Unknown final corrections
This commit is contained in:
parent
a0c1c76892
commit
3485c1ae1b
6 changed files with 37 additions and 32 deletions
|
@ -100,14 +100,14 @@ werden, welcher in den Eingang des TIVs fließt.
|
|||
Dies kann durch Umstellung von Gleichung \ref{eqn:thermal_voltage_noise}
|
||||
zusammen mit dem Ohm'schen Gesetzt erreicht werden.
|
||||
Hierbei ist $I_\mathrm{n,rms}$ das Stromrauschen,
|
||||
$V_\mathrm{n,rms}$ das Spannungsrauschen, $k_B$ die
|
||||
$U_\mathrm{n,rms}$ das Spannungsrauschen, $k_B$ die
|
||||
Boltzmann-Konstante, $T$ die Temperatur des widerstandes
|
||||
und $\Delta f$ die betrachtete Bandbreite.
|
||||
|
||||
\begin{eqnarray}
|
||||
I_\mathrm{n,rms} & = & \frac{U_\mathrm{n,rms}}{R} \\
|
||||
I_\mathrm{n,rms} & = & \frac{\sqrt{4k_BTR\Delta f}}{R} \\
|
||||
I_\mathrm{n,rms} & = & \sqrt{\frac{4k_BT\Delta f}{R}}\label{eqn:thermal_current_noise}
|
||||
I_\mathrm{n,rms} & = & \frac{U_\mathrm{n,rms}}{R_f} \\
|
||||
I_\mathrm{n,rms} & = & \frac{\sqrt{4k_BTR_f\Delta f}}{R_f} \\
|
||||
I_\mathrm{n,rms} & = & \sqrt{\frac{4k_BT\Delta f}{R_f}}\label{eqn:thermal_current_noise}
|
||||
\end{eqnarray}
|
||||
|
||||
Eine beispielhafte Rechnung mit einem $\SI{100}{\mega\ohm}$ Widerstand
|
||||
|
@ -151,11 +151,10 @@ Eine weitere mögliche Bauart eines Widerstandes ist die sog. Flipchip-Terminier
|
|||
Hierbei wird die Metallisierung nur auf einer Seite der Keramik, neben dem Widerstandsfilm, aufgebracht.
|
||||
Dies soll Streueffekte und Kapazitäten verringern. Das für diese Widerstandsart erstellte Modell ist
|
||||
in Abbildung \ref{fig:cst_model_1206_flipchip} dargestellt.
|
||||
|
||||
Bei der Modellierung wurde sich für beide Widerstandvarianten
|
||||
auf \cite{VishayRFreq} bezogen.
|
||||
|
||||
\begin{figure}[hb]
|
||||
\begin{figure}[ht]
|
||||
\begin{subfigure}[t]{.5\linewidth}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[width=0.9\textwidth]{entwicklung/cst_model_r1206.png}
|
||||
|
@ -180,15 +179,18 @@ Der Flipchip-Widerstand wird hierbei mit den Kontakten nach unten zeigend simuli
|
|||
werden zwei Anbringungsmöglichkeiten (Widerstandsbelag nach oben und nach unten) getestet.
|
||||
Die exakte Konfiguration der Simulation ist in Abbildung \ref{fig:cst_r_sim_setup} dargestellt.
|
||||
|
||||
\begin{figure}[hb]
|
||||
|
||||
\begin{figure}[ht]
|
||||
\centering
|
||||
\scalebox{-1}[1]{
|
||||
\includegraphics[width=0.7\textwidth]{entwicklung/cst_model_simsetup.png}
|
||||
}
|
||||
\caption[Aufbau der Simulation der parasitären Rückkoppelkapazitäten]{\label{fig:cst_r_sim_setup}Aufbau der elektrostatischen Simulation der Widerstandskapazitäten.
|
||||
Aufgebaut sind der Flipchip-Widerstand (rechts), ein regulärer 1206-Format Widerstand mit dem Kohlefilm auf der Unterseite (mittig),
|
||||
und ein 1206-Widerstand in normaler Aufbauweise mit dem Film nach oben zeigend (links). Die Widerstände sind auf einem FR4-Substrat angebracht (türkis)}
|
||||
\end{figure}
|
||||
}
|
||||
\caption[Aufbau der Simulation der parasitären Rückkoppelkapazitäten]{\label{fig:cst_r_sim_setup}Aufbau der elektrostatischen Simulation der Widerstandskapazitäten.
|
||||
Aufgebaut sind der Flipchip-Widerstand (rechts), ein regulärer 1206-Format Widerstand mit dem Kohlefilm auf der Unterseite (mittig),
|
||||
und ein 1206-Widerstand in normaler Aufbauweise mit dem Film nach oben zeigend (links). Die Widerstände sind auf einem FR4-Substrat angebracht (türkis)}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\FloatBarrier
|
||||
|
||||
In der Simulation werden die metallisierten Enden der Widerstände auf unterschiedliche
|
||||
Potentiale gelegt, um die elektrischen Felder berechnen zu können.
|
||||
|
@ -227,10 +229,10 @@ $C_f$ die parasitäre Parallelkapazität.
