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@ -87,9 +87,14 @@ Als erster Ansatz wird von einem Dickfilm-Widerstand im Gehäuseformat ``1206''
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Diese Größe bietet eine angemessene Auswahl von Widerstandswerten in der Größenordnung eines TIV-Rückkoppelwiderstandes an,
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und ist leicht erhältlich. Somit ist dies ein guter Kanditat für den im späteren Design verwendeten Widerstand.
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Diese Art von Widerstand besteht aus einem Keramik-Kern mit zwei metallisierten Anschlüssen an den Enden und einem Kohle-Film, welcher
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den eigentlichen elektrischen Widerstand bildet. Das in CST erstellte Modell diesen ist in Abbildung \ref{fig:cst_model_1206} dargestellt.
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den eigentlichen elektrischen Widerstand bildet. Das in CST erstellte Modell diesen ist in Abbildung \ref{fig:cst_model_1206} dargestellt.
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\begin{figure}[h]
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Eine weitere mögliche Bauart eines Widerstandes ist die sog. Flipchip-Terminierung.
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Hierbei wird die Metallisierung nur auf einer Seite der Keramik, neben dem Widerstandsfilm, aufgebracht.
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Dies soll Streueffekte und Kapazitäten verringern. Das für diese Widerstandsart erstellte Modell ist
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in Abbildung \ref{fig:cst_model_1206_flipchip} dargestellt.
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\begin{figure}[hb]
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\begin{subfigure}[t]{.5\linewidth}
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\centering
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\includegraphics[width=0.9\textwidth]{entwicklung/cst_model_r1206.png}
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@ -103,12 +108,6 @@ den eigentlichen elektrischen Widerstand bildet. Das in CST erstellte Modell die
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\caption[Simulationsmodelle der Widerstände in CST]{Die in CST Studio Suite 2021 erstellten Widerstandsmodelle.
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Zu sehen ist die Keramik in weiß, die Metallkontakte in Braun, und der Kohlefilm in Dunkellila}
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\end{figure}
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Eine weitere mögliche Bauart eines Widerstandes ist die sog. Flipchip-Terminierung.
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Hierbei wird die Metallisierung nur auf einer Seite der Keramik, neben dem Widerstandsfilm, aufgebracht.
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Dies soll Streueffekte und Kapazitäten verringern. Das für diese Widerstandsart erstellte Modell ist
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in Abbildung \ref{fig:cst_model_1206_flipchip} dargestellt.
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Mithilfe dieser Modelle werden nun die kapazitiven Kopplungen bestimmt.
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Hierfür wird der ``Electrostatic Solver'' genutzt, welcher die elektrischen Felder im statischen Zustand,
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@ -116,8 +115,9 @@ sowie die kapazitive Kopplung von Potentialflächen, berechnet. Die Widerstände
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Dies entspricht dem Platinenmaterial einer reellen Platine, welches durch sein Dielektrikum auch Einfluss auf die Kapazitäten hat.
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Der Flipchip-Widerstand wird hierbei mit den Kontakten nach unten zeigend simuliert. Bei dem Standard-1206 Gehäuse
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werden zwei Anbringungsmöglichkeiten (Widerstandsbelag nach oben und nach unten) getestet.
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Die exakte Konfiguration der Simulation ist in Abbildung \ref{fig:cst_r_sim_setup} dargestellt.
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\begin{figure}[h]
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\begin{figure}[hb]
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\centering
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\scalebox{-1}[1]{
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\includegraphics[width=0.7\textwidth]{entwicklung/cst_model_simsetup.png}
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@ -133,7 +133,15 @@ Hierbei wird $\pm\SI{0.5}{\volt}$ gewählt, um ein Gesamtpotential von $\SI{1}{\
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die Auswahl der Potentialwerte auf die von CST berechnete Kapazität keinen Einfluss nimmt, und lediglich zur
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Visualisierung dient.
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\begin{table}[h]
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Die Ergebnisste sind in Tabelle \ref{table:para_r_cf} dargestellt. Deutlich zu erkennen ist eine
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Verringerung der parasitären Kapazität bei der Flipchip-Technologie. Die Anbringung des Standard-1206
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Widerstandes hat nur eine kleine Auswirkung auf die Kapazität, wobei die normale Anbringung (Film obig)
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etwas besser scheint. Zusätzlich wurde die Kapazität in das Vakuum bzw. Erde berechnet.
