Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Design of integrated circuits in CMOS technology
Course of study:
2018/2019
Code:
JIS-2-020-GK-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Grafika komputerowa i przetwarzanie obrazów
Field of study:
Applied Computer Science
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Idzik Marek (idzik@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Idzik Marek (idzik@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Świentek Krzysztof (swientek@agh.edu.pl)
dr inż. Fiutowski Tomasz (tomasz.fiutowski@agh.edu.pl)
Module summary

The course allows you to acquire practical skills in the basic design of integrated digital and analog circuits.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student is able to work in a team. Student is able to self-gain konowledge and abilities necessary in the project task. -- Student potrafi pracować w zespole projektowym. Potrafi samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. IS2A_K01 Activity during classes,
Oral answer,
Participation in a discussion
M_K002 Student is able to make communicative presentation of his project. -- Student umie przedstawić wykonany projekt w sposób komunikatywnej prezentacji. IS2A_K02 Activity during classes,
Oral answer,
Presentation,
Project,
Report
Skills
M_U001 Student is able to perform DC, AC and transient simulation of electronic circuit. -- Student potrafi przeprowadzić symulacje DC, AC, Transient obwodu elektronicznego. IS2A_U01 Execution of a project,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student is able to design selected electronic circuit. -- Student potrafi zaprojektować wybrany układ elektroniczny. IS2A_U01 Execution of a project,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Knowledge of basics of analog and digital electronics design. -- Znajomość podstaw projektowania analogowych i cyfrowych układów elektronicznych. IS2A_W01, IS2A_W03 Examination,
Oral answer,
Report,
Execution of a project,
Execution of laboratory classes
M_W002 Knowledge of operation of selected electronic circuits. -- Zna podstawy działania wybranych układów elektronicznych. IS2A_W01, IS2A_W03 Examination,
Report,
Execution of a project,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student is able to work in a team. Student is able to self-gain konowledge and abilities necessary in the project task. -- Student potrafi pracować w zespole projektowym. Potrafi samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. - - + - - - - - - - -
M_K002 Student is able to make communicative presentation of his project. -- Student umie przedstawić wykonany projekt w sposób komunikatywnej prezentacji. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student is able to perform DC, AC and transient simulation of electronic circuit. -- Student potrafi przeprowadzić symulacje DC, AC, Transient obwodu elektronicznego. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student is able to design selected electronic circuit. -- Student potrafi zaprojektować wybrany układ elektroniczny. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Knowledge of basics of analog and digital electronics design. -- Znajomość podstaw projektowania analogowych i cyfrowych układów elektronicznych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Knowledge of operation of selected electronic circuits. -- Zna podstawy działania wybranych układów elektronicznych. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Lectures discuss following topics:
- tools for design of electronic circuits (Cadence),
- selected topics from analog circuits design (e.g. operational amplifiers, stability, compensation),
- selected topics from mixed-mode circuits design (e.g. DAC converters),
- selected topics from digital circuit designs (e.g. simple FSM).


Na wykładzie omawiane są następujące zagadnienia:
- narzędzia do projektowania układów elektronicznych (pakiet Cadence),
- wybrane zagadnienia z projektowania układów elektronicznych analog (np. wzmacniacze operacyjne, stabilność i kompensacja),
- wybrane zagadnienia z projektowania układów elektronicznych typu mixed-mode, digital (np. przetworniki DAC),
- wybrane zagadnienia z projektowania układów elektronicznych typu digital (np. prosty FSM),
- projektowanie masek technologicznych (layout) układu scalonego.

Laboratory classes:

Laboratory courses include:
- learning of how to use the Cadence package to design electronic circuits,
- DC, AC and transient simulation of simple electronic circuits,
- design of technological masks of simple electronic systems,
- execution of a complete project (schematic, simulation, layout) of the selected analogue electronic circuit (eg, operational amplifier),
- basic design of digital circuits.


Ćwiczenia laboratoryjne obejmują:
- poznanie i nauczenie się posługiwania pakietem Cadence, służącym do projektowania układów elektronicznych,
- wykonanie symulacji DC, AC oraz transient prostych układów elektronicznych,
- wykonanie masek technologicznych prostych układów elektronicznych,
- wykonanie pełnego projektu (schemat, symulacje, layout) wybranego analogowego układu elektronicznego (np. wzmacniacza operacyjnego),
- podstawy projektowania układów cyfrowych.

Project classes:
-
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 112 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 15 h
Participation in laboratory classes 30 h
Preparation for classes 28 h
Completion of a project 28 h
Realization of independently performed tasks 10 h
Examination or Final test 1 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Final grade (OK) is calculated as a weighted mean from the lab courses (L) and the exam (E).
Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z laboratorium (L) oraz egzaminu (E):
OK = 0.7 x L + 0.3 x E
To get positive final grade (OK) requires both positive components (L,E).
Uzyskanie pozytywnej oceny (OK) wymaga uzyskania wszystkich pozytywnych ocen cząstkowych (L, E).

