Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

2. Grundlagen
Verstärker, kurz CSA 11 . Da man die Ladung als Integral eines Stroms beschreiben
kann, ist ein solcher CSA nichts anderes als ein Integrierer. Einen CSA kann man
konstruieren, indem man in den Rückkopplungszweig eines Operationsverstärkers
einen Kondensator einfügt. Der OPV wird dann die Ausgangsspannung so einstellen,
dass die Ladung über dem genannten Rückkopplungskondensator die Ladung des
Sensors kompensiert. Um zu erreichen, dass der Operationsverstärker nach endlicher
Zeit wieder die gleiche Reaktion auf eine bestimmte Ladungsmenge zeigt und nicht
nach einer bestimmten Ladungsmenge in Sättingung geht, muss der Kondensator wieder
entladen werden. Dies kann durch einen parallel geschalteten, hohen Widerstand
geschehen oder durch einen aktiven Schalter, der bei einer bestimmten Bedingung
den Kondensator entlädt. Unter Vernachlässigung der Entladung des Kondensators
ist das Ausgangssignal des Vorverstärkers eine Stufenfunktion, bei der die Höhe
der einzelnen Stufen proportional zur Ladung eines mehr oder weniger diskreten
Ereignisses ist, etwa dem Durchflug eines Teilchens.
2.6.4. Stabilität von Operationsverstärkern
Da Operationsverstärker in der Regel mit Gegenkopplung betrieben werden, um ein
stabiles Ausgangssignal bei einer bestimmten Übertragungsfunktion zu erhalten, liegt
es nahe einige Konzepte aus der Regelungs- und Systemtechnik zur Beurteilung der
Stabilität dieser Systeme zu nutzen. Dazu werden zuerst zwei wichtige Diagrammtypen
eingeführt. Diese dienen zur Darstellung der komplexen Übertragungsfunktion
eines allgemeinen linearen Systems.
Bode-Diagramm
G (ω) = S Ausgang
S Eingang
(2.30)
Das Bode-Diagramm besteht zwei Kennlinien. Die erste zeigt den Absolutbetrag
|G (ω)| der Übertragungsfunktion in doppelt-logarithmischer Darstellung während
die zweite die Phasedrehung φ (ω) in halblogarithmischer Darstellung repräsentiert.
In Abb. 2.4 sieht man ein Bode-Diagramm eines Tiefpasses erster Ordnung mit einem
Pol bei der Grenzfrequenz ω C . Die Differenz zweier Kurven in der Graphik entspricht
durch die logarithmische Darstellung dem Quotienten der beiden Übertragungsfunktionen.
Nyquist-Diagramm
Das Nyquist-Diagramm ist eine reduzierte Darstellung des Bode-Diagramms. Es
ist eine parametrische Darstellung der Übertragungsfunktion nach der Frequenz in
11 engl. charge sensitive amplifier
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