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Dies beeinflusst nicht direkt die Übertragungsfunktion des Widerstandes, trägt jedoch zu z.B.
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der Eingangskapazität bei. Zudem scheint es keine großen Unterschiede bei der Anbringung des
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1206-Widerstandes zu geben, wofür im Folgenden nur noch die Standard-Anbringung betrachtet wird.
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\begin{table}[hb]
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\centering
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\caption{\label{table:para_r_cf}Ergebnisse der Kapazitätsberechnung}
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\begin{tabular}{ |l|r|r| }
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@ -147,14 +155,6 @@ Visualisierung dient.
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\end{tabular}
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\end{table}
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Die Ergebnisste sind in Tabelle \ref{table:para_r_cf} dargestellt. Deutlich zu erkennen ist eine
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Verringerung der parasitären Kapazität bei der Flipchip-Technologie. Die Anbringung des Standard-1206
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Widerstandes hat nur eine kleine Auswirkung auf die Kapazität, wobei die normale Anbringung (Film obig)
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etwas besser scheint. Zusätzlich wurde die Kapazität in das Vakuum bzw. Erde berechnet.
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Dies beeinflusst nicht direkt die Übertragungsfunktion des Widerstandes, trägt jedoch zu z.B.
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der Eingangskapazität bei. Zudem scheint es keine großen Unterschiede bei der Anbringung des
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1206-Widerstandes zu geben, wofür im Folgenden nur noch die Standard-Anbringung betrachtet wird.
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Mithilfe der ersten Kapazitätswerte und der in Kapitel \ref{chap:tia_design_goals} bestimmten Bandbreite
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lässt sich nun ein oberer Grenzwert des Rückkoppelwiderstandes berechnen.
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Dies ergibt aus der Gleichung der Grenzfrequenz eines RC-Filters, beschrieben in Gleichung \ref{eqn:max_rf}.
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@ -167,7 +167,7 @@ Die berechneten Grenzwerte der Widerstände sind in Tabelle \ref{table:para_r_ma
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R_f & \leq & 2\pi\cdot \left(\SI{30}{\kilo\hertz}\cdot C_f\right)^{-1}\label{eqn:max_rf}
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\end{eqnarray}
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\begin{table}[h]
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\begin{table}[hb]
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\centering
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\caption{\label{table:para_r_max}Obere Grenzwerte der Widerstandsauswahl}
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\begin{tabular}{ |l|r| }
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@ -202,28 +202,28 @@ nützlich.\todo{Rewrite this more understandably}
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\centering
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\begin{subfigure}[b]{1\linewidth}
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\centering
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||||
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/potential_all.png}
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\includegraphics[width=0.7\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/potential_all.png}
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||||
\subcaption{\label{fig:cst_estatic_potential_all}Potentialfeld der Widerstände aus oberer Ansicht}
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\end{subfigure}
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\vspace{2pt}
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\hspace{0.1\linewidth}%
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\begin{subfigure}[t]{.25\linewidth}
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||||
\hspace{0.15\linewidth}%
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\begin{subfigure}[t]{.22\linewidth}
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\centering
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\includegraphics[width=1\textwidth,trim={0 0 0 0.8cm},clip]{entwicklung/cst_estatic/potential_3t_t}
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\subcaption{Potential innerhalb des nach oben zeigenden 1206 Widerstandes}
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\end{subfigure}\hfill%
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\begin{subfigure}[t]{.25\linewidth}
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||||
\begin{subfigure}[t]{.22\linewidth}
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\centering
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||||
\includegraphics[width=1\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/potential_3t_b}
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||||
\subcaption{Potential innerhalb des herunterzeigenden 1206 Widerstandes}
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||||
\end{subfigure}\hfill%
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||||
\begin{subfigure}[t]{.25\linewidth}
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||||
\begin{subfigure}[t]{.22\linewidth}
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\centering
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||||
\includegraphics[width=1\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/potential_flip}
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||||
\subcaption{Potential innerhalb des Flipchip}
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\end{subfigure}\hspace{0.1\linewidth}
