feat(tex): ✨ add basics-of chapter

.gitignore

@@ -12,4 +12,6 @@
 *.synctex.gz
 *.tdo
 *.toc
-*.fls
+*.fls
+*.bbl
+*blg

.vscode/settings.json

@@ -0,0 +1,20 @@
+{
+    "latex-workshop.intellisense.update.delay": 5000,
+    "latex-workshop.latex.autoBuild.interval": 10000,
+    "latex-workshop.latex.autoBuild.run": "never",
+    "latex-workshop.latex.outDir": "build/%DIR%",
+    "latex-workshop.latex.search.rootFiles.include": [
+        "TeX/*.tex",
+        "**/*.rnw",
+        "**/*.Rnw"
+    ],
+    "latex-workshop.linting.delay": 2000,
+    "latex-workshop.linting.run": "onSave",
+    "latex-workshop.message.log.show": false,
+    "latex-workshop.synctex.afterBuild.enabled": true,
+    "latex-workshop.view.outline.sync.viewer": true,
+    "conventionalCommits.scopes": [
+        "tex",
+        "datavis"
+    ]
+}

Images/Datavis/generate_plot.py

@@ -40,7 +40,7 @@ def setup_step(plot_data, key):
     plot_data[key] = next_step;
     plot_data['steps'].append(next_step);
 
-def read_ltspice_file(filename):
+def read_ltspice_file(filename, plot_config):
     print(f"Reading LTSpice .txt file {filename}...");
 
     series = [];
@@ -57,8 +57,13 @@ def read_ltspice_file(filename):
             line = line.rstrip("\n");
             lre = Re();
             
-            if lre.search("^Step Information: (.*)  \(Step: .*\)$", line):
-                current_step = lre.last_match[1];
+            if lre.search("^Step Information: ([^=]*)=([\d\.\+-]+)(\w?)  \(Step: .*\)$", line):
+                step_param = plot_config.get('step_parameter', lre.last_match[1]);
+
+                value = f"{round(float(lre.last_match[2]), 2):.2f}".replace('.', ',');
+                unit = f"{lre.last_match[3]}{plot_config.get('step_unit', '')}";
+
+                current_step = "{value:>6s} {unit:s}".format(value=value, unit=unit);
             else:
                 setup_step(plot_data, current_step);
                 step = plot_data[current_step];
@@ -93,6 +98,11 @@ def decorate_ax(ax, plot_config):
     if('xscale' in plot_config):
         ax.set_xscale(plot_config['xscale']);
 
+    if('xmin' in plot_config):
+        ax.set_xlim(left=plot_config['xmin']);
+    if('xmax' in plot_config):
+        ax.set_xlim(right=plot_config['xmax']);
+
     if('xformatter' in plot_config):
         if('engineering' == plot_config['xformatter']):
             formatter = EngFormatter(places=plot_config.get('xplaces', 0), sep="\N{THIN SPACE}")
@@ -103,6 +113,14 @@ def decorate_ax(ax, plot_config):
             formatter = EngFormatter(places=plot_config.get('yplaces', 0))
             ax.yaxis.set_major_formatter(formatter)
 
+    legend = ax.legend();
+    hp = legend._legend_box.get_children()[1]
+    for vp in hp.get_children():
+        for row in vp.get_children():
+            row.set_width(350)  # need to adapt this manually
+            row.mode= "expand"
+            row.align="right"
+
     ax.grid(True);
 
 def plot_lt_sweep(fig, plot_config, plot_data):
@@ -130,20 +148,17 @@ def plot_lt_sweep(fig, plot_config, plot_data):
                 matplotlib.lines.Line2D([0], [0], color=cmap(1.), lw=4)];
 
     for idx, step in enumerate(plot_data['steps']):
-        ax.plot(step[x_key], step[y_key], color=cmap(idx/(num_steps-1)));
+        ax.plot(step[x_key], step[y_key], color=cmap(idx/(num_steps-1)), label=step['step']);
 
     if(not 'xformatter' in plot_config):
         plot_config['xformatter'] = 'engineering';
 
-    legend_data = [];
-    for x in [0, int(num_steps/2), num_steps-1]:
-        step_name = plot_data['steps'][x]['step'];
-        for orig, replacement in plot_config.get('legend_replace', dict()).items():
-            step_name = step_name.replace(orig, replacement);
-        
-        legend_data.append(step_name);
+    if(not 'xmin' in plot_config):
+        plot_config['xmin'] = np.min(plot_data['steps'][0][x_key]);
+    if(not 'xmax' in plot_config):
+        plot_config['xmax'] = np.max(plot_data['steps'][0][x_key]);
 
-    ax.legend(custom_lines, legend_data);
+    ax.legend();
 
     decorate_ax(ax, plot_config);
 
