Sie entwickeln Entwurfssysteme für elektronische Baugruppen? Dann gehören für Sie die mit der Pinzuordnung verbundenen Optimierungskriterien - die Verdrahtbarkeit im Elektronikentwurf - zum Berufsalltag. Um die Verdrahtbarkeit unter verschiedenen Gesichtspunkten zu verbessern, werden in diesem Buch neu entwickelte Algorithmen vorgestellt. Sie ermöglichen erstmals die automatisierte Pinzuordnung für eine große Anzahl von Bauelementen in hochkomplexen Schaltungen. Alle Aspekte müssen in kürzester Zeit exakt erfasst, eingeschätzt und im Entwurfsprozess zu einem optimalen Ergebnis geführt werden. Die beschriebenen Methoden reduzieren den Entwicklungsaufwand für elektronische Systeme auf ein Minimum und ermöglichen intelligente Lösungen auf der Höhe der Zeit. Die vorliegende Arbeit behandelt die Optimierung der Pinzuordnung und die dafür notwendige Verdrahtbarkeitsvorhersage im hierarchischen Layoutentwurf. Dabei werden bekannte Methoden der Verdrahtbarkeitsvorhersage aus allen Schritten des Layoutentwurfs zusammengetragen, gegenübergestellt und auf ihre Eignung für die Pinzuordnung untersucht. Dies führt schließlich zur Entwicklung einer Vorhersagemethode, die speziell an die Anforderungen der Pinzuordnung angepasst ist. Die Pinzuordnung komplexer elektronischer Geräte ist bisher ein vorwiegend manueller Prozess. Es existieren also bereits Erfahrungen, welche jedoch weder formalisiert noch allgemein verfügbar sind. In den vorliegenden Untersuchungen werden Methoden der Pinzuordnung algorithmisch formuliert und damit einer Automatisierung zugeführt. Besondere Merkmale der Algorithmen sind ihre Einsetzbarkeit bereits während der Planung des Layouts, ihre Eignung für den hierarchisch gegliederten Layoutentwurf sowie ihre Fähigkeit, die Randbedingungen differenzieller Paare zu berücksichtigen. Die beiden untersuchten Aspekte der Pinzuordnung, Verdrahtbarkeitsvorhersage und Zuordnungsalgorithmen, werden schließlich zusammengeführt, indem die neue entwickelte Verdrahtbarkeitsbewertung zum Vergleichen und Auswählen der formulierten Zuordnungsalgorithmen zum Einsatz kommt. / This work deals with the optimization of pin assignments for which an accurate routability prediction is a prerequisite. Therefore, this contribution introduces methods for routability prediction. The optimization of pin assignments, for which these methods are needed, is done after initial placement and before routing. Known methods of routability prediction are compiled, compared, and analyzed for their usability as part of the pin assignment step. These investigations lead to the development of a routability prediction method, which is adapted to the specific requirements of pin assignment. So far pin assignment of complex electronic devices has been a predominantly manual process. Hence, practical experience exists, yet, it had not been transferred to an algorithmic formulation. This contribution develops pin assignment methods in order to automate and improve pin assignment. Distinctive characteristics of the thereby developed algorithms are their usability during layout planning, their capability to integrate into a hierarchical design flow, and the consideration of differential pairs. Both aspects, routability prediction and assignment algorithms, are finally brought together by using the newly developed routability prediction to evaluate and select the assignment algorithms.

