Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2015
Elektrotechnik und Informationstechnologie Master | ||||||
Fächer der Vertiefung Insgesamt 42 KP müssen im Masterstudium aus Vertiefungsfächern erreicht werden. Der individuelle Studienplan unterliegt der Zustimmung eines Tutors. | ||||||
Electronics and Photonics | ||||||
Kernfächer Diese Fächer sind besonders Empfohlen, um sich in "Electronics and Photonics" zu vertiefen. | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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227-0111-00L | Communication Electronics | W | 6 KP | 2V + 2U | Q. Huang | |
Kurzbeschreibung | Electronics for communications systems, with emphasis on realization. Low noise amplifiers, modulators and demodulators, transmit amplifiers and oscillators are discussed in the context of wireless communications. Wireless receiver, transmitter and frequency synthesizer will be described. Importance of and trade offs among sensitivity, linearity and selectivity are discussed extensively. | |||||
Lernziel | Foundation course for understanding modern electronic circuits for communication applications. We learn how theoretical communications principles are reduced to practice using transistors, switches, inductors, capacitors and resistors. The harsh environment such communication electronics will be exposed to and the resulting requirements on the sensitivity, linearity and selectivity help explain the design trade offs encountered in every circuit block found in a modern transceiver. | |||||
Inhalt | Accounting for more than two trillion dollars per year, communications is one of the most important drivers for advanced economies of our time. Wired networks have been a key enabler to the internet age and the proliferation of search engines, social networks and electronic commerce, whereas wireless communications, cellular networks in particular, have liberated people and increased productivity in developed and developing nations alike. Integrated circuits that make such communications devices light weight and affordable have played a key role in the proliferation of communications. This course introduces our students to the key components that realize the tangible products in electronic form. We begin with an introduction to wireless communications, and describe the harsh environment in which a transceiver has to work reliably. In this context we highlight the importance of sensitivity or low noise, linearity, selectivity, power consumption and cost, that are all vital to a competitive device in such applications. We shall review bipolar and MOS devices from a designer's prospectives, before discussing basic amplifier structures - common emitter/source, common base/gate configurations, their noise performance and linearity, impedance matching, and many other things one needs to know about a low noise amplifier. We will discuss modulation, and the mixer that enables its implementation. Noise and linearity form an inseparable part of the discussion of its design, but we also introduce the concept of quadrature demodulator, image rejection, and the effects of mismatch on performance. When mixers are used as a modulator the signals they receive are usually large and the natural linearity of transistors becomes insufficient. The concept of feedback will be introduced and its function as an improver of linearity studied in detail. Amplifiers in the transmit path are necessary to boost the power level before the signal leaves an integrated circuit to drive an even more powerful amplifier (PA) off chip. Linearized pre-amplifiers will be studied as part of the transmitter. A crucial part of a mobile transceiver terminal is the generation of local oscillator signals at the desired frequencies that are required for modulation and demodulation. Oscillators will be studied, starting from stability criteria of an electronic system, then leading to criteria for controlled instability or oscillation. Oscillator design will be discussed in detail, including that of crystal controlled oscillators which provide accurate time base. An introduction to phase-locked loops will be made, illustrating how it links a variable frequency oscillator to a very stable fixed frequency crystal oscillator, and how phase detector, charge pump and programmable dividers all serve to realize an agile frequency synthesizer that is very stable in each frequency synthesized. | |||||