@@ -156,7 +171,7 @@ def generate_plot(plot_config):
             raise RuntimeError("Missing load type (`loadtype`) for plot config");
         
         if(plot_config['loadtype'] == 'ltspice'):
-            plot_data = read_ltspice_file(os.path.join(YAML_DIR, plot_config['load']));
+            plot_data = read_ltspice_file(os.path.join(YAML_DIR, plot_config['load']), plot_config);
 
     fig = plt.figure();
 

Images/Datavis/plots.yml

@@ -9,6 +9,8 @@ defaults:
 plots:
   - load: Parasitics/SingleStage_Cfp_Sweep.txt
     loadtype: ltspice
+    step_parameter: $C_{fp}$
+    step_unit: F
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_Cfp_Sweep.png
     
@@ -16,9 +18,10 @@ plots:
     y_key: V(n002) dB
 
     title: Verstärkung bei konstantem $R_f = 1G\Omega$ und varriertem $C_{f}$
-    ylabel: Gain (dB)
+    ylabel: Normalisierte Verstärkung (dB)
   - load: Parasitics/SingleStage_Rf_Sweep.txt
     loadtype: ltspice
+    step_unit: $\Omega$
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_Rf_Sweep.png
     
@@ -26,9 +29,10 @@ plots:
     y_key: V(n002) dB
 
     title: Verstärkung bei konstantem $C_{f} = 100fF$ und varriertem $R_{f}$
-    ylabel: Gain (dB)
+    ylabel: Normalisierte Verstärkung (dB)
   - load: Parasitics/SingleStage_Rf_Sweep_Noise.txt
     loadtype: ltspice
+    step_unit: $\Omega$
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_Rf_Sweep_Noise.png
     
@@ -42,6 +46,7 @@ plots:
     yplaces: 0
   - load: Parasitics/SingleStage_LTC6268-10_Rf_Sweep_Noise.txt
     loadtype: ltspice
+    step_unit: $\Omega$
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_LTC_Rf_Sweep_Noise.png
     
@@ -50,11 +55,12 @@ plots:
     x_key: frequency
 
     title: Eingangsbezogener Noise-Level bei varriertem $R_{f}$ (LTC6268-10)
-    ylabel: Noise $\left(A/\sqrt{Hz}\right)$
+    ylabel: Rauschen $\left(A/\sqrt{Hz}\right)$
     yformatter: engineering
     yplaces: 0
   - load: Parasitics/SingleStage_LTC6268-10_Cin_Sweep_Noise.txt
     loadtype: ltspice
+    step_unit: F
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_LTC_Cin_Sweep_Noise.png
     
@@ -62,12 +68,13 @@ plots:
     y_key: V(onoise)/1G
     x_key: frequency
 
-    title: Eingangsbezogener Noise-Level bei varriertem $C_{in}$ (LTC6268-10)
-    ylabel: Noise $\left(A/\sqrt{Hz}\right)$
+    title: Eingangsbezogener Noise-Level bei varriertem $C_{\mathrm{in,p}}$ (LTC6268-10)
+    ylabel: Rauschen $\left(A/\sqrt{Hz}\right)$
     yformatter: engineering
     yplaces: 0
   - load: Parasitics/SingleStage_LTC6268-10_Cin_Sweep_Noise.txt
     loadtype: ltspice
+    step_unit: F
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_LTC_Cin_Sweep_Noise_log.png
     
@@ -75,13 +82,14 @@ plots:
     y_key: V(onoise)/1G
     x_key: frequency
 
-    title: Eingangsbezogener Noise-Level bei varriertem $C_{in}$ (LTC6268-10)
-    ylabel: Noise $\left(A/\sqrt{Hz}\right)$
+    title: Eingangsbezogener Noise-Level bei varriertem $C_{\mathrm{in,p}}$ (LTC6268-10)
+    ylabel: Rauschen $\left(A/\sqrt{Hz}\right)$
     yformatter: engineering
     yscale: log
     yplaces: 0
   - load: Parasitics/SingleStage_GBWP_Sweep.txt
     loadtype: ltspice
+    step_unit: Hz
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_GBWP_Sweep.png
     
@@ -89,9 +97,10 @@ plots:
     y_key: V(n002) dB
 
     title: Verstärkung bei variiertem GBWP
-    ylabel: Gain (dB)
+    ylabel: Normalisierte Verstärkung (dB)
   - load: Parasitics/SingleStage_Cin_Sweep.txt
     loadtype: ltspice
+    step_unit: F
 
     ofile: Parasitics/SingleStage_Cin_Sweep.png
     
@@ -99,4 +108,4 @@ plots:
     y_key: V(vout) dB
 
     title: Verstärkung bei variierter Eingangskapazität
-    ylabel: Gain (dB)
+    ylabel: Normalisierte Verstärkung (dB)

