13006 - Data Converters Modulübersicht

Modulnummer: 13006 - Auslaufmodul
Modultitel:Data Converters
  Data Converters
Einrichtung: Fakultät 1 - MINT - Mathematik, Informatik, Physik, Elektro- und Informationstechnik
Verantwortlich:
  • Prof. Dr.-Ing. Killat, Dirk
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: sporadisch nach Ankündigung
Leistungspunkte: 6
Lernziele:Die Studierenden kennen den Aufbau und die Anwendung von Nyquist-Rate und Oversampling AD- und DA-Wandlern. Sie verstehen die Spezifikation, Einsatzbereiche, Vor- und Nachteile der der jeweiligen Konverter und können für eine Applikation eine geeignete Auswahl treffen. Sie können einen Nyquist-Rate- und einen Delta-Sigma-ADC in Matlab/Simulink beschreiben und die Spezifikation simulieren.
Inhalte:Vorlesung (Theorie)
  • Wiederholung Grundlagen: Abtastung, Quantisierung, Rauschen, DFT, Windowing, Z-Transformation
  • Spezifikation: Betriebsmodi, statische und dynamische Eigenschaften, Test von DNL, INL, Verzerrungen
  • Nyquist-Rate AD- und DA-Wandler: Architekturelemente, resistive und kapazitive Teiler, R2R-Netzwerke, Mismatch, Trimming, hybride DACs, Stromquellen-basierte DACs, Segmentierung, Flash-Konverter, Subranging- und Folding-Techniken, SAR- und Pipeline-ADCs, analoge Blöcke wie regenerative Komparatoren und Taktgeneratoren
  • Oversampling AD- und DA-Wandler: 1st-order Modulator, Noise Shaping, STF und NTF, NTF höherer Ordnung, SC-Integrator und SC-Schaltungstechniken, Komparator und Taktschema, Multibit-Quantisierer, DEM, kaskadierte Modulatoren, Resonatoren, Dezimierungsfilter, Sinc-Filter, zeitkontinuierlicher Modulator
Seminar/Praktikum
  • Einführung Matlab/Simulink
  • Simulationstechniken, spektrale Analysen, DNL und INL
  • Modellierung Einzelkomponenten der eines Nyquist-Rate ADCs
  • Ablaufsteuerung mit Simulink/Stateflow
  • Simulation nichtidealer Komponenten im NR-ADCs
  • Delta-Sigma-Toolbox
  • Entwurf zeitdiskreter Modulator
  • Entwurf zeitkontinuierlicher Modulator
  • Einfluss nichtidealer Komponenten
  • Auswertung Spezifikation
Empfohlene Voraussetzungen:Kenntnis des Stoffes der Module
  • 33315     Analoge Schaltungen
  • 11909     Systemtheorie II
sowie Kenntnisse und praktische Erfahrungen mit Matlab und Simulink
Zwingende Voraussetzungen:keine
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 2 SWS
  • Seminar / 1 SWS
  • Praktikum / 1 SWS
  • Selbststudium / 120 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • Maloberti, F. (2007): Data converters. Dordrecht, Netherlands: Springer, Download via Springerlink: https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-0-387-32486-9
  • Pelgrom, Marcel J.M. (2013): Analog-to-Digital Conversion. 2nd ed. 2013. New York, Download via Springerlink: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F978-1-4614-1371-4.pdf
  • Vorlesungsunterlagen Handout (Deutsch/Englisch)
  • Praktikumsunterlagen und Aufgaben (Deutsch/Englisch)
Modulprüfung:Continuous Assessment (MCA)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:Im Praktikum werden 2 komplexe Aufgaben gestellt, die mit jeweils 30% zur Gesamtnote beitragen. Zum Ende der Lehrveranstaltungsperiode findet ein schriftlicher Test mit 60 Minuten Dauer statt, der mit 40% zur Gesamtnote beiträgt.
  • Aufgabe 1 im Labor: Nyquist-Rate ADC, ca. 5 Seiten incl. Grafiken plus die Simulationsdateien aus Matlab (30%)
  • Aufgabe 2 im Labor: Delta-Sigma-ADC, ca. 5 Seiten incl. Grafiken plus die Simulationsdateien aus Matlab (30%)
  • Schriftlicher Test, 60 Minuten (40%)
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:16
Zuordnung zu Studiengängen:
  • Master (universitär) / Elektrotechnik / PO 2019
  • Master (universitär) / Elektrotechnik / PO 2023
Bemerkungen:
  • Studiengang Elektrotechnik M.Sc.: Wahlpflichtmodul in der Studienrichtung  „Informationstechnik“
Studierende, die dieses Moduls belegen wollen, werden gebeten sich frühzeitig mit dem Modulverantworlichen in Verbindung zu setzen. Einschreibeschlüssel für Moodle erforderlich
Veranstaltungen zum Modul:
  • Vorlesung: Data Converters
  • Kombiniertes Seminar/Praktikum zur Vorlesung
  • Zugehörige Prüfung
Veranstaltungen im aktuellen Semester:
Nachfolgemodul/e: Auslaufmodul ab: 18.06.2024