Skript | Script with slides and notes is available. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | The course Analog Integrated Circuits is recommended as preparation for this course. | |||||
227-0146-00L | Analog-to-Digital Converters | W | 6 KP | 2V + 2U | Q. Huang, T. Burger | |
Kurzbeschreibung | This course provides a thorough treatment of integrated data conversion systems from system level specifications and trade-offs, over architecture choice down to circuit implementation. | |||||
Lernziel | Data conversion systems are substantial sub-parts of many electronic systems, e.g. the audio conversion system of a home-cinema systems or the base-band front-end of a wireless modem. Data conversion systems usually determine the performance of the overall system in terms of dynamic range and linearity. The student will learn to understand the basic principles behind data conversion and be introduced to the different methods and circuit architectures to implement such a conversion. The conversion methods such as successive approximation or algorithmic conversion are explained with their principle of operation accompanied with the appropriate mathematical calculations, including the effects of non-idealties in some cases. After successful completion of the course the student should understand the concept of an ideal ADC, know all major converter architectures, their principle of operation and what governs their performance. | |||||
Inhalt | - Introduction: information representation and communication; abstraction, categorization and symbolic representation; basic conversion algorithms; data converter application; tradeoffs among key parameters; ADC taxonomy. - Dual-slope & successive approximation register (SAR) converters: dual slope principle & converter; SAR ADC operating principle; SAR implementation with a capacitive array; range extension with segmented array. - Algorithmic & pipelined A/D converters: algorithmic conversion principle; sample & hold stage; pipe-lined converter; multiplying DAC; flash sub-ADC and n-bit MDAC; redundancy for correction of non-idealties, error correction. - Performance metrics and non-linearity: ideal ADC; offset, gain error, differential and integral non-linearities; capacitor mismatch; impact of capacitor mismatch on SAR ADC's performance. - Flash, folding an interpolating analog-to-digital converters: flash ADC principle, thermometer to binary coding, sparkle correction; limitations of flash converters; the folding principle, residue extraction; folding amplifiers; cascaded folding; interpolation for folding converters; cascaded folding and interpolation. - Noise in analog-to-digital converters: types of noise; noise calculation in electronic circuit, kT/C-noise, sampled noise; noise analysis in switched-capacitor circuits; aperture time uncertainty and sampling jitter. - Delta-sigma A/D-converters: linearity and resolution; from delta-modulation to delta-sigma modulation; first-oder delta-sigma modulation, circuit level implementation; clock-jitter & SNR in delta-sigma modulators; second-order delta-sigma modulation, higher-order modulation, design procedure for a single-loop modulator. - Digital-to-analog converters: introduction; current scaling D/A converter, current steering DAC, calibration for improved performance. | |||||
Skript | Handouts of the slides will be distributed. | |||||
Literatur | - B. Razavi, Principles of Data Conversion System Design, IEEE Press, 1994 - M. Gustavsson et. al., CMOS Data Converters for Communications, Springer, 2010 - R.J. van de Plassche, CMOS Integrated Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters, Springer, 2010 | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | It is highly recommended to attend the course "Analog Integrated Circuits" of Prof. Huang as a preparation for this course. | |||||
227-0148-00L | VLSI III: Test and Fabrication of VLSI Circuits | W | 6 KP | 4G | N. Felber, H. Kaeslin | |
Kurzbeschreibung | Die letzte der drei Lehrveranstaltungen behandelt die Herstellung von integrierten Schaltungen (IC) in CMOS Technologie, die dabei möglicherweise auftretenden Defekte, sowie vor allem Verfahren und Werkzeuge zum Erkennen von Entwurfsfehlern und Fabrikationsdefekten. | |||||
Lernziel | Beherrschen von Methoden, Software-Werkzeugen und Apparaturen zum testgerechten Entwurf von VLSI Schaltungen, zum Prüfen fabrizierter digitaler ICs, sowie zur physikalischen Analyse im Fehlerfall. Grundwissen über moderne Halbleitertechnologien. | |||||
