Entwurf eines Analogsensor-Frontend mit Delta-Sigma-ADC für einen RFID-Transponder-IC

Während deines Studiums kannst du dich bei uns in laufende Forschungsprojekte einbringen. Geh mit uns an Grenzen des technisch Machbaren und sei dabei, wenn wir gemeinsam Neuland betreten. Wir bieten vielfältige herausfordernde und praxisorientierte Themen für Pflichtpraktika, Bachelor- bzw. Master-Arbeiten oder studentische Assistenztätigkeiten an. Du analysierst wichtige wissenschaftliche Vorlauffragestellungen und stehst den Projektteams mit unterstützenden Entwicklungstätigkeiten zur Seite.

Arbeitsort: Erfurt

Team:
Mikroelektronik

Karrierestufe:
Masterarbeit

Forschungsfeld: Integrierte Sensorsysteme

Umfang:
nach Vereinbarung

Beginn:
ab sofort

Bewerbungsfrist: 31.12.2024

Kennziffer:
IMMS_STUD_ME_0624

Für die Messung physikalischer Größen werden zumeist analoge Sensoren eingesetzt, die ein proportionales Spannungssignal aus Ausgangswert liefern. Am IMMS entwickeln wir Lösungen für den drahtlosen Betrieb analoger Sensoren mithilfe der RFID-Technologie. Damit lassen sich beispielsweise Bereiche überwachen, in denen keine Stromanschluss zur Verfügung steht und eine Wartung (Batteriewechsel) zu gefährlich oder unwirtschaftlich wäre. Da sämtliche Energie für den Betrieb des Sensors aus dem elektromagnetischen Feld bezogen wird, steht nur sehr wenig Energie für den Messvorgang zur Verfügung (etwa 1 µJ pro Messung). Dies kann nur durch ganzheitliche Systembetrachtung und sehr gute Schaltungstechnik erreicht werden.

Um die analogen Messdaten auf Systemebene weiterverarbeiten zu können ist ein Analog-Digital-Wandler (Analog-to-Digital-Converter, ADC) erforderlich. Je nach Anforderung gibt es hierfür verschiedene Wandler-Topologien, die sich in Parametern wie Abtastrate, Auflösung oder Stromaufnahme unterscheiden. Die Wandler-Topologie nach dem Delta-Sigma-Prinzip bietet neben einer hohen Auflösung auch den Vorteil der Rauschformung, welche das störende Quantisierungsrauschen spektral zu höheren Frequenzen verschiebt, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis erhöht wird. Dadurch ist diese ADC-Topologie besonders gut für Sensorsignale mit kleinen bis mittleren Änderungsraten geeignet.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Analogsensor-Frontend für resistive Messbrückensensoren (Wheatstone Bridge Sensors) als integrierte CMOS-Schaltung entwickelt werden, welches sich für den Einsatz in einem zukünftigen RFID-Transponder-ASIC eignet. Das Frontend ist mit einem Delta-Sigma-ADC zu realisieren.

Nach einer umfassenden Literaturrecherche und einer Gegenüberstellung verschiedener Varianten von Delta-Sigma-ADC soll für das Frontend eine geeignete Schaltungsarchitektur ausgearbeitet und in 180nm-CMOS-Technologie implementiert werden. Abschließend ist die Arbeit mit einem bestehenden Entwurf mit SAR-ADC hinsichtlich verschiedener Parameter (u.a. Genauigkeit, Stromaufnahme) zu vergleichen.

DAS IST ZU TUN:

Einarbeitung in die Thematik & Literaturrecherche
Vergleich und Gegenüberstellung verschiedener Schaltungstopologien
Auswahl und Implementierung eines geeigneten Schaltungskonzepts in der Cadence-Entwurfsumgebung
Verifikation der Schaltung mithilfe von Testbenches

DAS BRINGST DU MIT:

fortgeschrittenes Studium im Bereich der Elektrotechnik
Kenntnisse analoger Schaltungstechnik
motivierte und selbstständige Arbeitsweise

UND DAS SIND WIR:

Wir am IMMS stärken Unternehmen mit anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung in der Mikroelektronik, Systemtechnik und Mechatronik und transferieren Ergebnisse der Grundlagenforschung in Anwendungen. Wir unterstützen Unternehmen, international erfolgreiche Innovationen für Gesundheit, Umwelt und Industrie auf den Weg zu bringen und begleiten sie von der Machbarkeitsstudie bis zur Serienreife.

WIR SIND GESPANNT AUF DICH!

Wir freuen uns, wenn du mit uns arbeiten willst.

DAS HABEN WIR ZU BIETEN:

einen attraktiven Arbeitsplatz in einem modernen sehr gut ausgestatteten und industrienah agierenden Forschungsinstitut
Arbeit direkt an der Schnittstelle zwischen Universität und Industrie
Mitarbeit in einem flexiblen und kreativen Team und an innovativen herausfordernden Themen

Für die ausgeschriebenen Aufgaben und mit den vorhandenen Arbeitsbedingungen ist eine Bewerbung unabhängig vom Geschlecht und / oder von eventuellen körperlichen Behinderungen möglich. Wir fördern die berufliche Gleichstellung von Frauen und Männern. Wir fordern vor allem Frauen auf, sich zu bewerben. Da Frauen am IMMS unterrepräsentiert sind, werden sie bei gleicher Eignung, Befähigung und fachlicher Leistung vorrangig berücksichtigt.