Medical devices have made a big step forward in the past decades. One of the most noticeable medical events of the twenties century was the development of long-lasting, wireless electronic implants such as identification tags, pacemakers and neuronal stimulators. These devices were only made possible after the development of small scale radio frequency electronics. Small radio electronic circuits provided a way to operate in both transmission and reception mode allowing an implant to communicate with an external world from inside a living organism. Bidirectional communication is a vital feature that has been increasingly implemented in similar systems to continuously record biological parameters, to remotely configure the implant, or to wirelessly stimulate internal organs. Further miniaturisation of implantable devices to make the operation of the device more comfortable for the patient requires rethinking of the whole radio system concept making it both power efficient and of high performance. Nowadays, high data throughput, large bandwidth, and long term operation requires new radio systems to operate at UHF (ultra-high frequency) bands as this is the most suitable for implantable applications. For instance, the MICS (Medical Implant Communication System) band was introduced for the communication with implantable devices. However, this band could only enable communication at low data rates. This was acceptable for the transmission of telemetry data such as heart beat rate, respiratory and temperature with sub Mbps rates. Novel developments such as neuronal and prosthetic implants require significantly higher data rates more than 10 Mbps that can be achieved with large bandwidth communicating systems operating at higher frequencies in a GHz range. Higher operating frequency would also resolve a strong issue of MICS devices, namely the scale of implants defined by dimensions of antennas used at this band. Operation at 2.4 GHz ISM band was recognized to be the most adequate as it has a moderate absorption in the human body providing a compromise between an antenna/implant scale and a total power efficiency of the communicating system. This thesis addresses a key challenge of implantable radio communicating systems namely an efficient and small scale antenna design which allows a high yield fabrication in a microelectronic fashion. It was demonstrated that a helical antenna design allows the designer to precisely tune the operating frequency, input impedance, and bandwidth by changing the geometry of a self-assembled 3D structure defined by an initial 2D planar layout. Novel stimuli responsive materials were synthesized, and the rolled-up technology was explored for fabrication of 5.5-mm-long helical antenna arrays operating in ISM bands at 5.8 and 2.4 GHz. Characterization and various applications of the fabricated antennas are successfully demonstrated in the thesis.

Der Bericht präsentiert die Ergebnisse einer Befragung Dresdner Absolvent/innen der Fakultät Elektro- und Informationstechnik, die ihr Studium im Zeitraum 1999/00 - 2002/03 abgeschlossen haben. Die Befragung fand im Sommer 2004 statt. Inhalt der Befragung waren die rückblickende Studienbewertung, die Bewerbungsphase, die Phase des Berufseinstieges, der Berufsverlauf in den ersten Jahren nach Studienabschluss, Weiterbildungen, Hochschulbindung, Kompetenzprofile und persönliche Zukunftsvorstellungen. Erweitert wird die hauptsächlich deskriptive Ergebnisdarstellung durch einen Kohortenvergleich mit Absolvent/innen der Abschlussjahrgänge 1994/95 - 19998/99, sowie eine Panelanalyse für diese Absolvent/innen. Darüber hinaus werden auch statistische Zusammenhänge zwischen einigen Aspekten des Beruflichen Erfolges und anderen Befragungsinhalten betrachtet.

Die Z-Transformation ist ein wichtiges Werkzeug für diskontinuierliche Regelungen. Ein wenig beachteter Transformationsweg führt über die Berechnung von Residuen. Alle wichtigen Besonderheiten wie Mehrfachpole, Sprungfähigkeit, komplexe Pole oder Zeitverschiebung unterhalb der Abtastzeit (modifizierte Z-Transformation) können einbezogen werden. Die Vorgabe von Reihenabbruchkriterien oder das Auffinden von Summenformeln ist nicht notwendig. Der Weg ist prinzipiell für manuelle und maschinelle Berechnungen einsetzbar. Die Vorgehensweise wird durch drei ausführliche Beispiele verdeutlicht. / The Z-transformation is an important tool for the control of discontinuous systems. A seldom considered transformation way uses the residue computation. All relevant fea-tures as for instance multiple poles, process with feedthrough, complex poles or delay less than the sampling time (so called modified Z-transformation) may be included. There is no truncation criterion or search for a sum formula necessary. This way is always applicable for manual as well as for computer-aided computations. Three detailed examples demonstrate the use of the formulas.