Inhalt | Diese letzte von drei Vorlesungen geht auf CMOS Fabrikationstechnologie, die Prüfung, die physikalische Analyse und Verpackungstechnik von VLSI Schaltungen ein. Künftige Entwicklungsmöglichkeiten der Mikro- und Nanoelektronik werden ebenfalls aufgezeigt. Behandelt werden: - Auswirkung von Fabrikationsfehlern. - Abstraktion vom physikalischen Fehlermodell zu solchen auf Transistor- und Gatterniveau. - Fehlersimulation an grossen ASICs. - Erzeugung effizienter Testvektoren. - Verbesserung der Testbarkeit durch eingebaute Testmechanismen. - Aufbau und Einsatz von IC-Testern. - Physikalische Analyse von Bauelementen. - Verpackungsprobleme und Lösungen. - Heutige Nanometer CMOS Fabrikationsprozesse (HKMG). - Optische und post-optische Photolithographie. - Mögliche Alternativen zur CMOS Technik und MOSFETs. - Entwicklungsrichtungen für den Schaltungsentwurf. - Industrielle Planungsgrundlagen für die Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie (ITRS). In den Übungen werden Softwaretools und ASIC-Testgeräte eingesetzt zur Verifikation der Schaltungen nach deren Fabrikation - so weit vorhanden des eigenen ICs aus der Semesterarbeit im 7. Semester. Physikalische Analysemethoden mit professionellem Equipment (AFM, DLTS) vervollständigen die Ausbildung. | |||||
Skript | Englischsprachiges Vorlesungsskript. Sämtliche Unterlagen in englischer Sprache. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: Grundkenntnisse in digitaler Schaltungstechnik. Weiterführende Informationen: Link | |||||
227-0159-00L | Quantum Transport in Nanoscale Devices | W | 6 KP | 2V + 2U | M. Luisier | |
Kurzbeschreibung | This class offers an introduction into quantum transport theory, a rigorous approach to electron transport at the nanoscale. It covers different topics such as bandstructure, Wave Function and Non-equilibrium Green's Function formalisms, and electron interactions with their environment. Matlab exercises accompany the lectures where students learn how to develop their own transport simulator. | |||||
Lernziel | The continuous scaling of electronic devices has given rise to structures whose dimensions do not exceed a few atomic layers. At this size, electrons do not behave as particle any more, but as propagating waves and the classical representation of electron transport as the sum of drift-diffusion processes fails. The purpose of this class is to explore and understand the displacement of electrons through nanoscale device structures based on state-of-the-art quantum transport methods and to get familiar with the underlying equations by developing his own nanoelectronic device simulator. | |||||
Inhalt | The following topics will be addressed: - Introduction to quantum transport modeling - Bandstructure representation and effective mass approximation - Open vs closed boundary conditions to the Schrödinger equation - Comparison of the Wave Function and Non-equilibrium Green's Function formalisms as solution to the Schrödinger equation - Self-consistent Schödinger-Poisson simulations - Quantum transport simulations of resonant tunneling diodes and quantum well nano-transistors - Top-of-the-barrier simulation approach to nano-transistor - Electron interactions with their environment (phonon, roughness, impurity,...) - Multi-band transport models | |||||
Skript | Lecture slides are distributed every week and can be found at Link | |||||
Literatur | Recommended textbook: "Electronic Transport in Mesoscopic Systems", Supriyo Datta, Cambridge Studies in Semiconductor Physics and Microelectronic Engineering, 1997 | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Basic knowledge of semiconductor device physics and quantum mechanics | |||||
227-0456-00L | High Frequency and Microwave Electronics I Findet dieses Semester nicht statt. | W | 6 KP | 4G | C. Bolognesi | |
Kurzbeschreibung | Understanding of basic building blocks of microwave electronics technology, with a focus on active semiconductor devices. | |||||
Lernziel | Understanding the fundamentals of microwave electronics technology, with emphasis on active components. | |||||
Inhalt | Introduction, microstrip transmission lines, matching, semiconductors, pn-junction, noise, PIN-diode and applications, Schottky diodes and detectors, bipolar transistors and heterojunction bipolar transistors, MESFET physics and properties, high-electron mobility transistors, microwave amplifiers. | |||||
