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David Bailey 2024-09-11 10:14:26 +02:00
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TeX/Kapitel/Auslegung/Schaltungsdesign.tex
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@ -70,7 +70,7 @@ Es wird somit für diese Schaltung der LTC6268-10 gewählt.
In diesem Unterkapitel wird die konkrete Schaltung des TIVs erstellt.
Der Grundlegende Aufbau eines TIV-Schaltkreises wurde bereits in Kapitel
Der grundlegende Aufbau eines TIV-Schaltkreises wurde bereits in Kapitel
\ref{chap:basics_tia} beschrieben. Da der LTC6268-10 ein ausreichendes
GBWP von $\SI{4}{\giga\hertz}$ hat, ist entsprechend Kapitel
\ref{chap:effects_opamp} keine komposite Schaltung notwendig.
@ -87,7 +87,7 @@ Kapazitäten zu vermindern.
Da die konkreten Werte der parasitären Effekte nicht bekannt sind
und in der Realität mit hoher Wahrscheinlichkeit größer sind als in
der Simulation (durch z.B. andere Komponenten in der Nähe, welche kapazitiv
der Simulation (durchz.~B. andere Komponenten in der Nähe, welche kapazitiv
mit der Schaltung verkoppelt sind), erfolgt die Auswahl der konkreten Werte
für die Widerstände dieser Schaltung experimentell.
@ -114,7 +114,7 @@ passt zudem einige Abstandsregeln des Platinendesign an.
Bei der Auslegung der physikalischen Schaltung werden zusätzliche Einflüsse
in Betracht gezogen, welche nicht direkt auf dem Schaltplan abbildbar sind.
So ist z.B. eine vorsichtige Auslegung der Leitungen des Eingangskanals
So istz.~B. eine vorsichtige Auslegung der Leitungen des Eingangskanals
notwendig; diese müssen möglichst wenig Fläche einnehmen um Kapazitäten zu
verringern. Aus dem gleichen Grund werden Kupferflächen reduziert und
als Muster anstatt als ausgefüllte Flächen ausgeführt.
@ -164,10 +164,10 @@ ersetzt, um keine zusätzliche Erdkapazität in den hochimpedanten Pfad einzukop
\FloatBarrier
\subsection{Unterstützende Schaltungen}
In den folgenden Paragraphen werden weitere unterstützende Schaltungen
In den folgenden Absätzen werden weitere unterstützende Schaltungen
beschrieben, welche für die korrekte Funktionsweise des TIV nötig sind,
jedoch selbst nicht kritisch für die Charakteristik des TIVs sind, da
sie ohne große Anforderungen an Präzision o.ä. erstellt werden können.
sie ohne große Anforderungen an Präzision o.~ä. erstellt werden können.
Dieser Schaltungselemente werden somit kurz und der Vollständigkeit
halber beschrieben.
@ -190,7 +190,7 @@ Diese Filter werden an den Ausgang des TIV angeschlossen.
Für diese Anwendung wird ein sog. Butterworth-Filter mit zwei Stufen gewählt. Dieser
Filter bietet einen flachen Frequenzgang mit steilem Abfall von -80dB/Dekade ab der
Grenzfrequenz.
Er besteht aus zwei in Reihe geschalteten OpAmps in aktiver Filter-Konfiguration, und
Er besteht aus zwei in Reihe geschalteten OpAmps in aktiver Filter-Konfiguration und
kann somit mit leicht erhältlichen Dual-Package OpAmps erstellt werden.
Für diesen Filter wird der generische {\em TL072} gewählt.
Für die genaue
@ -213,13 +213,15 @@ von 20dB gedämpft.
\begin{figure}[ht]
\centering
\includegraphics[width=0.8\linewidth]{Auslegung/filter_stage.png}
\caption{\label{fig:filter_stage_design}Schaltkreis der berechneten Filter-Stufe nach \cite{ADFilterDesign}}
\caption[Schaltkreis der Filter-Stufe]{
\label{fig:filter_stage_design}Schaltkreis der berechneten Filter-Stufe nach \cite{ADFilterDesign}}
\end{figure}
\begin{figure}[hp]
\centering
\includegraphics[width=0.8\linewidth]{Auslegung/filter_stage_bandwidth.png}
\caption{\label{fig:filter_stage_bandwidth}Bandbreite der berechneten Filter-Stufe nach \cite{ADFilterDesign}}
\caption[Bandbreite der berechneten Filter-Stufe]{
\label{fig:filter_stage_bandwidth}Bandbreite der berechneten Filter-Stufe nach \cite{ADFilterDesign}}
\end{figure}
\FloatBarrier
@ -248,7 +250,7 @@ Diese Stufe ist in Abbildung \ref{fig:design_output_driver} dargestellt.
\label{chap:power_supply_design}
Für die korrekte Operation des TIV müssen die für die Verstärker benötigten Spannungen
bereitgestellt werden. Hierbei ist eine hohe Qualität, d.h. ein stabiles Spannungsniveau auch
bereitgestellt werden. Hierbei ist eine hohe Qualität, d.~h. ein stabiles Spannungsniveau auch
unter Last sowie ein möglichst geringes Rauschen der Versorgung notwendig. Zudem ist
eine differentielle Spannungsversorgung notwendig.
@ -258,7 +260,7 @@ Um all dies zu erreichen, wird die Spannungsversorgung aus zwei Stufen aufgebaut
\item Ein isolierender DC/DC Wandler mit dualem Ausgang, der {\em TDN 3-2423}, liefert
$\SI{\pm 15}{\volt}$ Spannung mit einem weiten Eingangsspannungsbereich.
Durch die Isolation können sog. Ground-Loops,
d.h. Schleifen aus Erdverbindungen, vermieden werden. Diese können als Antennen
d.~h. Schleifen aus Erdverbindungen, vermieden werden. Diese können als Antennen
fungieren und somit zusätzliches Rauschen einfangen. Eine Isolation verhindert dies
effektiv. Der duale Spannungsausgang des Wandlers vereinfacht zudem die Versorgung
der Verstärker. Von Nachteil ist ein recht hoher Rauschanteil am Ausgang des Wandlers.
@ -329,7 +331,7 @@ mechanische Verbindungen zur Operation des Schaltkreises untergebracht:
\begin{itemize}
\item Vier M3-Schraublöcher werden an den Enden der Platine zur mechanischen
Befestigung bereit gestellt.
Befestigung bereitgestellt.
\item Ein 2-Pin PSK-Stecker dient zur Stromversorgung
\item Mehrere diverse PSK-Stecker sowie Testpads werden entlang der Schaltung
platziert, um Spannungen sowie Signale überprüfen zu können. Dies