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||||
\end{subfigure}\hspace{0.15\linewidth}
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\caption{\label{fig:cst_r_potentials}Potentialfelder der elektrostatischen Simulation
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der Widerstände, verschiedene Ansichten. Deutlich zu erkennen
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@ -237,28 +237,28 @@ nützlich.\todo{Rewrite this more understandably}
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\centering
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\begin{subfigure}[b]{1\linewidth}
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\centering
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||||
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/d_all}
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||||
\includegraphics[width=0.7\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/d_all}
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||||
\subcaption{\label{fig:cst_estatic_d_all}D-Feld der Widerstände von oberer Ansicht}
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||||
\end{subfigure}
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\vspace{2pt}
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\hspace{0.1\linewidth}%
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||||
\begin{subfigure}[t]{.25\linewidth}
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\hspace{0.15\linewidth}%
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\begin{subfigure}[t]{.22\linewidth}
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\centering
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\includegraphics[width=1\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/d_3t_t}
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||||
\subcaption{Schnittfläche des D-Feldes in der Mitte des nach oben zeigenden 1206 Widerstandes}
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||||
\end{subfigure}\hfill%
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||||
\begin{subfigure}[t]{.25\linewidth}
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||||
\begin{subfigure}[t]{.22\linewidth}
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\centering
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||||
\includegraphics[width=1\textwidth,clip,trim={0 0.4cm 0 0.4cm}]{entwicklung/cst_estatic/d_3t_b}
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||||
\subcaption{Schnittfläche des D-Feldes in der Mitte des herunterzeigenden 1206}
|
||||
\end{subfigure}\hfill%
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||||
\begin{subfigure}[t]{.25\linewidth}
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||||
\begin{subfigure}[t]{.22\linewidth}
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||||
\centering
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||||
\includegraphics[width=1\textwidth,clip,trim={0cm 0.4cm 0cm 0.4cm}]{entwicklung/cst_estatic/d_flip}
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||||
\subcaption{\label{fig:cst_d_flipchip}Schnittfläche des D-Feldes in der Mitte des Flipchip}
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||||
\end{subfigure}\hspace{0.1\linewidth}
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||||
\end{subfigure}\hspace{0.15\linewidth}
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\caption[D-Felder der Widerstandssimulationen]{\label{fig:cst_r_ds}
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D-Feldstärken der elektrostatischen Simulation in verschiedenen Ansichten.
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@ -274,14 +274,13 @@ Bei den Standardwiderständen liegt eine homogene Ausbreitung des D-Feldes in de
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Die D-Feld-Intensität innerhalb des PCB-Materials ist bei allen drei Widerständen gleich, und scheint ebenfalls
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einen großen Einfluss auf die Kapazität zu besitzen.
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CST erlaubt die Berechnung des Feldflusses durch eine gegebene Fläche, welches dem
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Flächenintegral der Gleichung \ref{eqn:integral_d} entspricht.
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Somit können die Ladungsanteile berechnet werden, welche durch das D-Feld verursacht werden.
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Abbildung \ref{fig:d_field_probe_all} zeigt die Flächen, welche zum integrieren verwendet wurden.
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Die entsprechenden Ergebnisse der Integration sind in Tabelle \ref{table:d_field_integration} dargestellt.
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\begin{figure}[h]
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\begin{figure}[ht]
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\begin{subfigure}[t]{.5\linewidth}
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\centering
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\includegraphics[width=0.9\textwidth]{entwicklung/cst_estatic/d_probe_fc.png}
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@ -296,11 +295,7 @@ Die entsprechenden Ergebnisse der Integration sind in Tabelle \ref{table:d_field
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Berechnung des D-Feld-Durchflusses}
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\end{figure}
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Angemerkt werden muss hierbei, dass die Simulation auch die Kapazität in das Vakuum simuliert.
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Die somit berechneten Ladungen entsprechen nicht nur der Parallel-, sondern auch der Erdkapazität.
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Dies erklärt die leichten Diskrepanzen der berechneten Kapazität und der berechneten Feldstärken.
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Aus diesem Grund können die berechneten Feldstärken nur als Richtlinie für die Verteilung der Felder genutzt werden.