Skript | Script: Mikrowellentechnik and Mikrowellenelektronik, by Werner Bächtold (In German). | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | The lectures will be held in English. | |||||
227-0198-00L | Wearable Systems II: Design and Implementation | W | 6 KP | 4G | G. Tröster | |
Kurzbeschreibung | Integrationskonzepte und -Technologien mobiler Computer in der Kleidung. Textile Sensoren: Dehnung, Druck, Temperatur; EKG, EMG neue Substrate (eTextile, Smart Textile), organisches Material (Folien) Leistung und Energie in Wearable Systemen. Ökonomische Randbedingungen Bewertung und Konzeption von Forschungsinstitutionen, -Projekten und -Anträgen | |||||
Lernziel | Um Wearable Computer auch kommerziell erfolgreich in Kleidung integrieren zu können, sind neben innovativen Aufbau- und Kommunikationstechnologien auch ökonomische und ethische Aspekte zu berücksichtigen. Wir werden folgende Themen behandeln: > Textile Sensoren: Dehnung, Druck, Temperatur; EKG, EMG, ... > Aufbautechnologien: neue Substrate (eTextiles, Smart Textile), organisches Material (Folien), > Leistung und Energie in mobilen Systemen. > Privatheit Mit einem Businessplan wollen wir die Kommerzialisierung unserer 'Wearable Computers' durchexerzieren. Die Veranstaltung findet - unterstützt durch ein wiki-System - als Seminar statt, in dem unter dem Aspekt 'Konzeption eines Forschungsprojektes' die genannten Themen behandelt werden. Ensprechend der ETH-Initiative 'Critical Thinking' werden wir Implementierungskonzept auch in Bezug auf ihren sozialen und wissenschafdtlichen Kontext analysieren. Dabei wechseln sich Präsentationen, Workshops und Diskussionen ab. Anstelle einer mündlichen Prüfung kann eine schriftliche Arbeit in Form eines Forschungsplans verfasst werden. | |||||
Inhalt | Um Wearable Computer auch kommerziell erfolgreich in Kleidung integrieren zu können, sind neben innovativen Aufbau- und Kommunikationstechnologien auch ökonomische und ethische Aspekte zu berücksichtigen. Wir werden folgende Themen behandeln: > Textile Sensoren: Dehnung, Druck, Temperatur; EKG, EMG, ... > Aufbautechnologien: neue Substrate (eTextiles, Smart Textile), organisches Material (Folien), > Leistung und Energie in mobilen Systemen. > Privatheit Mit einem Businessplan wollen wir die Kommerzialisierung unserer 'Wearable Computers' durchexerzieren. Die Veranstaltung findet - unterstützt durch ein wiki-System - als Seminar statt, in dem unter dem Aspekt 'Konzeption eines Forschungsprojektes' die genannten Themen behandelt werden. Ensprechend der ETH-Initiative 'Critical Thinking' werden wir Implementierungskonzepte auch in Bezug auf ihren sozialen und wissenschafdtlichen Kontext analysieren. Dabei wechseln sich Präsentationen, Workshops und Diskussionen ab. Anstelle einer mündlichen Prüfung kann eine schriftliche Arbeit in Form eines Forschungsplans verfasst werden. | |||||
Skript | Für die Kommunikation steht ein wiki-System zur Verfügung; darin enthalten sind Manuskript und Unterlagen zu den Lektionen. Link | |||||
Literatur | Wird in den Vorlesungsunterlagen zur Verfügung gestellt | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Veranstaltung findet - unterstützt durch ein wiki-System - als Seminar statt, in dem unter dem Aspekt 'Konzeption eines Forschungsprojektes' die genannten Themen behandelt werden. Ensprechend der ETH-Initiative 'Critical Thinking' werden wir Implementierungskonzepte auch in Bezug auf ihren sozialen und wissenschafdtlichen Kontext analysieren. Dabei wechseln sich Präsentationen, Workshops und Diskussionen ab. Anstelle einer mündlichen Prüfung kann eine schriftliche Arbeit in Form eines Forschungsplans verfasst werden. Es sind keine speziellen Voraussetzungen erforderlich, auch nicht der Besuch der Veranstaltung 'Wearable Systems 1' | |||||
151-0172-00L | Devices and Systems | W | 5 KP | 4G | C. I. Roman, A. Hierlemann | |
Kurzbeschreibung | The students are introduced to the fundamentals and physics of microelectronic devices as well as to microsystems in general (MEMS). They will be able to apply this knowledge for system research and development and to assess and apply principles, concepts and methods from a broad range of technical and scientific disciplines for innovative products. | |||||
