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@ -74,7 +74,6 @@ $R_f$ angefertigt werden, werden für diese Widerstände Platzhalter
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Verstärkerteils des TIVs]{\label{fig:v11_tia_schematic}Schaltkreis der Revision des
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Verstärkerteils des TIVs.}
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\end{figure}
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\todo{Think about highlighting differences}
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Es ist bei einer kaskadierten Verschaltung gewünscht, so viel Verstärkung in die
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erste
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@ -141,12 +140,13 @@ das Spektrum des Rauschens dieser Variante.
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\begin{figure}[hb]
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\centering
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\missingfigure{Add figure of with-IMS noise}
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\includegraphics[scale=0.8]{datavis/V1_Measurements/with_ims_noise.png}
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\caption{\label{fig:v11_ims_noise}Rauschlevel der $\SI{47}{\mega\ohm}$ Variante mit angeschlossenem IMS.}
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\end{figure}
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Diese Messung bestätigt, dass diese Revision der Schaltung keine Oszillationen bei Anschluss einer IMS-Röhre
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aufweist. Der Fehler der ursprünglichen Version wurde somit erfolgreich behoben.
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aufweist. Das Rauschlevel ist nur minimal beeinträchtigt.
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Der Fehler der ursprünglichen Version wurde somit erfolgreich behoben.
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\FloatBarrier
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@ -296,8 +296,6 @@ $\SI{120}{\mega\ohm}$ eine zu geringe Bandbreite, während
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die $\SI{47}{\mega\ohm}$ und $\SI{20}{\mega\ohm}$ Varianten beide mehr als ausreichend
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Bandbreite besitzen. Die neue Version der Platine erfüllt somit die Anforderungen.
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\clearpage
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\subsection{Rauschen}
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Folgend wird das Rauschen der Revision vermessen und mit der originalen Version
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@ -571,7 +569,8 @@ Anhand der bereits durchgeführten Messungen wird der $\SI{47}{\mega\ohm}$
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TIV als Verstärker für dieses Experiment genutzt. Dieser besitzt
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das niedrigste Rauschen bei der gewollten Bandbreite von $\SI{30}{\kilo\hertz}$,
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und ist somit die beste Auswahl.
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Das genutzte IMS-System ist vom Typ ???\todo{Ask Moritz which IMS it was},
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Das genutzte IMS-System ist ein 75 mm PEEK-Röhren IMS, mit
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einer Driftspannung von $\SI{75}{\kilo\volt}$,
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welches bereits durch vorherige Messungen im Labor charakterisiert wurde
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und somit eine gut verstandene Platform darstellt.
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Zum Vergleich wird der bestehende Verstärker, der {\em GemiTIV},
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@ -643,8 +642,10 @@ Die in Kapitel \ref{chap:tia_design_goals} festgelegten Ziele
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sind für einen bestimmten Typ von IMS geeignet. Es gibt jedoch
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andere Arten von IMS, welche schnellere Messungen benötigen, so
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z.~B. dem Hike-IMS.
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Dieses System benötigt Bandbreiten von $\SI{250}{\kilo\hertz}$, mit
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Dieses System benötigt Bandbreiten von mindestens
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$\SI{250}{\kilo\hertz}$, mit
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einem maximalen Eingangssignal von $\SI{10}{\nano\ampere}$.
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Somit wird eine TIV-Verstärkung von $\SI{100}{\mega\ohm}$ angestrebt.
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Aus diesem Grund wird im folgenden eine Variante des TIV-Schaltkreises
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erprobt, welche auf diese Parameter eingestellt ist. Hierfür
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@ -668,13 +669,18 @@ und \ref{fig:v24_noise} zeigen die Messwerte auf.
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ab welchem eine Überhöhung der Bandbreite erkennbar ist.
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}
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\end{figure}
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\todo{Recheck/Re-Write graphs}
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Zu erkennen ist ein flacher Frequenzgang bis circa $\SI{100}{\kilo\hertz}$, mit
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einer darauf folgenden Instabilität, mit einem Peak um $\SI{500}{\kilo\hertz}$ herum.
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Diese Instabilität lässt darauf schließen, dass das GBWP der OpAmps ein limitierender
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Faktor ist, entsprechend Kapitel \ref{chap:opamp_parasitics_gbwp}.
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Der gefilterte Ausgang ist jedoch in seinem gesamten Arbeitsbereich flach, und somit nutzbar.
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einer darauf folgenden Instabilität, mit einer leichten
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Erhöhung von circa 3dB um $\SI{500}{\kilo\hertz}$ herum.
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Diese Erhöhung lässt darauf schließen, dass entweder das Limit
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des OpAmp GBWP erreicht wird (entsprechend Kapitel \ref{chap:opamp_parasitics_gbwp}), oder dass die Abschirmung für
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die höheren Frequenzen nicht ausreichend ist. Da die Überhöhung
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recht gering ist und keine Instabilität darstellt, ist
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zu vermuten dass durch leichte Anpassungen die Übertragungsfunktion
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abgeflacht werden kann.
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\begin{figure}[ht]
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\centering
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@ -691,15 +697,16 @@ Der gefilterte Ausgang ist jedoch in seinem gesamten Arbeitsbereich flach, und s
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Das Rauschspektrum der erstellten Variante ist ebenfalls sehr gut für den
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Einsatz an einem IMS geeignet.
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Das Rauschlevel ist mit durchschnittlich $\SI{8}{\micro\volt\per\sqrt{\hertz}}$
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bis zur Filter-Grenzfrequenz sehr niedrig. Die in der Bandbreite erkennbare Instabilität ist
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Das Rauschlevel ist mit durchschnittlich $\SI{10}{\micro\volt\per\sqrt{\hertz}}$
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bis zur Filter-Grenzfrequenz sehr niedrig. Die in der Bandbreite erkennbare Überhöhung ist
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ebenso im Rauschen zu erkennen, da ab $\SI{100}{\kilo\hertz}$ das Rauschen stark ansteigt.
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Dies wird jedoch effektiv vom Ausgangsfilter heraus gefiltert, und beeinträchtigt
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somit nicht die Messung.
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Der Ausgangsfilter verringert teilweise das Rauschen, und mit
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einem maximalen Rauschlevel von $\SI{25}{\micro\volt\per\sqrt{\hertz}}$
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sind diese Messwerte dennoch sehr gut nutzbar.
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Insgesamt ist die erstellte Variante sehr gut für die Nutzung an schnelleren IMS-Systemen
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geeignet, da sie ein niedriges Rauschen und stabile Bandbreite anbietet.
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Bei weiterer Feineinstellung des TIVs ist zudem zu erwarten, dass die Instabilität
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Bei weiterer Feineinstellung des TIVs ist zudem zu erwarten, dass die Überhöhungen
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korrigiert werden kann, um noch höhere Bandbreiten bei gleicher Verstärkung erreichen
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zu können.
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