FWF - Robust IC - Untersuchung der Störfestigkeit von analogen integrierten Schaltungen

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Analoge integrierte Schaltungen (ICs) sind in vielen Bereichen, wie Energieeffizienz, low noise sensor interfaces oder Hochgeschwindigkeitsdatenverarbeitung und -übertragung Gegenstand der Forschung. Das gemeinsame Merkmal, welches für all diese Bereiche zwingend erforderlich ist, ist die Robustheit; die Robustheit gegenüber jeglicher Art von Störbeeinflussungen. Was auch immer der Zweck der Schaltung ist, sie muss die gewünschte Operation unter allen Bedingungen sicherstellen können. In jeder Endapplikation, in der ICs eingesetzt werden, gibt es entsprechende externe und interne Störbeeinflussungen wie hochenergetische transiente Pulse, hochfrequente Störungen und Strahlung. Diese Störungen werden in der Regel nicht während der Design- und Simulationsphase der Schaltung berücksichtigt, und oft nicht einmal, sobald der erste Prototyp verfügbar ist, mittels eines experimentellen Testaufbaus getestet. Die ausreichende Störfestigkeit ist vor allem bei Automobil- und medizinischen Applikationen, in denen Fehlfunktionen eines IC eine potentielle Bedrohung der persönlichen Sicherheit darstellen, besonders wichtig. Die anhaltende Nachfrage nach sehr großen Integrationsdichten im Bereich der Mikroelektronik, die hohe Packungsdichte der elektronischen Komponenten auf einer Leiterplatte, sowie die niedrigeren Versorgungsspannungen der integrierten Schaltkreise und die zunehmende Arbeitsgeschwindigkeit machen es zukünftig noch schwieriger, Systeme zu entwickeln, die robust gegen Störbeeinflussungen sind.
Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, neue Methoden und Techniken zu finden, um den aktuellen Stand der Technik auf dem Gebiet des robusten analogen IC-Designs zu erweitern. Beginnend mit geeigneten Design- und Simulationsverfahren von analogen Schaltungsblöcken, der Fertigung von Test-ICs, sowie schließlich der Entwicklung von robusten Systemen durch geeignete Auswahl und Platzierung der elektronischen Komponenten auf einer Leiterplatte, soll dazu das nötige Fachwissen aufgebaut werden.
In der ersten Phase des Projektes werden die Quellen von möglichen Störungen, wie Funkfrequenzstörungen, transiente Störungen wie elektrostatische Entladung (ESD) und Burst, Strahlungsquellen und ihre Intensität, sowie interne Störungen in einem Mixed-Signal-Schaltkreis untersucht. Diese Störungen können die Schaltung indirekt durch angeschlossene Kabel und Masseschleifen auf der Leiterplatte, die als Empfangsantennen wirken, oder als eine langsame Zerstörung oder Schädigung im Falle von Strahlung beeinflussen. Die Herausforderung in dieser Projektphase ist es, sämtliche potentielle Störquellen in geeignete Simulationsmodelle zu überführen. Der nächste Schritt ist es, die Auswirkungen der modellierten Störungen zu simulieren und die elektronische Schaltung entsprechend zu verbessern, um die gewünschte Funktion auch während einer Störbeeinflussung zu erhalten.
Schließlich sollen ICs gefertigt und in Verbindung mit einer sorgfältig optimierten Leiterplatte experimentelle Vergleiche mit den Simulationen durchgeführt werden. Die Hauptziele des Projekts sind: Ein Verständnis der Einflüsse von externen und internen Störungen auf analoge ICs zu erhalten, daraus Design-Richtlinien für ein robustes analoges IC- sowie Leiterplatten-Design abzuleiten um sicherzustellen, dass zukünftige elektronische Geräte bezüglich ihrer Störfestigkeit auf Anhieb richtig erstellt werden können.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende4/05/153/11/19