TeX/Arbeit.tex

@@ -0,0 +1,143 @@
+% LaTeX-Vorlage für Diplom- und Studienarbeiten für das
+% Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik
+% Version vom April 2017
+% Fehler oder Verbesserungsvorschläge bitte an latex@ial.uni-hannover.de
+
+
+% Achtung!
+%
+% Einstellungen für TexStudio (und alle anderen IDEs)
+% In "Optionen" -> "TexStudio Konfigurieren" -> "Befehle" -> "pdfLatex" muss "--shell-escape" hinzugefügt werden um Tikz zu nutzen. Bsp:
+% "C:\Program Files (x86)\MiKTeX 2.9\miktex\bin\pdflatex.exe" --shell-escape -synctex=1 -interaction=nonstopmode %.tex
+%
+% Einstellungen für Texnic-Center:
+% In "Ausgabe" -> "Ausgabeprofile" -> "LaTeX->PDF" muss folgendes Argument für MakeIndex eingestellt werden:
+% "%tm".nlo -s nomentbl.ist -o "%tm".nls
+% Außerdem muss hier auch "--shell-escape" zu den Compileroptionen hinzugefügt werden. Zum Beispiel so:
+% --shell-escape -synctex=-1 -max-print-line=120 -interaction=nonstopmode "%wm"
+%
+
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+% Definition des Dokuments (Schriftgröße, Blattgröße, Art des Layouts)
+
+%Report - Druckversion (einseitig)
+%\documentclass[12pt,a4paper,openany,DIV16,BCOR20mm,bibliography=totoc,captions=tableheading, numbers=noenddot]{scrreprt}
+
+%Report - Digitalversion (einseitig)
+%\documentclass[12pt,a4paper,openany,bibliography=totoc,captions=tableheading,numbers=noenddot]{scrreprt}
+
+%Book - Druckversion (doppelseitig)
+\documentclass[12pt, a4paper, openany, DIV=16, BCOR=20mm, bibliography=totoc, captions=tableheading, numbers=noenddot]{scrbook}
+
+%Book - Digitalversion (doppelseitig)
+%\documentclass[12pt,a4paper,openany,bibliography=totoc,,captions=tableheading,numbers=noenddot]{scrbook}
+
+
+
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Konfigurationsdateien
+
+\include{./config/Pakete}                           %Datei für Pakete etc.
+
+\makenomenclature                                   %Index für das Verzeichnis der Formelzeichen
+\makeindex                                          %Index für das Sachwortverzeichnis
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Beginn des Dokuments
+
+\begin{document}
+
+\include{./config/Konfiguration}                    %Layout und sonstige Konfigurationen
+\setlength{\parindent}{0pt}
+\setlength{\parskip}{12pt}
+
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Titelseiten für Studien- und Diplomarbeit
+
+\pagenumbering{alph}                                		%Seitennummerierung lateinische Kleinbuchstaben
+\include{Deckblatt}
+\clearpage{\thispagestyle{empty}\cleardoublepage}       %leere Seite für "documentclass book"
+
+\include{Eigenstaendigkeitserklaerung}
+\clearpage{\thispagestyle{empty}\cleardoublepage}       %leere Seite für "documentclass book"
+
+\include{Aufgabenstellung}
+\clearpage{\thispagestyle{empty}\cleardoublepage}       %leere Seite für "documentclass book"
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Inhaltsverzeichnis
+
+\pagenumbering{roman}                               % Seitennummerierung arabische Zahlen
+\tableofcontents
+\clearpage      %leere Seite für "documentclass book"
+
+\listoftodos
+\todo{Disable ToDoList for the work}
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Abbildungsverzeichnis
+
+\listoffigures
+\addcontentsline{toc}{chapter}{Abbildungsverzeichnis}   %Eintrag im Inhaltsverzeichnis
+\clearpage
+\todo{Move}
+
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Tabellenverzeichnis
+
+%\listoftables
+%\addcontentsline{toc}{chapter}{Tabellenverzeichnis}     %Eintrag im Inhaltsverzeichnis
+%\clearpage
+
+\printnomenclature                                       %Verzeichnis drucken
+\clearpage{\pagestyle{empty}\cleardoublepage}            %leere Seite für "documentclass book"
+
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Kapitel & Anhang
+
+\pagenumbering{arabic}
+
+\include{Kapitel/Einleitung}
+
+\include{Kapitel/Grundlagen}
+
+
+\chapter{Auslegung des Transimpedanzverstärkers}
+\section{Zielparameter}
+
+\section{Analyse der Parasitäreffekte}
+\subsection{Effekte der passive Bauelemente}
+\subsubsection{Parasitäre Rückkopplungskapazität}
+\subsubsection{Thermisches Rauschen}
+\subsubsection{Parasitäre Eingangskapazität}
+
+\subsection{Effekte des OpAmp}
+\subsubsection{Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt}
+\subsubsection{OpAmp-Rauschen}
+
+\section{Untersuchung von Kompensationsmöglichkeiten}
+
+\section{Design der Schaltung}
+\todo{Is 'Design' an acceptable word?}
+
+\section{Design des PCBs}
+
+\chapter{Vermessung}
+
+\chapter{(Optional) Erstellung eines vollintegrierten TIV-Frontends}
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Literaturverzeichnis
+
+\bibliography{Literaturverzeichnis}
+\clearpage
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Ende des Dokuments
+\end{document}

