger, Fabian T1 - Integration eines Hardwarebeschleunigers für Maschinelles Lernen in einen RISC-V RV32IM Prozessor über Memory-Mapped Register N2 - Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Analyse auf Register Transfer Level (RTL) Ebene des vom Fraunhofer IMS in Verilog entwickelten RV32IM RISC-V Prozessors durchgeführt und der Configurable Accelerator Engine for Convolution Operations (Caeco) als Hardware-Beschleuniger für Maschinelles Lernen (ML) integriert. Das Design wurde speziell auf das Lesen von Caecodaten und auf das Interrupt-Verhalten getestet und verifiziert. Das Schreiben von Caecodaten wurde zwar auf RTL Ebene simuliert, allerdings nicht auf dem Field Programmable Gate Arrays (FPGA) verifiziert. Durch einen erarbeiteten Hardware- und Software-Entwicklungsfluss werden beide Stränge optimiert und parallelisiert. Die Hardware-Entwicklung wurde in eine Gitlab Development and Operations (DevOps) Umgebung integriert, wodurch das Design im Project Batch Flow Modus der Vivado 2020.1 IDE automatisiert simuliert, synthetisiert und auf der Entwicklungsplatine Nexys4 DDR implementiert wird. Die Verifizierungsgrundlage bildet der entwickelte Programm- Code, der für die RTL Simulation, für die Simulation im Instruktionssimulator riscvOVPsim der Firma Imperas und dem Debugging des Designs auf dem FPGA genutzt wird. Letzteres wurde in der Eclipse IDE durchgeführt, wobei der JTAG Olimex ARM-USB-Tiny-H Adapter als Debug-Schnittstelle eingesetzt worden ist. Die Schnittstelle der beiden Entwicklungsstränge bilden zwei eigens geschriebene Rust Programme und das Xilinx Programm data2mem, durch die die kompilierten ELF Dateien in xilinx-kompatible MEM bzw. COE Dateien umgewandelt werden. Y2 - 2020 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-29988 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-2998 DO - https://doi.org/10.26205/opus-2998 SP - 150 S1 - 150 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Beer, Aaron T1 - Implementierung eines bayesschen Algorithmus zur Optimierung von Syntheseergebnissen N2 - Die vorliegende Masterthesis beschreibt die Implementierung eines bayesschen Algorithmus zur Optimierung von Syntheseergebnissen. Zu Beginn wird eine Einleitung in die Synthese digitaler Schaltungen sowie aller für die Optimierung relevanten Parameter gegeben. Das Liberty-Format zur Beschreibung von Zellbibliotheken wird erläutert und die für die Optimierung erstellte Zellbibliothek imes_cc wird vorgestellt. Daraufhin wird die Synthese von Testschaltungen unter Einbezug der Bibliothek mithilfe eines automatisierten Arbeitsablaufs vorgestellt. Hierbei werden Timing-, Area-, und Power-Parameter zur Beurteilung der synthetisierten Netzliste aus den erstellten Reports herausgelesen und vergleichend dargestellt. Die Implementierung des Algorithmus auf Basis des Scikit-Optimize-Moduls wird daraufhin erläutert und die erzielten Optimierungen anhand der Testschaltungen dargestellt. Y2 - 2021 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-31146 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3114 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3114 SP - 187 S1 - 187 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Kremer, Robert T1 - Experimentelle und simulative Untersuchung der Kristallstruktur und Eigenspannungen an Selektiv Lasergeschmolzenen Bauteilen aus CuSn10 N2 - Die vorliegende Masterthesis behandelt die Prozess- und Kristallstruktursimulation Selektiv Lasergeschmolzener CuSn10 Bauteile mit Ansys. Zunächst wurde das Ausgangspulver untersucht und auf der vorhandenen Fertigungsanlage parametrisiert. Mit dem erstellten Parametersatz wurden Werkstoffproben gefertigt und untersucht, um zusammen mit Literaturwerten ein Werkstoffmodell für die Simulationen aufbauen zu können. Anschließend wurde ein thermisch-mechanisches Modell zur Prozesssimulation in Ansys aufgebaut und anhand gefertigter Bauteile kalibriert. Es gelang, damit die Eigenspannungen in einem Bauteil vorherzusagen, welches zuvor gefertigt und mittels Bohrlochmethode untersucht wurde. Eine weitere Validierung scheiterte aufgrund der gewählten Geometrie des Validierungsbauteiles . Die Kristallstruktur konnte mit einem in Ansys hinterlegten Werkstoffmodel für einen 1.4404 simuliert und mit vorhandenen Werten überprüft werden. Mit dem erstellten Werkstoffmodell wurde die Kristallstruktur für CuSn10 vorhergesagt, jedoch im Rahmen dieser Arbeit nicht validiert. Abschließend wird eine Empfehlung für das weitere Vorgehen gegeben. N2 - The present master’s thesis is concerned with the process simulation and crystal structure simulation of selectively laser melted CuSn10 components with Ansys. First, the powder was examined and parametrised