|
|||
Die berechneten Grenzwerte der Widerstände sind in Tabelle \ref{table:para_r_max} dargestellt.
|
||||
|
||||
\begin{eqnarray}
|
||||
f_c & = & \frac{1}{2\pi\cdot R_f \cdot C_f} \\
|
||||
f_c & = & \frac{1}{2\pi\cdot R_f \cdot C_p} \\
|
||||
\SI{30}{\kilo\hertz} & \leq & f_c \\
|
||||
\SI{30}{\kilo\hertz} & \leq & \frac{1}{2\pi\cdot R_f \cdot C_f} \\
|
||||
R_f & \leq & \frac{1}{2\pi\cdot \SI{30}{\kilo\hertz} \cdot C_f} \label{eqn:max_rf}
|
||||
\SI{30}{\kilo\hertz} & \leq & \frac{1}{2\pi\cdot R_f \cdot C_p} \\
|
||||
R_f & \leq & \frac{1}{2\pi\cdot \SI{30}{\kilo\hertz} \cdot C_p} \label{eqn:max_rf}
|
||||
\end{eqnarray}
|
||||
|
||||
\begin{table}[hb]
|
||||
|
@ -573,11 +575,11 @@ Dies bedeutet, dass bei Auswahl eines geeigneten Einzelwiderstandes eine beliebi
|
|||
Gesamtimpedanz bei gleicher Bandbreite erreichbar ist.
|
||||
|
||||
\begin{eqnarray}
|
||||
R_\mathrm{tot} & = & R\cdot n \label{eqn:series_r_rc_rsum}\\
|
||||
R_\mathrm{tot} & = & n\cdot R \label{eqn:series_r_rc_rsum}\\
|
||||
C_\mathrm{tot} & = & \frac{C}{n} \label{eqn:series_r_rc_csum}\\
|
||||
f_\mathrm{c,tot} & = & \frac{1}{2\pi\cdot R_\mathrm{tot}\cdot C_{tot}} \\
|
||||
f_\mathrm{c,tot} & = & \frac{1}{2\pi\cdot Rn \cdot \frac{C}{n}} \\
|
||||
f_\mathrm{c,tot} & = & \frac{1}{2\pi\cdot R\cdot C}\label{eqn:r_series_frequency}
|
||||
f_\mathrm{3 db,tot} & = & \frac{1}{2\pi\cdot R_\mathrm{tot}\cdot C_{tot}} \\
|
||||
f_\mathrm{3 db,tot} & = & \frac{1}{2\pi\cdot nR \cdot \frac{C}{n}} \\
|
||||
f_\mathrm{3 db,tot} & = & \frac{1}{2\pi\cdot R\cdot C}\label{eqn:r_series_frequency}
|
||||
\end{eqnarray}
|
||||
|
||||
|
||||
|
@ -848,7 +850,7 @@ Hierfür werden zwei Möglichkeiten erprobt:
|
|||
Verstärker, nicht als TIV, ausgelegt werden können.
|
||||
|
||||
Nachteilhaft ist, dass die Fehler der OpAmps, vor allem
|
||||
die Eingangs-Offset-Spannung, zusammen addiert werden, und
|
||||
der Eingangs-Offset, zusammen addiert werden, und
|
||||
somit die Präzision verringern.
|
||||
|
||||
\item[b)] \textbf{Eine Komposit-Schaltung von OpAmps:}
|
||||
|
@ -892,7 +894,8 @@ Die Arbeitsweise dieser Verschaltung ist wie folgt:
|
|||
\item Der Ausgang von U2 wird über den Rückkoppelwiderstand an den TIV Ausgang angelegt.
|
||||
Hierdurch wird die Verstärkerschleife geschlossen.
|
||||
\item U1 regelt nun seinen eigenen Ausgang so, dass der Ausgang von U2 die
|
||||
Eingangsspannung ausgleicht. Da U2 eine festgelegte Verstärkung besitzt,
|
||||
Eingangsspannung ausgleicht.\\
|
||||
Da U2 eine festgelegte Verstärkung besitzt,
|
||||
übernimmt U1 zwangsweise die verbliebene Verstärkung, d.~h. $R_f / A_\mathrm{U2}$.
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
|
@ -966,7 +969,7 @@ Am Eingang des TIVs interagiert dieses Rauschen mit der parasitären Eingangskap
|
|||
somit als zusätzliches Stromrauschen, entsprechend der Formel $I = U \cdot 2\pi f \cdot C$.
|
||||
Dieses Rauschen steigt somit sowohl mit größerer Eingangskapazität, als auch mit der Frequenz.
|
||||
|
||||
Mithilfe einer LTSpice-Simulation wird dieses Rauschverhalten genauer charakterisiert.
|
||||
Mithilfe einer LTSpice-Simulation wird dieses Rauschverhalten genauer charakterisiert.\\
|
||||
Hierbei wird die in Abbildung \ref{fig:opamp_vin_noise_schematic} dargestellte Schaltung verwendet.
|
||||
Als OpAmp wird dabei der LTC6268-10 gewählt.
|
||||
Dieser OpAmp eignet sich durch sein hohes GBWP und geringe Leckströme gut
|
||||
|
|
Loading…
Add table
Add a link
Reference in a new issue