TeX/Aufgabenstellung.tex

@@ -0,0 +1,14 @@
+% \chapter*{Aufgabenstellung}
+
+\newlength{\originalVOffset}
+\newlength{\originalHOffset}
+\setlength{\originalVOffset}{\voffset}   
+\setlength{\originalHOffset}{\hoffset}
+
+\setlength{\voffset}{0cm}
+\setlength{\hoffset}{0cm}
+
+\todo[inline]{FILL THIS OUT}
+
+\setlength{\voffset}{\originalVOffset}
+\setlength{\hoffset}{\originalHOffset}

TeX/Deckblatt.tex

@@ -0,0 +1,35 @@
+\begin{titlepage}
+\enlargethispage{2.0cm}
+
+\begin{center}
+
+\vspace*{-2cm}
+
+
+   \begin{figure}[h]
+	\centering
+       \includegraphics[height=4cm]{grafiken/welfenschloss_vektor.pdf}
+   \end{figure}
+
+\vspace{1cm}
+
+    {\LARGE \textsc{Leibniz Universität Hannover}}\\[1.0cm]
+
+    {\Large \textsc{Fachpraktikum des Studienganges}} \\[0.2cm]
+    {\Large \textsc{M.Sc. Energietechnik}} \\ [2cm]
+
+    {\Large \textbf{Implementation einer\\
+            Arc-Detection der ECRH\\
+            am Wendelstein W7-x\\
+            Fusionsexperiment }} \\ [4cm]
+
+    {\Large Praktikumsbericht} \\ [1.5cm]
+
+    \vfil
+
+    {\large David Bailey} \\
+    {Matrikelnummer: 10011830 } \\ [1.5cm]
+
+\end{center}
+
+\end{titlepage}

TeX/Eigenstaendigkeitserklaerung.tex

@@ -0,0 +1,26 @@
+\chapter*{Eigenständigkeitserklärung}
+\thispagestyle{empty}
+\vspace{1cm}
+
+\begin{flushleft}
+
+David Bailey \\
+Königsstr. 31 \\
+30175 Hannover
+
+\vspace{1.0cm}
+
+\begin{tabular}{@{} l l}
+Matrikelnummer:  & 10011830 \\
+Studienrichtung: & M.Sc. Energietechnik \\
+\end{tabular}
+
+\vspace{3.0cm}
+
+Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig
+angefertigt und keine anderen als die angegebenen Quellen und
+Hilfsmittel verwendet habe. \\ [2cm]
+
+Hannover, den \today
+
+\end{flushleft}

TeX/Kapitel/Einleitung.tex

@@ -0,0 +1,20 @@
+
+\chapter{Einleitung}
+
+\todo[inline]{Rework this *after* completing other chapters}
+
+Die Analyse von Gasgemischen findet in vielen Bereichen der Industrie- und Medizintechnik Anwendung. Mitunter geht es um medizinisch wichtige Daten wie die Überwachung des Metabolismus eines Patienten, oder um sicherheitsrelevante Messungen wie die Überprüfung einer Stoffprobe auf explosive Stoffe.
+Von Vorteil sind hierbei sowohl schnelle als auch sensitive Messungen, um Zuverlässig auf gegebene Zustandsänderungen reagieren zu können.\\
+Eine der Methoden dieser Analyse bietet die Ionenmobilitätsspektrometrie (im Folgenden hier IMS) an. Die IMS nutzt die variablen Ionisierbarkeiten und Mobilitäten von Molekülen in einem Gas aus um diese zu trennen und zu vermessen. Durch diese Funktionsweise können Messungen innerhalb weniger Minuten bis Sekunden durchgeführt werden, wobei Stoffkonzentrationen von \todo[inline]{Add concentration here} festgestellt werden können.
+
+Ein zentraler Bestandteil des Aufbaus eines IMS ist nun der Transimpedanzverstärker (im Folgenden hier TIV). Dieses Element befasst sich mit der Umwandlung der zu messenden Ionen in ein Spannungssignal, welche von der Ausleseleketronik verarbeitet werden können. Somit bestimmt die Qualität und Sensitivität des TIV maßgeblich die Datenerfassung des IMS insgesamt.
+Von relevanz sind hier verschiedene Parameter wie z.B. Bandbreite, Rauschverhalten und Verstärkung, welche auf den jeweiligen Anwendungsbereich des IMS angepasst werden müssen.
+
+In dieser Arbeit wird die Auslegung und Erstellung eines kompakten, sensitiven TIVs dargestellt, welcher auf die IMS-Geräte des Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik (GEM) an der Leibniz Universität Hannover angepasst ist.
+Der TIV wird auf zwei verschiedene IMS-Systeme mit unterschiedlichen Anforderungen angepasst.\\
+In Kapitel 2 wird die Funktionsweise eines IMS nähergehend erklärt. Hierbei werden die jeweiligen Größen- und Zeitskalen, für die der TIV ausgelegt werden soll, erläutert, und die Aufgabe des TIV im Bezug auf das Gesamtsystem wird genauer erklärt. Zudem werden notwendige Grundlagen vermittelt.\\
+In Kapitel 3 wird ein Modell des TIVs erstellt. Zuerst werden die Zielparameter beschrieben, welche vom TIV gewünscht sind.
+Neben der Erläuterung der Funktionsweise eines TIVs werden die verschiedenen parasitären Effekte genauer charakterisiert, welche die Schaltung beeinträchtigen, und es wird auf Möglichkeiten eingegangen um diesen Effekten entgegen zu wirken. Hiernach wird eine reale Schaltung ausgelegt, und mithilfe von Simulationen charakterisiert.\\
+In Kapitel 4 wird ein Prototyp der TIV-Schaltung erbaut und vermessen. Es werden hierbei vergleiche mit den erstellten Simulationen gezogen, und es wird auf Diskrepanzen zu diesen eingegangen. Abschließend werden Messungen an einem realen IMS-System ausgeführt, um die Funktionstüchtigkeit des erbauten TIV zu bestätigen.\\
+Kapitel 5 befasst sich mit der Erstellung einer vollintegrierten Schaltung auf Basis des erstellten TIV, welcher die gesamte Analogkette der IMS-Messung beinhaltet. \todo{Did this happen?}\\
+Abschließend beschreibt Kapitel 6 einen Ausblick auf zukünftige Anwendungsgebiete des erstellten TIV, und fasst die erstellten Messungen zusammen.