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\FloatBarrier
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\begin{table}[h]
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\centering
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@ -315,10 +310,16 @@ Aus diesem Grund können die berechneten Feldstärken nur als Richtlinie für di
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\end{tabular}
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\end{table}
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Angemerkt werden muss hierbei, dass die Simulation auch die Kapazität in das Vakuum simuliert.
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||||
Die somit berechneten Ladungen entsprechen nicht nur der Parallel-, sondern auch der Erdkapazität.
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||||
Dies erklärt die leichten Diskrepanzen der berechneten Kapazität und der berechneten Feldstärken.
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||||
Aus diesem Grund können die berechneten Feldstärken nur als Richtlinie für die Verteilung der Felder genutzt werden.
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Zu sehen ist, dass sich ein erheblicher Anteil des Feldes, circa 50\%, durch das Material des PCBs bewegt. Dies
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trifft auf sowohl den Standard-Widerstand als auch den Flipchip zu.
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\FloatBarrier
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\subsubsection{Mitigation der Parallelkapazität}
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\label{chap:r_para_mitigations}
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Im Folgenden wird untersucht, ob durch eine bestimmte Platzierung von Elektroden im PCB-Material
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@ -367,7 +368,17 @@ relevant für die Bandbreite, da die Schirmelektrode auf das Potential des anlie
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jedoch z.~B. die Eingangskapazität erhöhen. Sie werden im Folgenden als $C_\mathrm{r,s}$ bezeichnet.
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Ebenso ist die Kapazität zwischen den Schirmelektroden nicht relevant, da diese separat getrieben werden und nicht hochohmig sind.
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\begin{table}[h]
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Tabelle \ref{table:shielding_capacitances} zeigt, dass die nun berechneten gesamten
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Parallelkapazitäten ($C_\mathrm{r,p} + C_\mathrm{r,sp}$) wesentlich
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geringer sind als diejenigen ohne Abschirmung. Dies wird ebenfalls durch eine erneute Ladungsberechnung
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mit der in \ref{fig:d_field_probe_all} aufgezeigten Integrationsflächen bestätigt, dessen Ergebnisse in
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Tabelle \ref{table:shielding_charges} dargestellt sind.
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Sowohl die vom Kern als auch die im PCB Verursachten Ladungen wurden verringert, was darauf schließen
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lässt dass die Abschirmungselektroden einen größeren Einfluss haben als erwartet.
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Abbildung \ref{fig:shielding_d_field} zeigt die Schnittbilder der D-Felder mit Abschirmungselektroden auf.
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\begin{table}[hbp]
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\centering
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\caption{\label{table:shielding_capacitances}Parasitäre Kapazitäten mit Abschirmungselektroden}
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\begin{tabular}{ |c|c|c|c|c| }
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@ -381,7 +392,7 @@ Ebenso ist die Kapazität zwischen den Schirmelektroden nicht relevant, da diese
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\end{table}
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\begin{table}[h]
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\begin{table}[htp]
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\centering
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||||
\caption{\label{table:shielding_charges}Ergebnisse der Feldintegration mit Abschrimung bei $\SI{1}{\volt}$ Potential}
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\begin{tabular}{ |c|r|r| }
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@ -394,16 +405,7 @@ Ebenso ist die Kapazität zwischen den Schirmelektroden nicht relevant, da diese
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\end{tabular}
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\end{table}
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||||
Tabelle \ref{table:shielding_capacitances} zeigt, dass die nun berechneten gesamten
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Parallelkapazitäten ($C_\mathrm{r,p} + C_\mathrm{r,sp}$) wesentlich
|
||||
geringer sind als diejenigen ohne Abschirmung. Dies wird ebenfalls durch eine erneute Ladungsberechnung
|
||||
mit der in \ref{fig:d_field_probe_all} aufgezeigten Integrationsflächen bestätigt, dessen Ergebnisse in
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||||
Tabelle \ref{table:shielding_charges} dargestellt sind.
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||||
Sowohl die vom Kern als auch die im PCB Verursachten Ladungen wurden verringert, was darauf schließen
|
||||
lässt dass die Abschirmungselektroden einen größeren Einfluss haben als erwartet.
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||||
Abbildung \ref{fig:shielding_d_field} zeigt die Schnittbilder der D-Felder mit Abschirmungselektroden auf.