Lernziel | The students are introduced to the fundamentals and physics of microelectronic devices as well as to microsystems in general (MEMS), basic electronic circuits for sensors, RF-MEMS, chemical microsystems, BioMEMS and microfluidics, magnetic sensors and optical devices, and in particular to the concepts of Nanosystems (focus on carbon nanotubes), based on the respective state-of-research in the field. They will be able to apply this knowledge for system research and development and to assess and apply principles, concepts and methods from a broad range of technical and scientific disciplines for innovative products. | |||||
Inhalt | Introduction to semiconductors, MOSFET transistors Basic electronic circuits for sensors and microsystems Transducer Fundamentals Chemical sensors and biosensors, microfluidics and bioMEMS RF MEMS Magnetic Sensors, optical Devices Nanosystem concepts | |||||
Skript | handouts | |||||
227-0150-00L | Advanced System-on-chip Design: Integrated Parallel Computing Architectures | W | 6 KP | 4G | L. Benini | |
Kurzbeschreibung | The course will cover Digital System-on-Chip architectures: multi-cores, many-cores, GP-GPUs and heterogeneous platforms, with an in-depth view on design tools and methods targeting advanced nanometer-scale technology and system integration options. | |||||
Lernziel | To provide an in-depth understanding of the links and dependencies between architectures and their silicon implementation and to get an exposure to state-of-the-art methodologies for designing complex integrated systems using advanced technologies. Practical experience will also be gained through projects assigned on specific topics. | |||||
Inhalt | The course will cover Digital System-on-Chip architectures, design tools and methods, with an in-depth view on design challenges related to advanced silicon technology and state-of-the-art system integration options (novel storage options, three-dimensional integration, advanced system packaging). The emphasis will be on programmable parallel architectures, namely, multi and many- cores, GPUs, vector accelerators, heterogeneous platforms, and the complex design choices required to achieve scalability and energy proportionality. The course will cover not only circuit, logic and microarchitecture design, but it will also delve into system design, touching on hardware-software tradeoffs and full-system analysis and optimization taking into account non-functional constraints and quality metrics, such as power consumption, thermal dissipation, reliability and variability. | |||||
Skript | Slides will be provided to accompany lectures | |||||
Literatur | D. Patterson, J. Hennessy, Computer Architecture, Fifth Edition: A Quantitative Approach (The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design), 2011. D. Patterson, J. Hennessy, Computer Organization and Design, Fifth Edition: The Hardware/Software Interface (The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design), 2013. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Knowledge of digital design at the level of "Design of Digital Circuits SS12" is required. Knowledge of basic VLSI design at the level of "VLSI I: Architectures of VLSI Circuits" is required | |||||
Empfohlene Fächer Diese Fächer sind eine Empfehlung. Sie können Fächer aus allen Vertiefungsrichtungen wählen. Sprechen Sie mit Ihrem Tutor. | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
151-0620-00L | Embedded MEMS Lab Number of participants limited to 15. | W | 5 KP | 3P | K. Chikkadi, S. Blunier | |
Kurzbeschreibung | Praktischer Kurs: Die Teilnehmer lernen die Einzelprozessschritte zur Herstellung eines MEMS (Micro Electro Mechanical System) kennen und führen diese in Reinräumen selbständig durch. Sie erlernen ausserdem die Anforderungen für die Arbeit in Reinräumen. Die Prozessierung und Charakterisierung wird in einem Abschlussbericht dokumentiert und ausgewertet. | |||||
Lernziel | Die Teilnehmer lernen die Einzelprozessschritte zur Herstellung eines MEMS (Micro Electro Mechanical System) kennen. Sie führen diese in Laboren und Reinräumen selbständig durch. Die Teilnehmer erlernen ausserdem die speziellen Anforderungen (Sauberkeit, Sicherheit, Umgang mit Geräten und gefährlichen Chemikalien) für die Arbeit in Reinräumen und Laboren. Die gesamte Herstellung, Prozessierung und Charakterisierung wird in einem Abschlussbericht dokumentiert und ausgewertet. | |||||
Inhalt | Unter Anleitung werden die Einzelprozessschritte der Mikrosystem- und Siliziumprozesstechnik zur Herstellung eines Beschleunigungssensors durchgeführt: -Photolithographie, Trockenätzen, Nassätzen, Opferschichtätzung, Kritische-Punkt-Trocknung, diverse Reinigungsprozesse - Aufbau- und Verbindungstechnik am Beispiel der elektrischen Verbindung von MEMS und elektronischer Schaltung in einem Gehäuse - Funktionstest und Charakterisierung des MEMS - Schriftliche Dokumentation und Auswertung der gesamten Herstellung, Prozessierung und Charakterisierung | |||||
