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