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