Prerequisites and additional requirements:

Kmnowledge of basic electronic circuits.
Znajomość podstawowych układów elektronicznych na poziomie zgodnym z przedmiotem „Układy elektroniczne”

Recommended literature and teaching resources:

B. Razavi "Design of analog CMOS integrated circuits"

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

C. Abellan Beteta, S. Bugiel, R. Dasgupta, M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, C. Kane, J. Moron, K. Swientek, J. Wang, 8-channel prototype of SALT readout ASIC for Upstream Tracker in the upgraded LHCb experiment, JINST 12 (2017) C02007

S. Bugiel, R. Dasgupta, M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, M. Kopeć, J. Moroń, K. Świentek, Ultra-Low Power Fast Multi-Channel 10-Bit ADC ASIC for Readout of Particle Physics Detectors, IEEE Transactions on Nuclear Science, vol 63, no 5 pp. 2622-2631

Sz. Bugiel, R. Dasgupta, M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, M. Kuczynska, J. Moron, K. Swientek, T. Szumlak, SALT, a dedicated readout chip for high precision tracking silicon strip detectors at the LHCb Upgrade, JINST 11 (2016) C02028M

D. Przyborowski, T. Fiutowski, M. Idzik, M. Kajetanowicz, G. Korcyl, P. Salabura, J. Smyrski, P. Strzempek, K. Swientek, P. Terlecki, J. Tokarz, Development of a dedicated front-end electronics for straw tube trackers in the PANDA experiment, Journal of Instrumentation, JINST 11 P08009 2016

M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, J. Moron, K. Swientek, Development of a low power Delay-Locked Loop in two 130 nm CMOS technologies, JINST 11 (2016) C02027

Firlej, T Fiutowski, M Idzik, J Moron, K Swientek, A wide range ultra-low power Phase-Locked Loop with automatic frequency setting in 130 nm CMOS technology for data serialisation, JINST 10 (2015)P12015, 1-16

M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, S. Kulis, J. Moron, K. Swientek, A fast, ultra-low and frequency-scalable power consumption, 10-bit SAR ADC for particle physics detectors, JINST 10 (2015) P11012

M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, J. Moroń and K. Świentek, Development of scalable frequency and power Phase-Locked Loop in 130 nm CMOS technology, Journal of Instrumentation, JINST 9 C02006, February 2014

M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, J. Moroń and K. Świentek, A fast, low-power, 6-bit SAR ADC for readout of strip detectors in the LHCb Upgrade experiment, Journal of Instrumentation, JINST 9 P07006, July 2014

M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, J. Moron, K. Swientek, A fast, low-power, multichannel 6-bit ADC ASIC with data serialisation, Proceedings of Science by SISSA, PoS(TIPP2014)

D. Przyborowski, M. Idzik, Development of Low-Power Small-Area L-2L CMOS DACs for multichannel readout systems, Journal of Instrumentation, JINST 7 C01026, January 2012

J Moron, M Firlej, M Idzik, Development of low power Phase-Locked Loop (PLL) and PLL-based transceiver, Journal of Instrumentation, JINST 7 C01099, January 2012

Sz. Kulis, A. Matoga, M. Idzik, K. Świentek, T. Fiutowski, D. Przyborowski, A general purpose multichannel readout system for radiation detectors, Journal of Instrumentation, JINST 7 T01004, January 2012

M. Idzik, K. Świentek, T. Fiutowski, S. Kulis, D. Przyborowski, A 10-bit Multichannel Digitizer ASIC for Detectors in Particle Physics Experiments, IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. 59, no 2, pp. 294-302, 2012

Sz. Kulis, M. Idzik, Triggerless Readout with Time and Amplitude Reconstruction of Event Based on Deconvolution Algorithm, Acta Physica Polonica B, Proceedings Supplement, Vol. 4, No. 1 p.49-58, 2011

J. Moroń, M. Firlej, M. Idzik, Development of Fast Transceiver for Serial Data Transmission in Luminosity Detector at Future Linear Collider, Acta Physica Polonica B, Proceedings Supplement, Vol. 4, No. 1 p.41-48, 2011

M. Idzik, K. Swientek, T. Fiutowski, S. Kulis, P. Ambalathankandy, A power scalable 10-bit pipeline ADC for Luminosity Detector at ILC, JINST 6 P01004 2011

M Idzik, K Swientek, Sz. Kulis, Development of pipeline ADC for the Luminosity Detector at ILC, JINST 5 P04006 2010

D. Przyborowski, M. Idzik, A 10-bit Low-Power Small-Area High-Swing CMOS DAC, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 57, No 1, pp 292-299, 2010

M. Idzik, Sz. Kulis, D. Przyborowski, Development of front-end electronics for the luminoisty detector at ILC, Nucl. Instr. and Meth. A 608 (2009) pp.169-174

P. Gryboś, M. Idzik, P. Maj, Noise optimization of charge amplifiers with MOS input transistors operating in moderate inversion region for short peaking times, IEEE Transactions on Nuclear Science (2007) vol. 54 no. 3, 555–560

P. Grybos, M. Idzik, A. Skoczen, Design of low noise charge amplifier in sub-micron technology for fast shaping time, Analog Integr Circ S 49 (2): 107-114 Nov 2006

Additional information:

I – Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

zajęcia laboratoryjne, komputerowe, projektowe, seminaryjne:
Nieobecność na jednych zajęciach laboratoryjnych wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Nieobecność na więcej niż jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 10% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości.

Obecność na wykładzie: zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

II – Zasady zaliczania zajęć:

zajęcia laboratoryjne, komputerowe, projektowe: Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może przystąpić do poprawkowego zaliczenia.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 10% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć.