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Electronics for Physicists II (Digital)
Last Updated: 2026-06-01 11:33:19
Abstract
The course will start with logic and finite state machines. These concepts will be applied in practical exercises using FPGAs. Based on this knowledge we will cover the working principles of microprocessors. We will cover combined systems where a micro processor is used for the complex parts and specialized logic on the FPGA is in charge of processing time-critical signals.
Objective
The goal of this lecture is to give an overview over digital electronic design needed for timing and data acquisition systems used in physics. After this lecture you will have the knowledge to design digital systems based on FPGAs and microcontrollers.
Content
The goal of this lecture is to give an overview over digital electronic design needed for timing and data acquisition systems used in physics. After this lecture you will have the knowledge to design digital systems based on FPGAs and micro controllers. Contents: Combinational logic Binary representations of numbers, binary arithmetic Sequential logic Counters, shift registers Finite state machines Hardware description languages (mostly SystemVerilog) Field programmable gate arrays (FPGAs) Buses (parallel, serial) System-on-chip buses (APB, AXI4) Clock domain crossings Digital signal processing: The sampling theorem Z-transform, Digital filters Sampling rate conversion Frequency mixing The microprocessor (illustrated on an open-source implementation of a RISC-V microprocessor) Hardware-software co-design: FPGA for the time critical part, processor for the user interface System-on-chip (FPGA based)
Resources
Lecture Notes
The slides as well as a script will be made available on Moodle.
Literature
Recomended: Hubert Kaeslin: "Top-Down Digital VLSI Design", 2015 Elsevier Inc, DOI: 10.1016/C2013-0-09804-0 (available online through the ETH library)
General Information
- Language
- English
- Levels
- BSC , DZ , SHE , DR , MSC
- Frequency
- Yearly recurring
Examination
- Type
- ungraded semester performance
Registration & Places
- Max Places
- 60
Course Components
| Type | Title | Time & Place | Hours |
|---|---|---|---|
| lecture with exercise | Electronics for Physicists II (Digital) |
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4 h weekly |
Offered In
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Physik DZ (Detaillierte Informationen zum Ausbildungsgang auf: Bitte beachten Sie, dass sich die Lerneinheitsnummer ab dem HS24 geändert hat. Diese Änderung hat keinen Einfluss auf die bisher absolvierten Lerneinheiten und erbrachten Leistungen und wird für den jeweiligen Studienabschluss anerkannt.)
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Physik Lehrdiplom (Detaillierte Informationen zum Studiengang auf: Bitte beachten Sie, dass sich die Lerneinheitsnummer ab dem HS24 geändert hat. Diese Änderung hat keinen Einfluss auf die bisher absolvierten Lerneinheiten und erbrachten Leistungen und wird für den jeweiligen Studienabschluss anerkannt.)
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Fachwiss. Vertiefung mit pädagogischem Fokus und weitere Fachdidaktik (Im Lehrdiplom dürfen nur Kernfächer angerechnet werden, die nicht für das Bachelor- oder Master-Studium in Physik gezählt wurden oder als fachwissenschaftliche Auflagen absolviert werden mussten.)
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Wahlpflicht (Weitere Lehrangebote aus dem Bereich Erziehungswissenschaften sind unter "Studiengang: Ausbildung in Erziehungswissenschaften für Lehrdiplom und DZ" aufgeführt.)
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Doktorat Physik (Mehr Informationen unter: )
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Vertiefung Fachwissen (Achtung: Die hier angegebene Auswahl an Lehrveranstaltungen ist UNVOLLSTÄNDIG.)
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