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TeX/Kapitel/Auslegung.tex

@@ -711,22 +711,22 @@ Die Ergebnisse hiervon sind in Abbildungen \ref{fig:opamp_gbwp_variation_result_
 
 Zu erkennen ist, dass die Rückkoppelkapazitäten $C_1$ keinen Einfluss auf die Stabilität haben, und lediglich die Bandbreite
 begrenzen, wie bereits in Kapitel \ref{chap:basics_parasitics} beschrieben wurde.
-Die Eingangskapazität $C_\mathrm{in}$ jedoch schein äquivalent zu einer variation des GBWP zu sein, wobei eine größere Kapazität
+Die Eingangskapazität $C_\mathrm{in}$ jedoch schein äquivalent zu einer Variation des GBWP zu sein, wobei eine größere Kapazität
 die Bandbreite verringert und die Stabilität negativ beeinflusst.
 Bei der Schaltungsauslegung muss somit genügend Marge bei der GBWP-Auswahl gelassen werden, um bei höher als 
 erwartetem $C_\mathrm{in}$ stabil zu bleiben.
 
 Zusammengefasst ist die OpAmp-Bandbreite ein wichtiger Faktor der Schaltung.
-Ein zu klein gewähltes GBWP begrenzt sowohl die Bandbreite des Schaltkreises, und kann zudem zu 
+Ein zu klein gewähltes GBWP begrenzt sowohl die Bandbreite des Schaltkreises und kann zudem zu 
 Instabilitäten führen. Eine zu klein gewählte offene Verstärkung kann ebenfalls zur Begrenzung 
 der Bandbreite führen, jedoch ohne hierbei die Stabilität zu gefährden.
-Aus den Simulationen wird geschlossen dass ein Mindest-GBWP von $\SI{1}{\giga\hertz}$
+Aus den Simulationen wird geschlossen, dass ein Mindest-GBWP von $\SI{1}{\giga\hertz}$
 notwendig ist, um stabil zu bleiben und die Bandbreite zu erhalten, wobei ein größeres GBWP vorteilhaft erscheint.
 Eine minimale offene Verstärkung von circa 10 000 ist notwendig, um die Bandbreite nicht zu beeinflussen.
 
 \subsubsection{Verbesserung der OpAmp Bandbreite}
 
-Wie im vorherigen Kapitel beschrieben ist eine höhere Bandbreite des OpAmp notwendig, 
+Wie im vorherigen Kapitel beschrieben, ist eine höhere Bandbreite des OpAmp notwendig, 
 um die Schaltung stabil betreiben zu können. Die berechneten Parameter sind jedoch
 nicht mit allen OpAmps erreichbar.
 Um eine größere Auswahl von OpAmps zu ermöglichen wird nun untersucht, ob eine Erhöhung der
@@ -735,17 +735,17 @@ effektiven Bandbreite möglich ist.
 Da die Bandbreite eines einzelnen OpAmp durch seinen internen Aufbau limitiert ist, kann
 an diesem nichts verändert werden. Es ist jedoch möglich, durch die Verschaltung zweier 
 oder mehr OpAmps einen gesamten Schaltkreis mit effektiv höherer Bandbreite zu erhalten.
-Hierfür werden zwei Möglichkeiten hinzu gezogen:
+Hierfür werden zwei Möglichkeiten erprobt:
 
 \begin{itemize}
     \item[a)] \textbf{Eine Reihenschaltung einzelner Verstärker-Stufen:}
         Es werden mehrere einzelne Stufen regulärer Verstärker hintereinander geschaltet.
-        Hierdurch muss jede einzelne Stufe eine geringere Verstärkung erbringen,
+        Hierdurch muss jede einzelne Stufe eine geringere Verstärkung erbringen
         und behält somit eine höhere Bandbreite.
         
         Von Vorteil ist der simple 
         Schaltungsaufbau sowie die gute Stabilität, da jede Stufe in sich 
-        stabil designt werden kann, und alle außer die erste Stufe als reguläre
+        stabil designt werden kann und alle Stufen außer die erste Stufe als reguläre
         Verstärker, nicht als TIV, ausgelegt werden können.
         
         Nachteilhaft sind die akkumulierenden Fehler der OpAmps, welche mit jeder 
@@ -753,14 +753,14 @@ Hierfür werden zwei Möglichkeiten hinzu gezogen:
 
     \item[b)] \textbf{Eine Komposit-Schaltung von OpAmps:}
         Anstelle einzelne Stufen hintereinander zu schalten ist es ebenso möglich,
-        mehrere OpAmps zu einem gesamt-Verstärker mit insgesamt höherer Bandbreite zu verschalten.\todo{
+        mehrere OpAmps zu einem Gesamtverstärker mit insgesamt höherer Bandbreite zu verschalten.\todo{
             Find a citation for this?
         }
 