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\begin{figure}[h]
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\begin{figure}[htp]
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\begin{subfigure}[t]{.5\linewidth}
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\centering
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\includegraphics[clip,trim={0 0 0 0},width=0.9\linewidth]{entwicklung/cst_estatic_shld/d_3t_t.png}
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@ -420,6 +422,8 @@ Abbildung \ref{fig:shielding_d_field} zeigt die Schnittbilder der D-Felder mit A
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weg auf die Abschirmungen hin.}
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\end{figure}
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\FloatBarrier
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Die Abschirmungselektroden sind somit in der Lage, die parasitäre Parallelkapazität des Widerstandes deutlich
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zu verringern. Hierdurch jedoch entstehen größere Kapazitäten zu den jeweiligen Schirmungselektroden, welche somit
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auf das gleiche Potential wie den entsprechenden Widerstandskontakt getrieben werden müssen, um negative Effekte auf die
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@ -427,7 +431,7 @@ Bandbreite zu vermeiden.
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Mit der verringerten Parallelkapazität lassen sich somit größere Widerstände verwenden. Die erneut berechneten
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||||
Grenzwerte sind in Tabelle \ref{table:para_rshield_max} aufgelistet.
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\begin{table}[h]
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\begin{table}[hb]
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\centering
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||||
\caption{\label{table:para_rshield_max}Obere Grenzwerte der Widerstandsauswahl mit Abschrimung}
|
||||
\begin{tabular}{ |c|r| }
|
||||
|
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@ -482,7 +486,7 @@ Kapazitäten zur Erde hin.
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|||
Analyse des Effektes der parasitären Kapazitäten auf eine Widerstands-Serienschaltung.}
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||||
\end{figure}
|
||||
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||||
\begin{figure}[hb!]
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||||
\begin{figure}[htb!]
|
||||
\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.8]{datavis/Parasitics/Rf_series_noshield.png}
|
||||
\caption[Ergebnisse der Simulation des
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@ -497,6 +501,7 @@ parasitären Kapazitäten, welche auf eine Instabilität der Schaltung hinweisen
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Kapazität zur Erde ist somit notwendig zum Erhalt der Stabilität bei Nutzung einer Reihenschaltung
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von Widerständen.
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\FloatBarrier
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Hierfür können die im vorherigen Teil beschriebenen Abschirmungselektroden genutzt werden.
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Werden diese Elektroden über einen Widerstandsteiler auf die gleichen Potentiale wie die hochimpedanten
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@ -508,7 +513,8 @@ Kapazität auf. Deutlich zu erkennen ist eine wesentlich flachere Bandbreite bei
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Abschirmkapazität, und eine Verminderung bis hin zur kompletten Vermeidung einer Überhöhung.
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Es ist zu vermuten dass eine zu hohe Abschirmkapazität auch Rauschen in die Schaltung mit
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ein bringt, weshalb die Kapazität der Schirmung passend ausgelegt werden muss. Dies ist
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jedoch in einer Simulation schwer zu erreichen.
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jedoch in einer Simulation schwer zu belegen, da die parasitären Rauscheffekte
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einer realen Schaltung nicht einfach zu simulieren sind.
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\begin{figure}[hbt!]
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@ -531,6 +537,7 @@ jedoch in einer Simulation schwer zu erreichen.
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|||
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||||
|
||||
\FloatBarrier
|
||||
\newpage
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||||
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||||
\subsection{Effekte des OpAmp}
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\label{chap:effects_opamp}
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@ -578,7 +585,7 @@ bis $\SI{1}{\mega\hertz}$ varriiert und die Ausgangsamplitude vermessen.
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|||
Verschiedene Kurven bei verändertem GBWP werden aufgezeichnet.
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||||
Abbildung \ref{fig:opamp_gbwp_results} zeigt die Ergebnisse dieser Simulation auf.
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\begin{figure}[hb]
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||||
\begin{figure}[ht]
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||||
\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.8]{datavis/DesignEstimate/OpAmp_GBWP_Sweep.png}
|
||||
\caption[Darstellung der Auswirkung eines variierten OpAmp GBWP
|
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@ -607,7 +614,7 @@ $\SI{316.22}{\mega\hertz}$ zu sehen ist, ist durch die Resonanz zu erklären.