TeX/Kapitel/Grundlagen.tex

@@ -0,0 +1,75 @@
+
+\chapter{Grundlagen}
+
+Dieses Kapitel wird grundegende technische Details für diese Arbeit dar stellen, um auf diesen später auf zu bauen.
+Es wird hierbei die Funktionsweise eines IMS genauer beschrieben, und die Rolle des TIVs in diesem System charakterisiert.
+Ebenfalls werden Eigenschaften relevanter elektrischer Bauteile beschrieben.
+
+\section{Grundlagen des IMS}
+
+Im Folgenden wird die Ionenmobilitätsspektrometrie, deren Funktionsweise und Relevanz genauer beschrieben.
+Es wird der Nutzen der Technologie dargestellt, und die Position des TIVs innerhalb eines IMS charakterisiert, um die Relevanz eines qualitativen Verstärkers dar stellen zu können, sowie um später die Betriebsparameter dessen festlegen zu können.
+
+\subsection{Anwendungsgebiete eines IMS}
+
+Im Folgenden soll auf die Relevanz und den Anwendungsbereich der Ionenspektrometrie eingegangen werden, um dar zu legen dass die Technologie breite praktische Anwendungen findet. Ein IMS bietet im Vergleich zu anderen Gasanalyseverfahren wie z.B. einem Massenspektrometer folgende Vorteile \cite{Eiceman2013Oct}:
+
+\begin{itemize}
+    \item Kostengünstig. Ein IMS kann mitunter für wenige hundert Euro aufgebaut werden\cite{Reinecke2018Oct}, wodurch sie leichter in größeren Mengen aufgebaut werden können.
+    \item Simpler, kompakter Aufbau. Ein IMS kann unter atmosphärischem Druck betrieben werden, und braucht somit kein Vakuum-Equipment. Hierdurch sind die Systeme wesentlich transportabler als z.B. Massenspektrometer.
+    \item Schnelle Messungen. Messungen mit einem IMS können bis hinunter auf wenige Sekunden dauern. Hierdurch lassen sich schnell wichtige Messwerte erfassen.
+    \item Hohe Sensitivität. Ein IMS kann Stoffkonzentrationen im unteren ppb messen, wodurch auch kleinste Mengen eines Stoffes sicher bestimmt werden können. 
+\end{itemize}
+
+Hierdurch gibt es viele Anwendungsgebiete für ein IMS, mitunter in der Sicherheitstechnik zur Detektion von explosiven Stoffen\cite[Seite 269]{Eiceman2013Oct}, Drogen\cite[301]{Eiceman2013Oct}, zur Analyse von Umgebungsproben\cite[Seite 349]{Eiceman2013Oct} und zur medizinischen Untersuchung und Überwachung von Patienten\cite[Seite 366]{Eiceman2013Oct}.\\
+Ein IMS ist somit äußerst relevant für eine breite Menge an Arbeitsfeldern, und eine Weiterentwicklung der Technologie kann ebenso breit gefächerte Vorteile haben.
+
+\subsection{Funktionsweise eines IMS}
+\label{chap:function_description_ims}
+
+Das Buch ``Ion Mobility Spectrometry'' beschreibt die Ionenmobilitätsspektrometrie folgend \cite[Seite 1]{Eiceman2013Oct}:
+
+\begin{quote}
+    Der Term Ionen Mobilitäts Spektrometrie (IMS) beschreibt die Prinzipien, Methoden und Instrumente zur Charakterisierung von Substanzen anhand der Geschwindigkeit von Gruppen (definiert als Gruppen von gasförmigen Ionen) entnommen von einer Substanz, in einem elektrischen Feld und einem Trägergas.
+\end{quote}
+