on the present SLM machine. To develop a material model for the simulations in combination with values taken from literature, material samples were manufactured and examined with the created parameter set. Subsequently, a thermalmechanical model for the process simulation in Ansys was developed and calibrated by means of manufactured components. The simulation was successfully used to predict residual stress within a component which had previously been manufactured and examined via hole drilling method. Further validation failed due to the selected geometry of the validation component. The crystal structure could be both simulated by means of a default material model in Ansys and verified by existing values. The crystal structure was predicted for CuSn10 with the created material model but was not validated within this thesis. Finally, a recommendation on how to proceed is presented. KW - Selektives Laserschmelzen KW - Simulation KW - Eigenspannungen KW - Selective Laser Melting KW - Kristallstruktur Y2 - 2022 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-31624 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3162 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3162 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Ledüc, Philipp T1 - Erweiterung feldprogrammierbarer Bausteine um eine PCI Express Schnittstelle als Schlüsseltechnologie zur Vernetzung digitaler Systeme und künstlicher Intelligenz N2 - In dieser Masterthesis wird die Entwicklung eines PIPE IP-Cores als erster Entwicklungsschritt hin zu einem PCI Express Soft Core für die FPGA-basierte Implementierung beschrieben. Der Entwicklungsansatz hat zum Ziel, FPGAs mit integriertem Serializer/Deserializer (SerDes) auf den Einsatz in hardwareübegreifenden Systemen der Künstlichen Intelligenz (KI) vorzubereiten. Die Entwicklung basiert hierbei auf der FPGA-Produktfamilie GateMateTM des deutschen Unternehmens Cologne Chip AG. Allerdings versteht sich die Entwicklung als allgemeingültiger Ansatz, der auch anderen FPGA-Herstellern die Herangehensweise an die Thematik erleichtern und helfen soll, den notwendigen Entwicklungsaufwand abzuschätzen und wenn möglich zu verringern. KW - Soft Core KW - PCIe KW - PCI Express KW - PIPE KW - GateMate KW - FPGA KW - Künstliche Intelligenz KW - Maschinelles Lernen KW - VERILOG Y2 - 2021 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30760 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3076 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3076 SP - 199 S1 - 199 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 - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Drissi El Bouzaidi, Achraf T1 - Entwurf von seriellen Schnittstellen zur Konfiguration und Test integrierter Schaltkreise N2 - Diese Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung von serieller Schnittstelle zur Konfiguration und Überprüfung von integrierten Schaltungen. Das Projekt behandelt zum einen die Umsetzung eines I2C-Master-Interfaces in Verilog und die Optimiereung und Erweiterung der Schaltung. Der Hauptfokus liegt jedoch auf der Implementierung des JTAG (Joint Test Action Group) Protokolls in Verilog. Der Bericht gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil befasst sich mit den grundlegenden Funktionen des I2C-Master gemäß der NXP-UM10204 Spezifikation. Hier wird dargestellt, wie die Grundschaltung implementiert wurde und wie die implementierten Module genutzt werden können. Der Hauptbestandteil beschäftigt sich mit den grundlegenden Konzepten des JTAG-Standards und seiner praktischen Anwendung. Es wird demonstriert, wie das JTAGProtokoll in Verilog umgesetzt wurde und wie es zur Überprüfung und Konfiguration des Zustands eines integrierten Schaltkreises genutzt werden kann. Der Bericht schließt mit der Simulation von Testfällen und einer Zusammenfassung der Ergebnisse. Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33685 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3368 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3368 SP - 148 S1 - 148 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 - Christiani, Stanislav T1 - Entwurf eines integrierten 3-Level Abwärtswandlers in einer 180nm CMOS Technologie N2 - In dieser Arbeit wird ein 3-Level-Abwärtswandler unter idealen und realen Bedingungen analysiert. Unter idealen Bedingungen werden der Tastgrad, die Induktivität und Kapazität des LC-Gliedes, die Stromwelligkeit, die Ausgangsspannungswelligkeit, die Spannung und die Spannungswelligkeit am fliegenden Kondensator sowie die Übertragungsfunktion des 3-Level-Abwärtswandler diskutiert und hergeleitet. Unter realen Bedienungen werden die Implementierung des fliegenden Kondensators und die zeitliche