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|||
Diese zieht die Transferfunktion nach oben und verschärft den Abfall, wodurch die -3dB-Frequenz
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||||
nach oben gezogen wird.
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||||
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||||
\begin{table}[hb]
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||||
\begin{table}[ht]
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||||
\centering
|
||||
\caption{\label{table:opamp_gbwp_results}Aus der Simulation bestimmte Bandbreiten der OpAmps bei variiertem GBWP}
|
||||
\begin{tabular}{ |r|r|r| }
|
||||
|
|
@ -627,6 +634,8 @@ nach oben gezogen wird.
|
|||
\end{tabular}
|
||||
\end{table}
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||||
|
||||
\FloatBarrier
|
||||
|
||||
Zur Erfassung der benötigten offenen Verstärkung des OpAmp wird die LTSpice Simulation aus
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||||
Abbildung \ref{fig:opamp_gbwp_circuit} erneut genutzt. Nun wird jedoch nicht das GBWP des OpAmp
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||||
variiert, sondern die offene Verstärkung. Abbildung \ref{fig:opamp_aol_sweep_2}
|
||||
|
|
@ -635,7 +644,9 @@ zeigt die Simulationsergebnisse auf.
|
|||
\begin{figure}[hb]
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.8]{datavis/Parasitics/SingleStage_Aol_Sweep.png}
|
||||
\caption{\label{fig:opamp_aol_sweep_2}Darstellung des Einflusses der offenen Verstärkung
|
||||
\caption[Darstellung des Einflusses der offenen Verstärkung
|
||||
eines OpAmp]{
|
||||
\label{fig:opamp_aol_sweep_2}Darstellung des Einflusses der offenen Verstärkung
|
||||
eines OpAmp auf die Übertragungsfunktion eines TIVs. Deutlich zu erkennen ist der
|
||||
Einbruch der Bandbreite bei zu geringer Verstärkung. Es ist jedoch keine Instabilität
|
||||
zu erkennen.}
|
||||
|
|
@ -650,14 +661,12 @@ Ungleich des GBWP ist so eine Begrenzung der Bandbreite durch eine zu kleine off
|
|||
Verstärkung nicht detrimental für die Stabilität der Schaltung. Lediglich die Bandbreite
|
||||
selbst muss beachtet werden.
|
||||
|
||||
\FloatBarrier
|
||||
|
||||
Um sicher zu stellen dass die Stabilität der Schaltung auch bei variierenden parasitären Effekten gegeben ist,
|
||||
werden Simulationen mit variablem C1 und Cin (siehe Abbildung \ref{fig:opamp_gbwp_circuit}) durchgeführt.
|
||||
Die Ergebnisse hiervon sind in Abbildungen \ref{fig:opamp_gbwp_variation_result_1} und
|
||||
\ref{fig:opamp_gbwp_variation_result_2} dargestellt.
|
||||
|
||||
\begin{figure}[hb]
|
||||
\begin{figure}[htb]
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.8]{datavis/Parasitics/SingleStage_Cin_Sweep.png}
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\caption[Ergebnisse der Simulation eines idealen
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@ -670,7 +679,7 @@ Die Ergebnisse hiervon sind in Abbildungen \ref{fig:opamp_gbwp_variation_result_
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}
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\end{figure}
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\begin{figure}[hb]
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\begin{figure}[ht]
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\centering
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\includegraphics[scale=0.8]{datavis/Parasitics/SingleStage_Cfp_Sweep.png}
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\caption[Ergebnisse der Simulation eines idealen
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@ -688,8 +697,6 @@ die Bandbreite verringert und die Stabilität negativ beeinflusst.
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Bei der Schaltungsauslegung muss somit genügend Marge bei der GBWP-Auswahl gelassen werden, um bei höher als
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erwartetem $C_\mathrm{in}$ stabil zu bleiben.
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\FloatBarrier
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Zusammengefasst ist die OpAmp-Bandbreite ein wichtiger Faktor der Schaltung.