Skript | Ein Skript wird vor der Veranstaltung verteilt (während der Informationsveranstaltung). | |||||
Literatur | Das Skript ist ausreichend für die erfolgreiche Teilnahme des Praktikums. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Teilnahme an allen hier aufgeführten Veranstaltungen ist Pflicht. Beschränkte Platzzahl, sehen Sie den englischen Text: Participating students are required to attend all scheduled lectures and meetings of the course. Participating students are required to provide proof that they have personal accident insurance prior to the start of the laboratory portion of the course. This master's level course is limited to 15 students per semester for safety and efficiency reasons. If there are more than 15 students registered, we regret to restrict access to this course by the following rules: Priority 1: master students of the master's program in "Micro and Nanosystems" Priority 2: master students of the master's program in "Mechanical Engineering" with a specialization in Microsystems and Nanoscale Engineering (MAVT-tutors Profs Daraio, Dual, Hierold, Koumoutsakos, Nelson, Norris, Park, Poulikakos, Pratsinis, Stemmer), who attended the bachelor course "151-0621-00L Microsystems Technology" successfully. Priority 3: master students, who attended the bachelor course "151-0621-00L Microsystems Technology" successfully. Priority 4: all other students (PhD, bachelor, master) with a background in silicon or microsystems process technology. If there are more students in one of these priority groups than places available, we will decide by drawing lots. Students will be notified at the first lecture of the course (introductory lecture) as to whether they are able to participate. The course is offered in autumn and spring semester. | |||||
227-0158-00L | Semiconductor Transport Theory and Monte Carlo Device Simulation | W | 4 KP | 2V + 1U | F. Bufler, A. Schenk | |
Kurzbeschreibung | Zum einen wird die Halbleitertransporttheorie einschliesslich der dafür notwendigen Quantenmechanik behandelt. Zum anderen wird die Boltzmann-Gleichung mit den stochastischen Methoden der Monte Carlo Simulation gelöst. Die Uebungen betreffen u.a. TCAD-Simulationen von MOSFETs. Die Thematik umfasst daher theoretische Physik, Numerik und praktische Anwendungen. | |||||
Lernziel | Einerseits soll der Brückenschlag zwischen der mikroskopischen Physik und deren konkreter Anwendung in der Bauelementsimulation aufgezeigt werden, andererseits steht die Vermittlung der dabei zum Einsatz kommenden numerischen Techniken im Vordergrund. | |||||
Inhalt | Quantentheoretische Grundlagen I (Zustandsvektoren, Schrödinger- und Heisenbergbild). Bandstruktur (Bloch-Theorem, eindimensionales periodisches Potential, Zustandsdichte). Pseudopotentialtheorie (Kristallsymmetrien, reziprokes Gitter, Brillouinzone). Semiklassische Transporttheorie (Boltzmann-Transportgleichung [BTG], Streuprozesse, linearer Transport). Monte Carlo Methode (Monte Carlo Simula- tion als Lösungsmethode der BTG, Algorithmus, Erwartungswerte). Implementationsaspekte des Monte Carlo Algorithmus (Diskretisierung der Brillouinzone. Selbststreu- ung nach Rees, Acceptance-Rejection Methode, etc.). Bulk Monte Carlo Simulation (Geschwindigkeits-Feld-Kurven, Teilchengeneration, Energieverteilungen, Transportparameter). Monte Carlo Bauelementesimulation (ohmsche Randbedingungen, MOSFET-Simulation). Quantentheoretische Grundlagen II. (Grenzen der semiklassischen Transporttheorie, quantenmechanische Ableitung der BTG, Markov-Limes). | |||||
Skript | Vorlesungsskript | |||||
227-0366-00L | Introduction to Computational Electromagnetics | W | 6 KP | 4G | C. Hafner, J. Leuthold, J. Smajic | |
Kurzbeschreibung | An overview over the most prominent methods for the simulation of electromagnetic fields is given This includes domain methods such as finite differences and finite elements, method of moments, and boundary methods. Both time domain and frequency domain techniques are considered. | |||||
Lernziel | Overview of numerical methods for the simulation of electromagnetic fields and hands-on experiments with selected methods. | |||||