+Ein IMS-System analysiert somit Gase, in dem eine Gasprobe ionisiert wird, und mithilfe eines Trägergases und eines elektrischen Feldes in diskrete Gruppen aufgespalten wird. Der Ablauf dieses Vorganges ist grundsätzlich wie folgt \cite[Seite 4]{Eiceman2013Oct}:
+
+\begin{enumerate}
+    \item Ein Probengas wird mit einer prozessspezifischen Ionenquelle ionisiert.
+    \item Ein diskretes Paket dieses ionisierten Gases wird in eine Drift-Region injeziert, welche mit einem inerten Trägergas gefüllt ist und über welche eine Spannung anliegt.
+    \item Die angelegte Spannung beschleunigt die ionisierten Moleküle des Gaspacketes. Hierbei wird das Probegas in seine Bestandteile aufgespalten, da verschiedene Moleküle durch unterschiedliches Gewicht oder Ladung sich verschieden schnell durch die Drift-Region bewegen.
+    \item Die nun zeitlich aufgespaltenen Ionen-Pakete werden durch einen Detektor aufgefangen. Typischerweise ist dies eine Faraday-Platte. Hierdurch entsteht ein Stromfluss proportional zur Menge der Ionen.
+    \item Ein Verstärker wandelt diese Ströme in messbare Spannungen um, welche von der Sensorelektronik aufgenommen und verarbeitet werden.
+\end{enumerate}
+
+Ein typischer Aufbau eines IMS ist in Abbildung \ref{fig:IMS_Schematic} dargestellt.
+
+\begin{figure}[h]
+    \centering
+    \includegraphics[width=0.9\textwidth]{grundlagen/IMS_Schematic.drawio.png}
+    \caption{\label{fig:IMS_Schematic}Schematischer Aufbau einer IMS-Röhre nach \cite[Seite 3, Abb. 1.2.b]{Eiceman2013Oct}}
+\end{figure}
+
+Das Messergebnis eines IMS-Laufes wird as Spektrum bezeichnet, und wird meist als Strom über die Zeit dargestellt. In dieser Darstellung sind die verschiedenen Ionenpakete als Spitzen des Graphen zu erkennen. Abbildung \ref{fig:ims_example_spectrum} stellt beispielhalf ein solches Spektrum dar.
+
+\begin{figure}[h]
+    \centering
+    \missingfigure{IMS SPECTRUM HERE}
+    \caption{\label{fig:ims_example_spectrum}Spektrum einer beispielhaften IMS-Messung}
+\end{figure}
+
+\subsubsection{Aufgabe eines TIV im IMS}
+
+Wie in Kapitel \ref{chap:function_description_ims} beschrieben, beruht ein IMS auf der Messung der diskreten Ionenpakete, deren zeitlicher Versatz und Größe. Um die kleinen Ströme der Ionen, welche sich im Bereich von $\SI{100}{\pico\ampere}$ bis $\SI{10}{\nano\ampere}$ befinden, messen zu können, ist ein Verstärker notwendig. Dieser Verstärker wird als sog. Transimpedanzverstärker bezeichnet, da er als Eingangsgröße einen Strom hat, und eine Spannung als Ausgang gibt. Die Verstärkung wird somit in Ohm angegeben. Der TIV stellt hiermit ein zentrales Bauteil eines IMS dar, dessen Parameter maßgeblich die Qualität der Messungen beeinflusst.
+
+Folgende Aufgaben werden an den TIV eines IMS gestellt:
+\begin{itemize}
+    \item Möglichst Stör- und Leckfreier Messeingang
+    \item Verstärkung von Strömen in der Größenordnung von $\SI{1}{\nano\ampere}$
+    \item Bereitstellung einer messbaren Spannung im Bereich von $\SI{1}{\volt}$
+    \item Genügend Bandbreite zur korrekten Abbildung der Spitzen der Ionenpackete
+\end{itemize}
+
+\section{Grundlagen des Operationsverstärkers}
+\section{Grundlegende Parasitäreffekte}

