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xaseiresh 2024-08-07 12:45:39 +02:00
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@ -293,7 +293,57 @@ entsteht eine Störung: Der Ausgang des TIVs wird instabil, wobei eine
Rechteckwelle mit variabler Frequenz anstelle eines gefilterten und gleichmäßigen
Signals ausgegeben wird.
\todo[inline]{Get a measurement of the output of the old circuit with the
IMS connected.}
\begin{figure}[h]
\centering
\missingfigure{Get a measurement of the output of the old circuit with the
IMS connected.}
\caption{\label{fig:measurement_v10_ims_instability}Ausgangsspannung des
TIVs bei angeschlossener IMS-Röhre, mit deutlich zu erkennender
Instabilität der Messung.}
\end{figure}
\section{Diskussion der Messergebnisse}
Abbildung \ref{fig:measurement_v10_ims_instability} zeigt die Ausgangsspannung bei
angeschlossener IMS-Röhre auf.
Zu erwarten ist eine stabile, statische Ausgangsspannung, da keine Ionen auf die Röhre
gegeben werden. Die gemessene Ausgangsspannung jedoch zeigt ein stark variables,
schwingendes Signal, welches bis an die Ausgangsspannungen schwingt.
Dieses Verhalten weist auf eine erhöhte Sensitivität der Schaltung auf
Eingangskapazitäten hin. Eine Vermutung wird aufgestellt dass das
Eingangs-Spannungsrauschen des OpAmps selbst einen virtuellen Rausch-Strom
erzeugt, welcher vom Verstärker mit verstärkt wird. Somit ist das
Eingangsspannungsrauschen für die korrekte Funktionalität
eines TIVs von größerer Bedeutung als anfänglich erwartet.
Es ist anzumerken, dass eine solche Instabilität nicht korrekt in den Simulationen
mit LTSpice abgebildet wird.
Simulationen können nicht alle realen Vorgänge korrekt abbilden, wodurch vor allem
bei
\section{Diskussion der Messergebnisse}
In diesem Kapitel werden die aufgenommenen Messwerte diskutiert.
Es wird geprüft, ob die erstellte Schaltung die Anforderungen aus
Kapitel \ref{chap:tia_design_goals} erfüllt, und es werden mögliche
Gründe für Abweichungen und unerwartete Werte etabliert.
Die erstellte Platine erfüllt in fast allen Varianten die
Anforderungen an die Bandbreite von $\SI{30}{\kilo\hertz}$, wobei lediglich
die Variante des $\SI{120}{\mega\ohm}$ Widerstandes eine leicht zu kleine
Bandbreite besitzt.
Sowohl $\SI{47}{\mega\ohm}$ und $\SI{20}{\mega\ohm}$ besitzen
ausreichend Bandbreite.
Die in Kapitel \ref{chap:r_para_mitigations} theorisierten Abschirmungen
ist als notwendig und angemessen ausgelegt identifiziert. Die Platinen
ohne Abschirmungen weisen eine starke Instabilität auf, während Platinen
mit korrekt eingestellter Abschirmung einen glatten Frequenzgang bis hin
zu ihrer Grenzfrequenz aufweisen.
Das Rauschen der Platinen ist angemessen für den Nutzen in IMS-Systemen,
wobei die Platine ein breit verteiltes Rauschen ohne Peak-Frequenzen
besitzt, welches für Messungen von Vorteil ist. Das Rauschlevel
aller drei Platinen ist nutzbar, wobei jedoch die $\SI{120}{\mega\ohm}$
und $\SI{47}{\mega\ohm}$ Varianten die besten Rauschlevel besitzen.
Lediglich die Stabilität der Platine bei angelegtem