Inhalt | Overview of concepts of the main numerical methods for the simulation of electromagnetic fields: Finite Difference Method, Finite Element Method, Transmission Line Matrix Method, Matrix Methods, Multipole Methods, Image Methods, Method of Moments, Integral Equation Methods, Beam Propagation Method, Mode Matching Technique, Spectral Domain Analysis, Method of Lines. Applications: Problems in electrostatic and magnetostatic, guided waves and free-space propagation problems, antennas, resonators, inhomogeneous transmissionlLines, nanotechnic, optics etc. | |||||
Skript | Download from: Link | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | First half of the semester: lectures; second half of the semester: exercises in form of small projects | |||||
227-0376-00L | Zuverlässigkeit von Schaltungen und Systemen | W | 4 KP | 2V + 1U | U. Sennhauser, M. Held | |
Kurzbeschreibung | Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit sind grundlegend für sichere und nachhaltige Produkte der Kommunikations-, Energie- und Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt und der Elektronik. Sie werden als stochastische und physikalische Prozesse beschrieben und müssen bezüglich Funktionalität, Umweltverträglichkeit und Kosten optimiert werden. Die notwendigen Grundlagen werden vermittelt. | |||||
Lernziel | Vermittlung der Grundlagen und Methoden der Systemtechnik zur Entwicklung zuverlässiger Bauteile, Geräte und Systeme. | |||||
Inhalt | Qualitätssicherung technischer Systeme (Übersicht); Einführung in stochastische Prozesse; Zuverlässigkeitsanalysen; Entwurf und Untersuchung störungstoleranter Strukturen; Wahl und Qualifikation von Bauteilen; Instandhaltbarkeitsanalysen (Übersicht); Entwicklungsricht- linien für Zuverlässigkeit, Instandhaltbarkeit und Software-Qualität; Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsanalysen reparierbarer Systeme (Übersicht), Zuverlässigkeitsprüfungen (Übersicht). | |||||
Skript | Ein Skript wird abgegeben. | |||||
Literatur | Zuverlässigkeit von Geräten und Systemen, Springer Verlag 1997 | |||||
227-0468-00L | Analog Signal Processing and Filtering Suitable for Master Students as well as Doctoral Students. This course will be offered in Autumn Semester from HS 2015 on. It won't be offered in Spring 2016 anymore. | W | 6 KP | 2V + 2U | H. Schmid | |
Kurzbeschreibung | This lecture provides a wide overview over analogue (mostly integrated) filters (continuous-time and discrete-time), amplifiers, and sigma-delta converters, and gives examples with sensor interfaces and class-D audio drivers. All circuits are treated using a signal-flow view. The lecture is suitable for both analog and digital designers. | |||||
Lernziel | This lecture provides a wide overview over analogue (mostly integrated) filters (continuous-time and discrete-time), amplifiers, and sigma-delta converters, and gives examples with sensor interfaces and class-D audio drivers. All these circuits are treated using a signal-flow view. The lecture is suitable for both analog and digital designers. The way the exam is done allows for the different interests of the two groups. The learning goal is that the students can apply signal-flow graphs and can understand the signal flow in such circuits and systems (including non-ideal effects) well enough to enable them to gain an understanding of further circuits and systems by themselves. | |||||
Inhalt | At the beginning, signal-flow graphs in general and driving-point signal-flow graphs in particular are introduced. We will use them during the whole term to analyze circuits and understand how signals propagate through them. The theory and CMOS implementation of active Filters is then discussed in detail using the example of Gm-C filters. Theory and implementation of opamps, current conveyors, and inductor simulators follow. The link to the practical design of circuits and systems is done with an overview over different quality measures and figures of merit used in scientific literature and datasheets. Finally, an introduction to switched-capacitor filters and circuits is given, including sensor read-out amplifiers, correlated double sampling, and chopping. These topics form the basis for the longest part of the lecture: the discussion of sigma-delta A/D and D/A converters, which are portrayed as mixed analog-digital (MAD) filters in this lecture. | |||||