TeX/Literaturverzeichnis.bib

@@ -0,0 +1,21 @@
+@article{Reinecke2018Oct,
+	author = {Reinecke, Tobias and Clowers, Brian H.},
+	title = {{Implementation of a flexible, open-source platform for ion mobility spectrometry}},
+	journal = {HardwareX},
+	volume = {4},
+	pages = {e00030},
+	year = {2018},
+	month = oct,
+	issn = {2468-0672},
+	publisher = {Elsevier},
+	doi = {10.1016/j.ohx.2018.e00030}
+}
+
+@book{Eiceman2013Oct,
+  author         = {G. A. Eiceman, Z.Karpas, Herbert H. Hill Jr.},
+  editor         = {},
+  publisher      = {{Taylor and Francis Group}},
+  title          = {{Ion Mobility Spectrometry}},
+  year           = {2013},
+  isbn           = {978-1-4398-5998-8}
+}

TeX/config/Konfiguration.tex

@@ -0,0 +1,82 @@
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Definition des Seitenlayout
+
+\frenchspacing                                        	% Gleicht Abstände zwischen Satzzeichen und Worten an
+
+\pagestyle{scrheadings}
+\renewcommand*\chapterpagestyle{scrheadings}			% Header auch auf erste Seite eines Kapitels nutzen + im Inhaltsverzeichnis
+\clearpairofpagestyles									% Defaulteinstellungen für Header-/Footer zurücksetzen
+
+
+\addtokomafont{pagehead}{\normalfont}					% Header mit greader Schrift (normal wäre die Schrift kursiv)
+% Seitenlayout doppelseitig
+\lehead{\thepage}                                    	% Kopfzeile links, gerade Seitenzahl (Seitenzahl)
+\rehead{\leftmark}                                   	% Kopfzeile rechts, gerade Seitenzahl (Kapitel)
+\rohead{\thepage}                                    	% Kopfzeile rechts, ungerade Seitenzahl (Seitenzahl)
+\lohead{\leftmark}                                   	% Kopfzeile links, ungerade Seitenzahl (Kapitel)
+
+% Fußzeile Abschalten
+\lefoot{}												% Fußzeile links, gerade Seitenzahl (leer)
+\lofoot{}												% Fußzeile links, ungerade Seitenzahl (leer)
+\refoot{}												% Fußzeile rechts, gerade Seitenzahl (leer)
+\rofoot{}												% Fußzeile recgts, ungerade Seitenzahl (leer)
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Formelzeichenverzeichnis
+
+\renewcommand{\nomname}{Formelzeichenverzeichnis}        %Namensänderung von "Nomenclature" zu "Formelzeichenverzeichnis"
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+% Literaturverzeichnis
+
+\bibliographystyle{plain}                						%Literaturangaben nach Erscheinen im Text sortiert, "DIN 1505 Teil 2"
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+% Zusätzliche Worttrennungen
+\input{./config/hyphenation.tex}														% Falls Latex ein Wort nicht/falsch trennt dies bitte in hyphenation.tex eintragen.
+
+\setlength{\parindent}{0pt}                          	% 1. Zeile nach Absatz einrücken (0pt = nicht einrücken)
+
+\textheight = 690pt                                  	% Textbody vergrößert, Standard:595pt
+\voffset = 0.8cm                                     	% Abstand vom oberen Rand der Seite
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Caption-Formatierung
+\captionsetup{format=hang}                          % Hängende Captions
+\captionsetup{labelfont={bf}}                       % Caption-Bezeichnung ist fett gedruckt
+\captionsetup{font={footnotesize}}                  % Caption kleinere Schrifgröße
+\captionsetup{margin=1cm}                           % Caption Rand links und rechts
+\captionsetup*[table]{position=top}                  % Tabellenbeschriftung oberhalb
+\renewcommand{\tablename}{Tabelle}                  % Tabellenbezeichnung wird mit Tab. abgekürzt
+% \subcaphangtrue                                     % Hängende Subcaptions
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Grafiken
+\graphicspath{{grafiken/}}                                  % Verzeichnis für Grafiken
+\setlength{\unitlength}{1cm}                                % Einheit für die picture-Umgebung auf 1cm gesetzt
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Zusätzliche Farben
+\definecolor{darkblue}{rgb}{0,0,.6}
+\definecolor{darkred}{rgb}{.6,0,0}
+\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,.6,0}
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Listings-Paket
+\renewcommand{\lstlistingname}{Quelltext}
+\lstset{numbers=left,
+        numberstyle=\tiny,
+        numbersep=5pt,
+        basicstyle=\small,
+        breaklines=true,
+        keywordstyle=\color{blue},
+        commentstyle=\color{darkgreen},
+        belowcaptionskip=0.4cm,
+        captionpos=b,
+        firstnumber=1,
+        stepnumber=1,
+        frame=leftline,
+        rulecolor=\color{black}}
+
+\newcommand{\msmol}[1]{\mbox{\footnotesize #1}}