Fehlanpassung zwischen den beiden Schaltsignalen diskutiert. Die Übertragungsfunktion des PID-Kompensators wird ausführlich beschrieben und hergeleitet. Ziel dieser Arbeit ist es, einen 3-Level-Abwärtswandler in einer 180nm CMOS Technologie unter Zuhilfenahme der Entwicklungssoftware „Cadence Virtuoso“ zu entwerfen und durch Simulationen zu analysieren. Bei einer gegebenen Eingangsspannung von 3 V soll der Wandler eine Spannung von 1 V für einen maximalen Laststrom von 400 mA ausgeben. Die Welligkeit der Ausgangsspannung darf 10 mV nicht überschreiten und die Schaltfrequenz soll bei 4 MHz liegen. N2 - In this thesis, an analysis of a 3-level buck converter under ideal and real conditions is presented. Under ideal conditions, the duty cycle, the inductance and capacitance of the LC element, the current ripple, the output voltage ripple, the voltage and voltage ripple on the flying capacitor, and the loop-gain function of the 3-level buck converter are discussed and derived. Under real operations, the implementation of the flying capacitor and the timing mismatch between the two switching signals are discussed. The loop-gain function of the PID compensator is described and derived in detail. The aim of this work is to develop a 3-level buck converter in a 180nm CMOS technology with "Cadence Virtuoso" software and to analyze it by simulations. With an input voltage of 3 V, the converter provides an output voltage of 1 V DC for a maximum load current of 400 mA. The ripple of the output voltage must not exceed 10 mV. The switching frequency is 4 MHz. Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33610 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3361 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3361 SP - 80 S1 - 80 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Christiani, Stanislav T1 - Entwurf eines integrierten 3-Level Abwärtswandlers in einer 180nm CMOS Technologie N2 - Volltext-Dokument wurde aufgrund notwendiger Korrekturen auf Wunsch des Urhebers entfernt. Die korrigierte Version ist unter folgendem DOI erreichbar: https://doi.org/10.26205/opus-3361 In dieser Arbeit wird ein 3-Level-Abwärtswandler unter idealen und realen Bedingungen analysiert. Unter idealen Bedingungen werden der Tastgrad, die Induktivität und Kapazität des LC-Gliedes, die Stromwelligkeit, die Ausgangsspannungswelligkeit, die Spannung und die Spannungswelligkeit am fliegenden Kondensator sowie die Übertragungsfunktion des 3-Level-Abwärtswandler diskutiert und hergeleitet. Unter realen Bedienungen werden die Implementierung des fliegenden Kondensators und die zeitliche Fehlanpassung zwischen den beiden Schaltsignalen diskutiert. Die Übertragungsfunktion des PID-Kompensators wird ausführlich beschrieben und hergeleitet. Ziel dieser Arbeit ist es, einen 3-Level-Abwärtswandler in einer 180nm CMOS Technologie unter Zuhilfenahme der Entwicklungssoftware „Cadence Virtuoso“ zu entwerfen und durch Simulationen zu analysieren. Bei einer gegebenen Eingangsspannung von 3 V soll der Wandler eine Spannung von 1 V für einen maximalen Laststrom von 400 mA ausgeben. Die Welligkeit der Ausgangsspannung darf 10 mV nicht überschreiten und die Schaltfrequenz soll bei 4 MHz liegen. N2 - In this thesis, an analysis of a 3-level buck converter under ideal and real conditions is presented. Under ideal conditions, the duty cycle, the inductance and capacitance of the LC element, the current ripple, the output voltage ripple, the voltage and voltage ripple on the flying capacitor, and the loop-gain function of the 3-level buck converter are discussed and derived. Under real operations, the implementation of the flying capacitor and the timing mismatch between the two switching signals are discussed. The loop-gain function of the PID compensator is described and derived in detail. The aim of this work is to develop a 3-level buck converter in a 180nm CMOS technology with "Cadence Virtuoso" software and to analyze it by simulations. With an input voltage of 3 V, the converter provides an output voltage of 1 V DC for a maximum load current of 400 mA. The ripple of the output voltage must not exceed 10 mV. The switching frequency is 4 MHz. Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33576 UR - https://opus.bsz-bw.de/fhdo/frontdoor/index/index/searchtype/latest/docId/3361/start/0/rows/10 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3357 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3357 N1 - Volltext-Dokument wurde aufgrund notwendiger Korrekturen auf Wunsch des Urhebers entfernt. Die korrigierte Version ist unter folgendem DOI erreichbar: https://doi.org/10.26205/opus-3361 SP - 80 S1 - 80 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 -