Skript | The base for these lectures are lecture notes and two or three published scientific papers. From these papers we will together develop the technical content. Details: Link Some material is protected by password; students from ETHZ who are interested can write to Link to ask for the password even if they do not attend the lecture. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Recommended (but not required): Stochastic models and signal processing, Communication Electronics, Analog Integrated Circuits, Transmission Lines and Filters. Knowledge of the Laplace Transform (transfer functions, poles and zeros, bode diagrams, stability criteria ...) and of the main properties of linear systems is necessary. | |||||
227-0659-00L | Integrated Systems Seminar | W | 1 KP | 1S | A. Schenk | |
Kurzbeschreibung | Im "IIS Fachseminar" lernen die Studierenden Themen, Ideen oder Probleme der wissenschaftlichen Forschung zu vermitteln durch Hören von Vorträgen erfahrener Sprecher und durch eine eigene Präsentation einer wissenschaftlichen Arbeit in einer Konferenz-typischen Situation mit spezifischer Zuhörerschaft. | |||||
Lernziel | Das Seminar hat das Ziel, Studierenden und Doktorierenden die wichtigsten Grundlagen einer soliden Präsentationstechnik zu vermitteln. Die Teilnehmer haben die Gelegenheit, sich in ein aktuelles Thema durch Literaturstudium einzuarbeiten und die erzielten Ergebnisse in einem 20-minütigen Vortrag auf Englisch zu präsentieren. Der Besuch des Seminars ermöglicht, einen Überblick über aktuelle Probleme der Nanoelektronik und Bio-Elektromagnetik zu bekommen. | |||||
Inhalt | Das Seminar befasst sich mit aktuellen Themen des Designs von digitalen integrierten Schaltungen, der physikalischen Charakterisierung in der Nanoelektronik und der Bio-Elektromagnetik Simulation. Die Studiernden lernen Einführung in professionelles Literaturstudium, Präsentationstechnik, Planung und Erstellung eines wissenschaftlichen Vortrages. | |||||
Skript | Präsentationsunterlagen | |||||
Literatur | mit dem Betreuer zu diskutieren | |||||
227-0662-00L | Organic and Nanostructured Optics and Electronics | W | 6 KP | 4G | V. Wood | |
Kurzbeschreibung | This course examines the optical and electronic properties of excitonic materials that can be leveraged to create thin-film light emitting devices and solar cells. Laboratory sessions provide students with experience in synthesis and optical characterization of nanomaterials as well as fabrication and characterization of thin film devices. | |||||
Lernziel | Gain the knowledge and practical experience to begin research with organic or nanostructured materials and understand the key challenges in this rapidly emerging field. | |||||
Inhalt | 0-Dimensional Excitonic Materials (organic molecules and colloidal quantum dots) Energy Levels and Excited States (singlet and triplet states, optical absorption and luminescence). Excitonic and Polaronic Processes (charge transport, Dexter and Förster energy transfer, and exciton diffusion). Devices (photodetectors, solar cells, and light emitting devices). | |||||
Literatur | Lecture notes and reading assignments from current literature to be posted on website. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Course grade will be based on a final project. | |||||
227-0664-00L | Technology and Policy of Electrical Energy Storage | W | 4 KP | 2G | V. Wood, T. Schmidt | |
Kurzbeschreibung | ||||||
Lernziel | The students will learn of the complexity involved in battery research, design, production, as well as in investment, economics and policy making around batteries. Students from technical disciplines will gain insights into policy, while students from social science backgrounds will gain insights into technology. | |||||
Inhalt | With the global emphasis on decreasing CO2 emissions, achieving fossil fuel independence, and integrating renewables on the electric grid, developing and implementing energy storage solutions for electric mobility and grid stabilization represent a key technology and policy challenge. The class will focus on lithium ion batteries since they are poised to enter a variety of markets where policy decisions will affect their production, adoption, and usage scenarios. The course considers the interplay between technology, economics, and policy. | |||||
Skript | Materials will be made available on the website. | |||||
Literatur | Materials will be made available on the website. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Strong interest in energy and technology policy. |
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