TeX/config/Pakete.tex

@@ -0,0 +1,81 @@
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%Einbindung von Paketen
+
+%Deutsche Sprache
+\usepackage[ngerman]{babel}                                 % Mehrsprachenumgebung Babel mit Deutscher Sprache
+
+
+%Kodierungen
+\usepackage[utf8]{inputenc}                               	% Eingabekodierung & Unterstützung von Umlauten (ä,ö,ü)
+\usepackage[T1]{fontenc}                                    % Trennung von Worten mit Umlauten
+
+
+%Schriftpakete
+\usepackage{bm}                                             % Fette Schriftzeichen in der Mathematik-Umgebung
+\usepackage{mathptmx}                                       % Times New Roman
+\usepackage[scaled=.90]{helvet}                             % Serifenlose Schrift für \textsf
+\usepackage{courier}                                        % Schriftart für \texttt
+\DeclareSymbolFont{letters}{OML}{cmm}{m}{it}                % Buchstaben der Mathematik-Umgebung in Computer Modern
+\DeclareSymbolFont{symbols}{OMS}{cmsy}{m}{n}                % Symbole der Mathematik-Umgebung in Computer Modern
+\usepackage{grffile}																				% Ermöglicht Leerzeichen und mehrere Punkte in Pfadangaben
+
+
+%Symbole
+\usepackage{marvosym}                                       % Zusätzliche Symbole (u.A. Euro)
+\usepackage{latexsym}                                       % Zusätzliche mathematische Symbole (11)
+
+
+%Grafische Umgebung
+\usepackage{color}                                          % Ermöglicht farbige Texte
+\usepackage{epsfig}
+\usepackage{graphicx}                                       % Einbinden von Grafiken
+\usepackage{float}
+% \usepackage{subfigure}                                      % Unterabbildungen mit eigenen Unterschriften
+\usepackage[section]{placeins} 								% Erlaubt Bereichsbeschränkungen für Float-Objekte (figures) mit \FloatBarrier
+															% [section] definiert, dass figures nicht erst in der nächsten section platziert werden dürfen
+
+% Matlab2Tikz
+\usepackage{tikz}
+\usepackage{tikz}
+\usepackage{pgfplots} 																			% https://github.com/matlab2tikz/matlab2tikz
+\pgfplotsset{compat=newest}
+\pgfplotsset{plot coordinates/math parser=false}
+\usetikzlibrary{plotmarks}
+\newlength\figureheight
+\newlength\figurewidth
+
+
+%Tabellen
+\usepackage{longtable}                                      % Paket für Tabellen, die über mehrere Seiten gehen
+\usepackage{multicol}                                       % Paket für Text in mehreren Spalten
+\usepackage{multirow}					                    					% Paket für Text in mehreren Zeilen
+\usepackage{rccol}                                          % Spaltenausrichtung am Komma
+\usepackage{booktabs}                                       % Paket für toprule/midrule/bottomrule
+\usepackage{hhline}																					% Erlaubt doppelte horizontale Linien \hhline
+
+
+%Indexerstellung
+\usepackage[intoc,german]{nomentbl}                         % Erstellung eines Formelverzeichnisses
+
+
+%Sonstige Pakete
+\usepackage{amsmath}                                 				% Mathematik-Umgebung
+\usepackage[bottom]{footmisc}																% Erleichtert Fußnoten in Captions, zwingt Fußnoten an das Ende der Seite (Kann sonst mit Float-Objekten (Bildern) zu Chaos fürhen)
+%\usepackage{fancyhdr}                                      % Paket zur Gestaltung von Kopf- und Fußzeile
+\usepackage[headsepline]{scrlayer-scrpage}									% Paket zur Gestaltung von Kopf- und Fußzeile
+\usepackage{scrhack}																				% Patches...
+\usepackage[breaklinks=true, hidelinks]{hyperref}         	% Links in PDf Dokumenten erzeugen
+\usepackage{array}                                          % Erstellung von Arrays
+\usepackage{setspace}                                       % Paket um Zeilenabstand zu ändern
+\usepackage{caption}                                        % Paket für Captions in Tabellen und Bildern
+\usepackage{subcaption}
+\usepackage[figuresright]{rotating}                         % Paket um Tabellen, Bilder zu drehen (zum rechten Rand gedreht)
+\usepackage{listings}                                       % Paket für Quelltexte
+\usepackage{pdfpages} 
+\usepackage{import}																					% Erlaubt relative Pfadangaben
+\usepackage{siunitx}              													% Paket für Einheiten
+\usepackage{xfrac}
+\DeclareSIUnit \var {var}
+
+\usepackage{todonotes}																			% Todo-Notes im Text erstellen
+%\usepackage[disable]{todonotes}														% Vor dem Drucken Todo Notes hier global deaktivieren!

TeX/config/hyphenation.tex

@@ -0,0 +1,11 @@
+\hyphenation{Chip-lö-tung}
+\hyphenation{Threshold}
+\hyphenation{Kol-lek-tor-sät-ti-gungs-span-nung}
+\hyphenation{IGBT-Durch-lass-span-nung}
+\hyphenation{Ei-gen-er-wär-mung}
+\hyphenation{STMCubeIDE}
+
+
+
+
+

TeX/grafiken/datavis

@@ -0,0 +1 @@
+../../Images/Datavis