         Vorteilhaft ist die insgesamt höhere Präzision, da der Feedback-Pfad des gesamten
         Systems über alle OpAmps geschaltet ist.
-        Nachteilhaft ist hierbei die komplexere Schaltung, und dass Stabilität 
-        durch vorsichtiges Balancieren der Stufen eingestellt werden muss.
+        Nachteilhaft ist hierbei die komplexere Schaltung, und die Notwendigkeit der Stabilität 
+        durch vorsichtiges Balancieren der Stufen.
         Ein beispielhafter Schaltkreis ist in Abbildung \ref{fig:opamp_gbwp_increase_schematics}
         dargestellt.
 \end{itemize}
@@ -773,7 +773,7 @@ Hierfür werden zwei Möglichkeiten hinzu gezogen:
         des OpAmp GBWP durch Kaskadierung mehrerer OpAmps.}    
 \end{figure}
 
-Da für den hier betrachteten Anwendungsfall die Präzision von höherer Relevanz ist,
+Da für den hier betrachteten Anwendungsfall die Präzision von höherer Relevanz ist
 und die vergleichsweise niedrigen Signalbandbreiten leichter stabilisierbar sind,
 wird der komposite Schaltungsaufbau gewählt.
 Es wird eine Simulation aufgebaut, mit welcher verschiedene
@@ -785,7 +785,8 @@ untersuchen zu können.
 Die Arbeitsweise dieser Verschaltung ist wie folgt:
 \begin{enumerate}
     \item Der OpAmp U1 verstärkt die am Eingang anliegende Spannungsdifferenz, welche vom 
-        TIV-Eingangsstrom und Masse generiert wird
+        TIV-Eingangsstrom und Masse generiert wird.
+
     \item Die Ausgangsspannung von U1 wird durch OpAmp U2 weiter verstärkt.
         U2 besitzt hierbei eine feste Verstärkung, welche durch den Widerstandsteiler Rx/Rx
         festgelegt wird.
@@ -800,13 +801,13 @@ Die Arbeitsweise dieser Verschaltung ist wie folgt:
 
 Durch korrekte Auswahl von U1, U2 und der Verteilung der Verstärkung zwischen den OpAmps können
 so die Vorteile verschiedener OpAmps kombiniert werden. Es kann z.B. ein sensitiver und präziser
-aber langsamer OpAmp in der ersten Stufe mit kleinerer Verstärkung betrieben werden, und ein
+aber langsamer OpAmp in der ersten Stufe mit kleinerer Verstärkung betrieben werden und ein
 wesentlich schnellerer OpAmp in der zweiten Stufe die Gesamtverstärkung des Systems liefern.
 
 \FloatBarrier
 
 Als exemplarisches Beispiel wird der ADA4817 als erste Stufe gewählt. Dieser OpAmp hat
-ein exzellent niedriges Rauschen und geringe Eingangs-Leckströme, und ist optimiert
+ein exzellent niedriges Rauschen und geringe Eingangs-Leckströme und ist optimiert
 für Messungen an hochimpedanten Eingängen. Er besitzt jedoch eine zu geringe Verstärkung,
 um direkt in einer Stufe eine Verstärkung von $\SI{1}{\giga\ohm}$ zu erreichen.
 Mithilfe 
@@ -855,14 +856,14 @@ welche hier dargestellt werden sollen.
 
 Das eingangsbezogene Stromrauschen des OpAmps hat einen direkten Effekt auf das gemessene
 Signal. Da der Eingang des TIV Ströme misst, wird das Stromrauschen lediglich auf das
-Eingangssignal hinzu addiert und mit Verstärkt. Eine Reduzierung des Effektes des Stromrauschens
+Eingangssignal hinzu addiert und mit verstärkt. Eine Reduzierung des Effektes des Stromrauschens
 ist somit nicht möglich, lediglich die Auswahl eines OpAmps mit wenig Rauschen ist hierfür relevant.
 Mit hochperformanten OpAmps liegen typische Stromrausch-Werte im Bereich von 
 circa $\SI{10}{\femto\ampere\per\sqrt{\hertz}}$, welches mit der geforderten
 Bandbreite von $\SI{30}{\kilo\hertz}$ ungefähr ein eingangsbezogenes Rauschen von $\SI{1.73}{\pico\ampere}$ erzeugt.
 
 Das Spannungsrauschen des OpAmp ist etwas komplexer.
-Am Eingang des TIVs interagiert dieses Rauschen mit der parasitären Eingangskapazität, und wirkt
+Am Eingang des TIVs interagiert dieses Rauschen mit der parasitären Eingangskapazität und wirkt
 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.
 
@@ -879,7 +880,7 @@ genügend GBWP und kleinen Eingangsleckströmen, um als TIV nutzbar zu sein.
 \end{figure}
 
 Variiert werden $C_\mathrm{in}$ sowie $R_\mathrm{f}$, um die Auswirkungen dieser Parameter
-betrachten zu können. Hierbei wird das Rauschen Eingangsbezogen gemessen, d.h. die Ausgangsspannung
+betrachten zu können. Hierbei wird das Rauschen eingangsbezogen gemessen, d.h. die Ausgangsspannung
 wird durch $R_\mathrm{f}$ dividiert, um den Eingangsstrom zu erhalten. Hierdurch lassen sich die
 Simulationswerte besser vergleichen. Die Ergebnisse sind in Abbildungen \ref{fig:opamp_vin_noise_rf}
 und \ref{fig:opamp_vin_noise_cin} dargestellt.