KIP-Veröffentlichungen

 
Jahr 2014
Autor(en) Joscha Ilmberger
Titel Development of a multichannel voltage generation unit with sub-microvolt precision
KIP-Nummer HD-KIP 14-46
KIP-Gruppe(n) F9
Dokumentart Bachelorarbeit
Keywords BrainScaleS, Precision, Mixed-Signal PCB, Wafer-Scale Integration System, WSI, Control Unit for Reticles, CURE
Abstract (de)

Im Rahmen des BrainScaleS Projektes wurde eine Mixed-Signal Leiterplatte entwickelt um die Control Unit for Reticles (CURE) zu testen.

Durch ihre wichtige Funktion, die Versorgungsspannung und Leistungsaufnahme der neuromorphen Hardware zu überwachen, muss die CURE vor ihrem Einbau in das System ausführlich getestet werden.
Dafür werden 144 hochpräzise Spannungen erzeugt, um den Spannungsabfall über den spannungsversorgungs-kontrollierenden MOSFETs zu emulieren.
Die Entwicklung und der Test einer Leiterplatte, die 24 dieser Spannungen erzeugt, wird in dieser Arbeit präsentiert. Sechs solcher Leiterplatten werden zu einem Teststand für die CURE kombiniert.
Durch die hohe Anzahl an zu emulierten Kanälen, wurde eine Methode entwickelt, die Auflösung eines billigen 16 bit Digital-Analog- Converters um 8 bit zu steigern. Dabei kann eine Präzision von bis zu 510nV erreicht werden.
Eine eingebaute, voll automatisierbare Kalibrationsfunktion benutzt einen externen Analog-Digital-Converter um die erzeugten Spannungen zu eichen.

Abstract (en)

Within the framework of the BrainScaleS project, a mixed-signal printed circuit board was developed for testing the Control Unit for Reticles (CURE).

Being designed to protect neuromorphic hardware by surveying the power supply, the CURE's functionality has to be tested extensively and reliably prior to system instalment.
Thus 144 highly precise voltages are created to emulate the voltage drop over MOSFETs, that control these power supplies.
The development and testing of a mixed-signal printed circuit board that generate 24 of these voltages is presented. Six of these boards are combined to a test system for the CURE.
Due to the large number of channels, a method was developed to boost the resolution of low-cost 16 bit Digital-to-Analog-Converters by up to 8 bits, while achieving a precision of up to 510nV.
By using the implemented calibration ability, a high accuracy can be achieved through continuous self-tests with one single Analog-to-Digital-Converter for all generated channels.

bibtex
@mastersthesis{ilmberger2014,
  author   = {Joscha Ilmberger},
  title    = {Development of a multichannel voltage generation unit with sub-microvolt precision},
  school   = {Universit\"at Heidelberg},
  year     = {2014},
  type     = {Bachelorarbeit}
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