Energieeffiziente integrierte Schaltungen zur Takt- und Datenrückgewinnung und Synchronisation für Ethernet-Echtzeitkommunikation

Im Rahmen dieser Dissertation wird die Entwicklung eines vollständigen 100BASE-TX-PHY-Schaltkreis vorgestellt. Dieser Schaltkreis soll u. a. für die Synchronisation von Mehrantriebssystemen eingesetzt werden. Dazu werden spezielle Synchronisationsalgorithmen und -schaltungen für den PHY-Schaltkreis entworfen, die eine Synchronisation einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit einer Genauigkeit von 1 ns ermöglichen. Dies stellt eine massive Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik (8 ns) dar. Die PHY-Schaltung soll in einen Motorcontrollerschaltkreis integriert werden und darf deshalb nur sehr wenig Energie verbrauchen. Der Leistungsbedarf der PHY-Schaltung beträgt nur 80 mW, was ebenfalls eine erhebliche Verbesserung gegenüber aktuellen Implementierungen (ca. 180 mW) bedeutet. Dieser geringe Verbrauch wird durch gezielte Optimierungen der Front-End-Schaltungen vor allem des Leitungstreibers im Sender und des Equalizers im Empfänger des 100BASE-TX-Schaltkreises erreicht. Die Verifikation erfolgt durch Simulationen und Messungen. Die Datenübertragung über ein Kabel mit einer Länge von bis zu 120 m wird erfolgreich anhand von Messungen demonstriert.