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Verfahren für den Analog-/Mixed-Signal-Entwurf

Eine der wesentlichen Herausforderungen beim Entwurf von Analog/Mixed-Signal-Systemen stellt ihre Verifikation dar. Verifikation bedeutet zu überprüfen, ob eine Implementierungsvariante die in der Spezifikation verlangten Eigenschaften unter definierten Umgebungsbedingungen einhält. Üblicherweise geschieht dies durch Simulation. Die erste Schwierigkeit dabei ist es, die Systemkomponenten so zu modellieren, dass zwar alle relevanten Eigenschaften abgebildet werden, aber Speicher- und Laufzeitbedarf der darauf angewendeten Verfahren beherrschbar bleiben. Eine weitere Herausforderung besteht darin, alle Parametervariationen, die bei der Herstellung und durch Alterung entstehen, sowie alle möglichen Ansteuerungen und Betriebsbedingungen möglichst vollständig zu berücksichtigen.

Das Ziel der am IMS erforschten Verfahren ist es, die Verifikationsabdeckung zu erhöhen, also die Vollständigkeit, mit der alle in der Realität vorkommenden Situationen berücksichtigt wurden. Während im Digitalentwurf formale, das heißt beweisende, Verfahren etabliert sind, konnten sie sich für Analog/Mixed-Signal-Systeme bisher noch nicht durchsetzen. Ein Forschungsziel liegt daher darauf, solche Verfahren weiterzuentwickeln und anwendbar zu machen. Die Arbeiten am IMS umfassen weiterhin die verlässliche und stochastische Modellierung und Simulation, Gebietsarithmetiken zur semi-symbolischen Simulation, beschleunigte Mixed-Signal-Simulation und die Unterstützung bei der Modellierung mit einstellbarer Genauigkeit.

Anwendungsfelder für die Methoden liegen in der Automobilelektronik, Medizintechnik, der Energie- und Hochtemperaturelektronik.

Analog/Mixed-Signal-Entwurf

Neue Simulationsmethoden zur beschleunigten Mixed-Signal-Simulation

Bild zum Projekt Neue Simulationsmethoden zur beschleunigten Mixed-Signal-Simulation

Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Erich Barke

Bearbeitung:

Dipl.-Ing. Sara Divanbeigi

Laufzeit:

März 2014 - Februar 2017

Förderung durch:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): BA 812/24-1

Kurzbeschreibung:

Dieses Forschungsprojekt basiert auf einem speziellen Ansatz zur beschleunigten Mixed-Signal-Simulation von analogen Schaltungsmodellen. Das Verfahren ist derzeit auf stückweise konstante Eingangserregungen optimiert. Eines der wesentlichen Ziele dieses Forschungsprojekts ist die Erweiterung der neuartigen Simulationsmethodik um die Berücksichtigung zusätzlicher Typen von Signaleingangserregungen.

 

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Lösungsverfahren für semi-symbolische Analog-Simulationen

Bild zum Projekt Lösungsverfahren für semi-symbolische Analog-Simulationen

Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Erich Barke

Bearbeitung:

Dipl.-Ing. Oliver Scharf

Laufzeit:

Januar 2012 - Mai 2015

Kurzbeschreibung:

Die Parameter von analogen Schaltungen sind im Allgemeinen nicht exakt bekannt, denn sie unterliegen Schwankungen durch den Herstellungsprozess, Alterung oder die Umgebungstemperatur. Am Institut für mikroelektronische Systeme wurde ein Analogschaltungssimulator entwickelt, der zur Simulation solcher Parameterschwankungen affine Arithmetik verwendet. Ziel dieses Projektes ist die Vergrößerung des Konvergenzbereiches durch Gebietsaufteilungen.

 

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Verlässliche Modellierung

Bild zum Projekt Verlässliche Modellierung

Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Erich Barke

Bearbeitung:

Dipl.-Ing. Anna Krause

Kurzbeschreibung:

Ziel des Projektes ist die Erzeugung von Verhaltensmodellen, die Parameterabweichungen in der Originalschaltung berücksichtigen. Die Parameterabweichungen werden mit Hilfe der affinen Arithmetik dargestellt.

 

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ANCONA: Analoge Mixed-Level-Modellierung mit beschleunigter Mixed-Signal-Simulation zur Erhöhung der Analog-Coverage

Bild zum Projekt ANCONA: Analoge Mixed-Level-Modellierung mit beschleunigter Mixed-Signal-Simulation zur Erhöhung der Analog-Coverage

Leitung:

Dr.-Ing. Markus Olbrich

Bearbeitung:

Dipl.-Ing. Lukas Lee

Laufzeit:

Juli 2014 - Juni 2017

Förderung durch:

Das Projekt ANCONA wird unter dem Förderkennzeichen 16ES021 im Förderprogramm IKT 2020 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Kurzbeschreibung:

Als Forschungspartner des EDA-Clusterforschungsprojektes entwickelt das IMS Methoden zur Quantifizierung und Erhöhung der Analog-Coverage. Dabei liegt der Fokus auf der Modellierung von analogen und Mixed-Signal-Schaltungen sowie deren Verifikation und Validierung. In diesem Zusammenhang ist unter Analog-Coverage ein Maß dafür zu verstehen, wie vollständig alle relevanten Betriebsfälle einer Analogschaltung mit welcher Sicherheit verifiziert wurden.

 

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