Tantárgy adatlapja
| Tantárgy neve: | Mikroelektronika P-ITEEA-0010 |
|---|---|
| Tárgyfelelős: | Földesy Péter |
| Tantárgy oktatója: | Földesy Péter |
| A tantárgy céljának rövid ismertetése: | A kurzus célja a hallgatók megismertetése a mikroelektronika megvalósítási technológiájával és az ebből adódó korlátokkal és lehetőségekkel. |
| Elsajátítandó elméleti ismeretanyag: | A tantárgy a következő elméleti témákat öleli fel: A mikroelektronika alapjai, félvezető anyagok, kristálynövesztés, integrálás; CMOS, FET, nMOS, MESFET; EEPROM cella, CMOS-CCD szenzorok; Műveleti erősítő, visszacsatolások, CMOS differenciál-erősítő; D/A átalakítók típusai, használati lehetőségei: R/2R létra, 8-bites áram- ill. feszültség-összegző; A/D átalakítók, fokozatosan közelítők, töltés-újraelosztás; Precíziós méréstechnika, árnyékolások. Flash átalakító, sigma-delta konverterek; logikai áramkörök dinamikus CMOS, Pass-gate logika, 2-fázisú (Domino) logika; Prescaler, memóriák DRAM, SRAM cella kiolvasó-erősítője; CMOS logika fogyasztása, standby állapot, küszöb alatti logika; IDDQ mérés, Boundary Scan mérés, JTAG. Integrált szenzorika, MEMS-érzékelők áttekintése, használata a gyakorlatban. |
| Elsajátítandó gyakorlati ismeretanyag: | Félvezető technológia alapjai Szilícium kristályszerkezet, p-n átmenet karakterisztika mérése, MOSFET alapkapcsolások szimulációja (LTspice/Falstad)
CMOS inverter statikus és dinamikus viselkedése, átviteli karakterisztika szimuláció, becslés, fogyasztás–frekvencia összefüggés
Műveleti erősítő alapkapcsolások (invertáló, nem invertáló, összegző, integrátor), visszacsatolás hatása, számolás, becslés
R/2R létra D/A megvalósítása és mérése, szukcesszív approximációs A/D elvének demonstrációja Arduino/DAC IC-vel, kvantálási hiba vizsgálata
CMOS képérzékelő (webcam/modul) vizsgálata, MEMS gyorsulásmérő (pl. MPU-6050) adatlapból való megértése és I2C vagy SPI kiolvasási módszere, könyvtárai
SRAM/DRAM cella működésének szimulációja, dinamikus CMOS logika tervezési feladat
Teljes jelfeldolgozó lánc (szenzor, erősítés, ADC, digitális adatkezelés) összerakása és dokumentálása |
| A 2-4 legfontosabb kötelező irodalom felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN): | N. H. E. Weste and D. Harris, CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective, 4th ed. Boston, MA, USA: Pearson/Addison-Wesley, 2011. ISBN: 978-0-321-54774-3. B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, 2nd ed. New York, NY, USA: McGraw-Hill Education, 2017. ISBN: 978-1-259-25509-0. Z. Stanimirović and I. Stanimirović, Eds., Microelectromechanical Systems (MEMS) - Innovation, Manufacturing Techniques and Applications. London, UK: IntechOpen, 2025. ISBN: 978-1-83634-332-5 (print). |
| A 2-4 legfontosabb ajánlott felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN): | Y. Zhao, Z. Yang, et al., "Digitalized Analog Integrated Circuits," Fundamental Research, vol. 4, no. 6, pp. 1415–1430, 2024. ISSN: 2096-9457. H. Wong, "Abridging CMOS Technology," Nanomaterials, vol. 12, no. 23, art. no. 4245, Nov. 2022. ISSN: 2079-4991. G. Muscalu, B. Firtat, et al., "Piezoelectric MEMS Energy Harvester for Low-Power Applications," Electronics, vol. 13, no. 11, art. no. 2087, 2024. ISSN: 2079-9292. |
| Elmélet-gyakorlat aránya: | Elméleti óra óraszáma: 3 Gyakorlati óra és labor óra óraszáma: 2 + 0 |
| Az alkalmazott oktatási módszerek: | Elméleti blokkok: frontális előadás vetített ábrákkal/animációkkal (pl. MOSFET karakterisztika, sigma-delta elvének vizuális magyarázata), rövid kérdés-felelet szegmensek az előadásokon belül, interaktív „mi történik, ha…" típusú tárgyalás (pl. visszacsatolás hatása, kvantálási hiba), előadás előtt rövid bevezető videó vagy cikk, az előadáson már a megértés elmélyítése folyik. Gyakorlati blokkok: Látogatás a HUN-REN EK mikroelektronikai laborjába. Lehetőség szerint csoportos laborgyakorlat hardverrel (ADC mérés, MEMS modul I2C kiolvasása), hallgatói prezentáció a záró rendszerintegrációs feladatból, önálló gyűjtőmunka (egy valós IC adatlapjának feldolgozása), esettanulmány-jellegű feladatok (pl. melyik ADC architektúra illik egy adott szenzoralkalmazáshoz és miért). |
| Az értékelés módja: | Kollokvium |
| Az értékelés kritériuma: |
|
| Miként járul hozzá a tantárgy a KKK-ban megjelölt kompetenciaelemek megszerzéséhez: | Mérnökinformatikus alapképzés: |