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Ein zu klein gewähltes GBWP begrenzt sowohl die Bandbreite des Schaltkreises, und kann zudem zu
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Instabilitäten führen. Eine zu klein gewählte offene Verstärkung kann ebenfalls zur Begrenzung
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@ -698,8 +705,6 @@ Aus den Simulationen wird geschlossen dass ein Mindest-GBWP von $\SI{1}{\giga\he
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notwendig ist, um stabil zu bleiben und die Bandbreite zu erhalten, wobei ein größeres GBWP vorteilhaft erscheint.
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Eine minimale offene Verstärkung von circa 10 000 ist notwendig, um die Bandbreite nicht zu beeinflussen.
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\FloatBarrier
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\subsubsection{Verbesserung der OpAmp Bandbreite}
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Wie im vorherigen Kapitel beschrieben ist eine höhere Bandbreite des OpAmp notwendig,
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@ -741,6 +746,14 @@ Hierfür werden zwei Möglichkeiten hinzu gezogen:
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dargestellt.
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\end{itemize}
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\begin{figure}[hb]
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\centering
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\includegraphics[scale=0.2]{grundlagen/CascadeOpAmp.drawio.png}
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\caption[Beispielhafte Schaltungen zur Erhöhung
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des OpAmp GBWP.]{\label{fig:opamp_gbwp_increase_schematics}Beispielhafte Schaltungen zur Erhöhung
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des OpAmp GBWP durch Kaskadierung mehrerer OpAmps.}
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\end{figure}
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Da für den hier betrachteten Anwendungsfall die Präzision von höherer Relevanz ist,
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und die vergleichsweise niedrigen Signalbandbreiten leichter stabilisierbar sind,
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wird der komposite Schaltungsaufbau gewählt.
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@ -750,14 +763,6 @@ untersuchen zu können.
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\label{chap:opamp_cascade_explained}
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\begin{figure}[hb]
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\centering
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\includegraphics[scale=0.2]{grundlagen/CascadeOpAmp.drawio.png}
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\caption[Beispielhafte Schaltungen zur Erhöhung
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des OpAmp GBWP.]{\label{fig:opamp_gbwp_increase_schematics}Beispielhafte Schaltungen zur Erhöhung
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des OpAmp GBWP durch Kaskadierung mehrerer OpAmps.}
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\end{figure}
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Die Arbeitsweise dieser Verschaltung ist wie folgt:
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\begin{enumerate}
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\item Der OpAmp U1 verstärkt die am Eingang anliegende Spannungsdifferenz, welche vom
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@ -795,7 +800,7 @@ Stufe durch setzen der Widerstände variiert.
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\begin{figure}[h]
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\centering
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\includegraphics[scale=0.8]{entwicklung/opamp/opamp_ltspice_cascade.jpg}
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\includegraphics[width=0.8\textwidth]{entwicklung/opamp/opamp_ltspice_cascade.jpg}
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\caption{\label{fig:opamp_cascade_ltspice}Aufbau der LTSpice-Simulation
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zur Untersuchung einer kaskadierten OpAmp-Verschaltung.}
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\end{figure}
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@ -860,7 +865,7 @@ wird durch $R_\mathrm{f}$ dividiert, um den Eingangsstrom zu erhalten. Hierdurch
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Simulationswerte besser vergleichen. Die Ergebnisse sind in Abbildungen \ref{fig:opamp_vin_noise_rf}
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und \ref{fig:opamp_vin_noise_cin} dargestellt.
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\begin{figure}[hb]
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\begin{figure}[ht]
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\includegraphics[scale=0.8]{datavis/Parasitics/SingleStage_LTC_Rf_Sweep_Noise.png}
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\caption[Rauschen in Abhängigkeit von $R_\mathrm{f}$]{
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\label{fig:opamp_vin_noise_rf}Rauschen in Abhängigkeit von $R_\mathrm{f}$.
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@ -868,7 +873,7 @@ und \ref{fig:opamp_vin_noise_cin} dargestellt.
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vom Widerstand.}
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\end{figure}
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\begin{figure}[hb]
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\begin{figure}[ht]
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\includegraphics[scale=0.8]{datavis/Parasitics/SingleStage_LTC_Cin_Sweep_Noise.png}
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\caption{\label{fig:opamp_vin_noise_cin}Rauschen in Abhängigkeit von $C_\mathrm{in}$}
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\end{figure}
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