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Die Aufgabe meiner Diplomarbeit bei der Melexis (Erfurt, Deutschland) beinhaltete für einen USB-Chip ein neuartiges Konzept des analogen Low-Speed-Treiber zu finden und umzusetzen. Spezielles Problem war, mit einer low-cost-Technologie die harten Forderungen der USB-Spezifikation 1.1 des USB-Implementerforums einzuhalten.
Der TH6503 fungiert als Brücke zwischen einem Mikrocontroller und dem USB. Das USB-Protokoll ist im digitalen Kern implementiert und der Nutzer kann sich voll und ganz auf die Anwendung konzentrieren. Durch das serielle Interface werden nur wenige Pins benötigt.
Der Transceiver in diesem Chip verbindet den digitalen Kern mit der analogen Welt. Kritischster Teil dieser Analogschaltung ist der Low-Speed-Treiber. Für diesen besteht die Forderung eine spezifizierte Flankensteilheit sowie Flankenmatching einzuhalten. Von speziellen Interesse ist hierbei der Crossover-Punkt. Nach der Untersuchung verschiedener bekannter Konzepte kam eine völlig neue Idee auf, deren Umsetzung letztlich zum Ziel führte und patentiert wurde (EP1193873 A3, DE10048823C1).
Für das Layout wurden die Schaltung auf mehrere Zellen aufgeteilt, um später flexibler in deren Anordnung zu sein. Ein Teil der Zellen sind von einem professionellen Layouter, der Rest der Zellen sowie das Top-Level von mir selber layoutet worden. Das Zusammenfügen und die Topverdrahtung ging recht schnell von der Hand da in der Melexis das gleiche Layoutprogramm (Cadance Framework) wie an der Uni verwendet wurde.
Die Simulation der Schaltung mit SpektreS ergab, dass sämtliche Forderungen über alle Technologieparameter und Temperaturen eingehalten werden.
Da die Herstellung der Testchips einige Zeit benötigt, wurde die Schaltung erst nach Abschluss meiner Arbeit vermessen. Die Messergebnisse zeigen, dass das Schaltungsprinzip funktioniert (Symmetrie OK).
Full-Speed Messergebnis Low-Speed Messergebnis
Die Diplomarbeit wurde mit einem Gesamtergebnis von 1.3 (sehr gut) bewertet.
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