In dieser Arbeit wird ein Motorschutzsystem vorgestellt, das die Temperaturen in Asynchronmotoren während des Betriebes zuverlässig und sensorarm berechnet und dabei leicht auf andere Motoren übertragbar ist. Neben dem Schutz vor unzulässiger Erwärmung können die auftretenden Wicklungsverluste für eine wirkungsgradoptimale Ansteuerung genauer ermittelt werden. Basis ist ein thermisches 9-Körper-Modell, das die Temperaturverläufe wesentlicher Maschinenteile abbilden kann. Der vorgeschlagene Identifikationsalgorithmus sorgt für eine hohe Übereinstimmung der Temperaturverläufe. Fehler im thermischen Modell oder der Verlustleistungsberechnung können durch die Rückführung eines einzelnen Temperatursensors und eines verbesserten Schätzers der Läuferwicklungstemperatur korrigiert werden. Das Überschreiten definierter Temperaturgrenzen kann mit der vorgeschlagenen Abschaltzeitprognose auch im Fehlerfall frühzeitig erkannt werden.

Modern systems fulfil calculation tasks across the hardware- software boundary. Tasks are divided into coarse parallel subtasks that run on distributed resources. These resources are classified into a software (SW) and a hardware (HW) domain. The software domain usually contains processors for general purpose or digital signal calculations. Dedicated co-processors such as encryption or video en-/decoding units belong to the hardware domain. Nowadays, a decision in which domain a certain subtask will be executed in a system is usually taken during system level design. This is done on the basis of certain assumptions about the system requirements that might not hold at runtime. The HW/SW partitioning is static and cannot adapt to dynamically changing system requirements at runtime. Our contribution to tackle this, is to combine a ESL based HW/SW codesign methodology with a coarse grained reconfigurable System on Chip architecture. We propose this as Preemptive HW/SW-Threading.

Nitridbasierte LEDs bilden nicht nur die Basis für eine effiziente weiße Lichterzeugung, sondern halten auch durch eine Vielzahl weiterer Applikationen, wie zum Beispiel als Emitter bei der Pulsvermessung bei smart wearables oder auch in Displays, in unser Leben Einzug. Die Untersuchung der physikalischen Effekte, welche die elektrooptischen Eigenschaften (AlGaIN)N-basierter LEDs, insbesondere die Effizienz, bestimmen, sowie deren Abhängigkeit von der Emissionswellenlänge und vom Betriebsstrom der LED, ist Gegenstand dieser Arbeit. Es wird ein physikalisches Model zur Beschreibung der Strom-Spannungscharakteristik moderner blaue LEDs aufgestellt. Dieses bringt die LED-Spannung mit der internen Rekombinationsdynamik in Verbindung und ermöglicht somit die Vorhersage der Effizienz aus der Bestimmung rein elektrischer Kenngrößen. Die physikalische Ursache für den Effizienzabfall blauer sowie grüner LEDs im Bereich hoher Ströme war lange Zeit Gegenstand einer intensiv geführten Debatte in der Literatur. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Konzept zur Visualisierung von Auger-Prozessen kann bewiesen werden, dass dieses auch als Droop bezeichnete Problem auf Auger-Rekombination zurückzuführen ist. Aufbauend auf diesem Befund wird ein neuartiges Konzept zur Abmilderung des Droops aufgezeigt: Durch gezielte Einbringung einer dreidimensionalen Struktur lässt sich der Ladungsträgertransport verbessern und somit der Verlustkanal bei hohen Stromdichten verringern.:1 Einleitung 2 Grundlagen 3 Exemplarische Herleitung grundlegender Kenngrößen einer typischen LED 4 Effizienzuntersuchungen an SQWs unterschiedlicher Wellenlänge 5 Untersuchung der Kleinstromeffizienz 6 Der Droop – Untersuchung des Hochstromverlustkanals 7 Verminderung des Droops - V-förmige Defekte zur Löcherinjektion 8 Zusammenfassung / III-Nitride based LEDs not only constitute the basis for an efficient generation of white light, but they also play an increasingly important role in our lives by many new applications such as vital sign monitoring with smart wearables or displays. The identification of the underlying physical effects governing the electrooptical characteristics, especially efficiency, and their dependency on LED emission wavelength and operation current is the focus of this work. A physical model describing the current-voltage characteristics of modern blue LEDs is developed. This model correlates the LED voltage with its internal recombination dynamics and thus enables the prediction of the LED efficiency out of purely electrically acquired key figures. The physical root cause for the efficiency decrease of blue and green LEDs towards higher currents was intensively debated in the literature for many years. In this work a concept to visualize Auger processes is developed. This way, it can be shown that the high current efficiency decrease, also known as Droop, can be attributed to Auger recombination. Based on this conclusion a new concept to mediate the Droop is shown: By employing three-dimensional hole injecting layers in the epitaxial structure, the carrier transport can be improved, which is a lever to decrease the Droop.:1 Einleitung 2 Grundlagen 3 Exemplarische Herleitung grundlegender Kenngrößen einer typischen LED 4 Effizienzuntersuchungen an SQWs unterschiedlicher Wellenlänge 5 Untersuchung der Kleinstromeffizienz 6 Der Droop – Untersuchung des Hochstromverlustkanals 7 Verminderung des Droops - V-förmige Defekte zur Löcherinjektion 8 Zusammenfassung

Recovering speech in the absence of the acoustic speech signal itself, i.e., silent speech, holds great potential for restoring or enhancing oral communication in those who lost it. Radar is a relatively unexplored silent speech sensing modality, even though it has the advantage of being fully non-invasive. We therefore built a custom stepped frequency continuous wave radar hardware to measure the changes in the transmission spectra during speech between three antennas, located on both cheeks and the chin with a measurement update rate of 100 Hz. We then recorded a command word corpus of 40 phonetically balanced, two-syllable German words and the German digits zero to nine for two individual speakers and evaluated both the speaker-dependent multi-session and inter-session recognition accuracies on this 50-word corpus using a bidirectional long-short term memory network. We obtained recognition accuracies of 99.17% and 88.87% for the speaker-dependent multi-session and inter-session accuracy, respectively. These results show that the transmission spectra are very well suited to discriminate individual words from one another, even across different sessions, which is one of the key challenges for fully non-invasive silent speech interfaces.

Vertical stacking—based on modern manufacturing and integration technologies—of multiple 2D chips enables three-dimensional integrated circuits (3D ICs). This exploitation of the third dimension is generally accepted for aiming at higher packing densities, heterogeneous integration, shorter interconnects, reduced power consumption, increased data bandwidth, and realizing highly-parallel systems in one device. However, the commercial acceptance of 3D ICs is currently behind its expectations, mainly due to challenges regarding manufacturing and integration technologies as well as design automation. This work addresses three selected, practically relevant design challenges: (i) increasing the constrained reusability of proven, reliable 2D intellectual property blocks, (ii) planning different types of (comparatively large) through-silicon vias with focus on their impact on design quality, as well as (iii) structural planning of massively-parallel, 3D-IC-specific interconnect structures during 3D floorplanning. A key concept of this work is to account for interconnect structures and their properties during early design phases in order to support effective and high-quality 3D-IC-design flows. To tackle the above listed challenges, modular design-flow extensions and methodologies have been developed. Experimental investigations reveal the effectiveness and efficiency of the proposed techniques, and provide findings on 3D integration with particular focus on interconnect structures. We suggest consideration of these findings when formulating guidelines for successful 3D-IC design automation. / Dreidimensional integrierte Schaltkreise (3D-ICs) beruhen auf neuartigen Herstellungs- und Integrationstechnologien, wobei vor allem “klassische” 2D-ICs vertikal zu einem neuartigen 3D-System gestapelt werden. Dieser Ansatz zur Erschließung der dritten Dimension im Schaltkreisentwurf ist nach Expertenmeinung dazu geeignet, höhere Integrationsdichten zu erreichen, heterogene Integration zu realisieren, kürzere Verdrahtungswege zu ermöglichen, Leistungsaufnahmen zu reduzieren, Datenübertragungsraten zu erhöhen, sowie hoch-parallele Systeme in einer Baugruppe umzusetzen. Aufgrund von technologischen und entwurfsmethodischen Schwierigkeiten bleibt jedoch bisher die kommerzielle Anwendung von 3D-ICs deutlich hinter den Erwartungen zurück. In dieser Arbeit werden drei ausgewählte, praktisch relevante Problemstellungen der Entwurfsautomatisierung von 3D-ICs bearbeitet: (i) die Verbesserung der (eingeschränkten) Wiederverwendbarkeit von zuverlässigen 2D-Intellectual-Property-Blöcken, (ii) die komplexe Planung von verschiedenartigen, verhältnismäßig großen Through-Silicion Vias unter Beachtung ihres Einflusses auf die Entwurfsqualität, und (iii) die strukturelle Einbindung von massiv-parallelen, 3D-IC-spezifischen Verbindungsstrukturen während der Floorplanning-Phase. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, Verbindungsstrukturen mit deren wesentlichen Eigenschaften bereits in den frühen Phasen des Entwurfsprozesses zu berücksichtigen. Dies begünstigt einen qualitativ hochwertigen Entwurf von 3D-ICs. Die in dieser Arbeit vorgestellten modularen Entwurfsprozess-Erweiterungen bzw. -Methodiken dienen zur effizienten Lösung der oben genannten Problemstellungen. Experimentelle Untersuchungen bestätigen die Wirksamkeit sowie die Effektivität der erarbeiten Methoden. Darüber hinaus liefern sie praktische Erkenntnisse bezüglich der Anwendung von 3D-ICs und der Planung deren Verbindungsstrukturen. Diese Erkenntnisse sind zur Ableitung von Richtlinien für den erfolgreichen Entwurf von 3D-ICs dienlich.

Dehnungssensoren werden zur Überwachung von sicherheitsrelevanten Bauteilen, besonders in Bauteilen aus faserverstärkten Polymermatrixverbundwerkstoffen eingesetzt. Durch deren Integration in das Bauteilinnere werden sie vor schädigenden mechanischen sowie korrosiven Einwirkungen geschützt. Dies gewährleistet eine zuverlässige sowie dauerhafte Funktion. Verschiedene Ansätze zur Weiterentwicklung integrierbarer Dehnungssensoren werden international untersucht. Die Verringerung des Sensordurchmessers auf Abmaße im Bereich des Durchmessers von Verstärkungsfasern ist dabei ein bedeutendes Entwicklungsziel. Insbesondere bei der Integration in Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen sorgen zum Durchmesser von Fasern vergleichbare Sensordurchmesser für eine optimale Sensoranbindung. Die Bildung von Harznestern sowie schwächender Unstetigkeiten kann mittels dünner Sensoren verhindert werden. Dies gewährleistet eine artefaktefreie Dehnungsmessung. Drei verschiedene Ansätze für neuartige Dehnungssensoren mit kleinem Querschnitt wurden in dieser Arbeit untersucht. / Strain sensors are used for structural health monitoring issues, certainly in parts with high safety requirements made of fibre-reinforced plastic composites. The integration of these sensors inside the parts protects them against any mechanical and corrosive impact. The sensor functionality can be enhanced by integration. There is a lot of international research effort to further develop integratable strain sensors. Different approaches are currently pursued. This thesis presents the results of investigations on three different approaches for novel strain sensors. The main goal of these investigations was to minimise the sensor diameter down to the diameter of reinforcing fibres. The small diameter allows for an optimum and artefact free integration of the sensors. The formation of resin nests and notches to the material structure can be prevented by integrating sensor with a smaller diameter. The strain measurement and monitoring is enhanced and more reliable then.