de | en

Signalverarbeitung mit FPGAs für Detektoren
FPGA based detector signal processing

Modul PH2101

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2018/9 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2018/9SS 2018WS 2017/8WS 2015/6SS 2011

Basisdaten

PH2101 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das in jedem Semester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2101 ist Stephan Paul.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Detector data acquisition and online signal processing with programmable logic / field programmable gate arrays (FPGAs).

  • Introduction to the FPGA design process (modeling, simulation, synthesis, Xilinx design tools)
  • Introduction to the VHDL hardware description language (modularity, concurrent/sequential statements, synchronous/asynchronous logic)
  • Electronic design with VHDL and FPGAs (pipelined data processing, data flow control, counters, state machines)
  • Signal processing basics (signal sampling, FFT, digital filters)
  • Detector readout concepts (analog pipeline ASICs, sampling ADCs)
  • Debug and measurement equipment (oscilloscope, logic analyzer)
  • Design of a data acquisition system based on Xilinx FPGAs for a particle detector. (frontend ASIC configuration and readout, signal baseline correction, trigger decision, amplitude detection, ...)

Lernergebnisse

After successful completion of the module the students are able to

  1. Understand how FPGAs are built up.
  2. Know how to create FPGA projects.
  3. Know how to code in VHDL.

Voraussetzungen

No special requirements

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

The course is divided into a lecture part and an applied laboratory part (exercise). The basic theory is covered by the lecture which can be applied immediately to the design software in the laboratory part. The different tasks for the final data acquisition project are shared between the students and can be implemented besides the course. The Xilinx FPGA design software is also available for installation on student laptops.

Medienformen

blackboard
exercises and examples
lecture notes

Literatur

P.A. Simpson “FPGA Design” (eBook available)
P. J. Ashenden “The Student’s Guide to VHDL” (eBook available)
P. J. Ashenden “The Designer’s Guide to VHDL” (eBook available)
W.R. Leo “Techniques for Nuclear and Particle Physics experiments” (eBook available)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

There will be an oral exam of about 25 minutes duration. Therein the achievement of the competencies given in section learning outcome is tested exemplarily at least to the given cognition level using comprehension questions and sample calculations.

For example an assignment in the exam might be:

  • What is an FPGA?
  • Waht components are inside an FPGA?
  • What is CDC?

In the exam no learning aids are permitted.

There will be a bonus (one intermediate stepping of "0,3" to the better grade) on passed module exams (4,3 is not upgraded to 4,0). The bonus is applicable to the exam period directly following the lecture period (not to the exam repetition) and subject to the condition that the student passes the mid-term of passing the lab course

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Signalverarbeitung mit FPGAs für Detektoren
Mo, 4.2.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor So, 24.03.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before Sun, 2019-03-24. bis 15.1.2019 (Abmeldung bis 3.2.2019)
Di, 26.3.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin von Mo, 25.03.2019 bis Sa, 27.04.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date from Mon, 25.03.2019 till Sat, 27.04.2019. bis 25.3.2019
Nach oben