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08addb4c78
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ecb444e430
3 changed files with 18 additions and 11 deletions
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@ -195,7 +195,7 @@ plots:
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- loadtype: multicsv
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load:
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47M Rev. 1: V1_Measurements/noise_47M.csv
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47M Rev. 2: V1_Measurements/V1.1-a1/47M_cap/noise.csv
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47M Rev. 2: V1_Measurements/V1.1-a1/47M_dupes/noise_4K7_nocap.csv
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ylabel: Rauschlevel ($V/\sqrt{Hz}$)
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@ -149,7 +149,7 @@ Ein realer OpAmp kann für viele Anwendungen als nahezu ideal angesehen werden.
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Verstärkung einer OpAmp-Stufe. Zusammen mit einer Eingangskapazität bildet
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sich hieraus ebenfalls eine Grenze der Bandbreite, da die Eingangskapazität
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den Anstieg der Eingangsspannung, und durch die endliche Verstärkung auch den
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Anstieg der Ausgangsspannung, begrenzt. Dies ist in Abbildung \ref{fig:opamp_aol_sweep} dargestellt.
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Anstieg der Ausgangsspannung, begrenzt. Dies ist in Abbildung \ref{fig:opamp_aol_sweep} dargestellt. \label{chap:opamp_aol_limit_explained}
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\item Rauschen. Ein realer OpAmp hat verschiedene Rauschquellen, welche in das Messsignal übergehen können. Dies sind Eingangsbezogenes Strom- und Spannungsrauschen \cite{tiNoise2007}, und sind in Abbildung \ref{fig:example_opamp_noise} dargestellt. Auf die genauen Quellen dieses Rauschens soll hier nicht weiter eingegangen werden, da diese durch die internen Schaltungen des OpAmp entstehen.\\
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Das Spannungsrauschen ist hierbei im unteren Frequenzbereich proportional zu $1/\omega$ und flacht ab einer Eckfrequenz zu einem konstanten Wert ab, während das Stromrauschen konstant anfängt und im höheren Frequenzbereich proportional zu $\omega$ zu nimmt.
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\end{itemize}
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@ -438,11 +438,14 @@ Abbildung \ref{fig:v11_cascade_bandwidths} zeigt die Übertragungsfunktionen
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der getesteten Varianten.
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Deutlich zu erkennen ist die Abhängigkeit der Grenzfrequenz von der Verteilung
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der Verstärkung, wobei eine stärkere Verstärkung in der zweiten Stufe die
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Grenzfrequenz der gesamten Schaltung nach oben verschiebt. Dies lässt darauf
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schließen dass die Bandbreite der Schaltung beim $\SI{47}{\mega\ohm}$ TIV
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vom GBWP des ADA4817 dominiert wird, und nicht von der Bandbreite der
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Rückkoppelwiderstände, da eine Bandbreitengrenze durch die Widerstände nicht
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von der Verstärkungsverteilung abhängig wäre.
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Grenzfrequenz der gesamten Schaltung nach oben verschiebt. Entsprechend
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Kapitel \ref{chap:opamp_aol_limit_explained} und
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\ref{chap:opamp_cascade_explained} lässt dies darauf schließen,
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dass die Bandbreite der $\SI{47}{\mega\ohm}$
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durch die offene Verstärkung des OpAmps limitiert ist,
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und nicht durch das GBWP oder die Rückkoppelwiderstände. Dies ist von Vorteil, da sich
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hierdurch die Bandbreite der Schaltung durch Umverteilung der Verstärkung beliebig einstellen
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lässt, ohne hierbei die Stabilität des Schaltkreises zu gefährden.
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Generell ist nur die Einhaltung der Zielparameter von -3dB bei $\SI{30}{\kilo\hertz}$
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wichtig. Höhere Bandbreiten werden durch die Filterstufe entfernt.
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@ -456,9 +459,10 @@ wichtig. Höhere Bandbreiten werden durch die Filterstufe entfernt.
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Stufe der Kaskade.}
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\end{figure}
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Abbildung \ref{fig:v11_cascade_noises} zeigt zusätzlich die Rauschspektren der
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Abbildung \ref{fig:v11_cascade_noises} zeigt zusätzlich die aufgenommenen
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Rauschspektren der
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verschieden eingestellten Stufen. Hierbei ist eine starke Abhängigkeit des
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Rauschens von der Verteilung zu beobachten, wobei eine stärkere Verstärkung
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Rauschens von der Verteilung zu beobachten, wobei eine höhere Verstärkung
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der zweiten Stufe mit wesentich höherem Rauschen verbunden ist.
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Das höhere Rauschen scheint mit der höheren Bandbreite in Verbindung zu stehen,
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da in den niedrigen Frequenzen alle TIV-Varianten das gleiche Rauschen aufweisen,
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@ -474,5 +478,8 @@ werden, d.h. die zweite Stufe so klein wie möglich, um das Rauschen zu verminde
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Die zweite Revision korrigiert erfolgreich die Instabilität, welche in der ersten Revision
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festgestellt wurde.
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In den restlichen Parametern schneidet sie vergleichbar gut wie die erste Revision ab. Somit
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wurde ein erfolgreicher und für ein IMS nutzbarer TIV entwickelt.
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In den restlichen Parametern schneidet sie vergleichbar gut wie die erste Revision ab.
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Zudem lässt sich durch die korrekte Einstellung der Verstärkungsverteilung der kaskadierten
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Stufe die Bandbreite des Schaltkreises arbiträr limitieren, was eine zusätzliche Rauschreduktion
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ermöglicht.
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Somit wurde ein erfolgreicher und für ein IMS nutzbarer TIV entwickelt.
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