DE102019132693A1 - Verstärkerschaltung mit einer Strom-Spannungs-Wandlung zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung mit einer Strom-Spannungs-Wandlung zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops, mit einem Signaleingang (INPUT) zum Anschluss an die Photodiode und einem Signalausgang zur Ausgabe eines Ausgangssignals. Die Erfindung sieht mehrere Eingangstransistoren (Q1-Q6) vor, um die Verstärkerschaltung an die Kapazität der Photodiode anzupassen, wobei die Eingangstransistoren (Q1-Q6) an dem Signaleingang (INPUT) parallel geschaltet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung mit einer Strom-Spannungs-Wandlung zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops. Derartige Verstärkerschaltungen sind an sich aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Problematisch hierbei ist jedoch die Anpassung der Verstärkerschaltung an die Kapazität der Photodiode.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Verstärkerschaltung zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Verstärkerschaltung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
• Die Erfindung sieht vor, dass die Verstärkerschaltung mehrere Eingangstransistoren (z.B. JFETs) aufweist, um die Verstärkerschaltung an die Kapazität der Photodiode anzupassen, wobei die Eingangstransistoren an dem Signaleingang parallel geschaltet sind. In Abhängigkeit von der Kapazität der Photodiode weist die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung also eine entsprechend geeignete Anzahl von Eingangstransistoren auf. Die Verwendung mehrerer paralleler Eingangstransistoren bietet auch den Vorteil, dass das Eingangsspannungsrauschen reduziert wird.
• In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Verstärkerschaltung eine Kaskodeschaltung auf, um den störenden Miller-Effekt zu reduzieren, wobei die Kaskodeschaltung eine Reihenschaltung der Eingangstransistoren und eines separaten Kaskode-Transistor aufweist. Hierbei sind die Eingangstransistoren also Bestandteil der Kaskodeschaltung. Derartige Kaskodeschaltungen sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht separat beschrieben werden. Beispielsweise sind Kaskode-Schaltungen beschrieben in Tietze/Schenk: „Halbleiterschaltungstechnik“, 12. Auflage, Seiten 316-330.
• Vorzugsweise handelt es sich bei den Eingangstransistoren um Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFETs: Junction Field Effect Transistor) in Source-Schaltung, während der Kaskode-Transistor vorzugsweise ein Bipolartransistor in Basis-Schaltung ist. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich, dass die Eingangstransistoren in Source-Schaltung geschaltet sind.
• Ferner ist zu erwähnen, dass die Kaskodeschaltung vorzugsweise als so genannte gefaltete Kaskode ausgeführt ist. Derartige gefaltete Kaskoden sind an sich aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt und müssen deshalb nicht separat beschrieben werden. Vorteilhaft an einer gefalteten Kaskode ist die Reduzierung des störenden Schrotrauschens. Typischerweise wird dagegen sonst eine nicht gefaltete Kaskode mit NPN-Transistoren realisiert; die Nachteile davon sind, dass eine höhere Versorgungsspannung nötig ist und dass der Arbeitsstrom der JFETs auch durch den NPN-Transistor fließt und dadurch Schrotrauschen erzeugt. Dieses Schrotrauschen kann so hoch sein, dass das Rauschen der Gesamtschaltung dadurch bestimmt wird. Die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung weist deshalb vorzugweise eine gefaltete Kaskode mit einem PNP-Transistor auf.
• Weiterhin ist zu erwähnen, dass bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hinter der Kaskodeschaltung ein Transistor in Basis-Schaltung in Reihe mit der Kaskode geschaltet ist, um den Spannungssteuerbereich zu erweitern.
• Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Vielzahl der Eingangstransistoren die Möglichkeit bietet, die Verstärkerschaltung an die Kapazität der Photodiode anzupassen. Vorzugsweise liegt die Anzahl der Eingangstransistoren deshalb im Bereich von 1-6.
• In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Verstärkerschaltung eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe auf, die hintereinander geschaltet sind, wobei die Eingangsstufe eine geringere Frequenzbandbreite aufweist als die Ausgangsstufe.
• Die Ausgangsstufe hat vorzugsweise einen ersten Operationsverstärker mit einem sehr kleinen Verstärkungsfaktor von höchstens 0,01, 0,01 oder 0,1, um die Frequenzbandbreite zu erweitern. Darüber hinaus weist die Ausgangsstufe vorzugsweise einen zweiten Operationsverstärker auf, der mit einem Verstärkungsfaktor von mindestens 10, 50 oder 100 betrieben wird, um die durch den ersten Operationsverstärker der Ausgangsstufe verringerte Verstärkung der Ausgangsstufe wieder anzuheben. Der erste Operationsverstärker soll also die Frequenzbandbreite anheben, die in der Eingangsstufe relativ klein ist. Zu diesem Zweck arbeitet der erste Operationsverstärker der Ausgangsstufe mit einem sehr kleinen Verstärkungsfaktor. Der zweite Operationsverstärker der Ausgangsstufe soll dann die Verstärkung wieder anheben. Auf diese Weise hat die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung eine relativ große Frequenzbandbreite und eine ausreichende Verstärkung.
• Dem ersten Operationsverstärker der Ausgangsstufe ist vorzugsweise eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand vorgeschaltet.
• Der erste Operationsverstärker der Ausgangsstufe hat vorzugsweise im Frequenzbereich eine ab einer bestimmten ersten Grenzfrequenz ansteigende Verstärkung. Entsprechend hat die Eingangsstufe im Frequenzbereich ab einer bestimmten zweiten Grenzfrequenz eine abfallende Verstärkung. Die beiden Grenzfrequenzen der Eingangsstufe einerseits und des ersten Operationsverstärkers der Ausgangsstufe andererseits sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich, insbesondere mit einer Abweichung von höchstens 20%, 10%, 5% oder 2%.
• Darüber hinaus kann die Ausgangsstufe als Eingangspuffer einen dritten Operationsverstärker und als Ausgangstreiber einen vierten Operationsverstärker aufweisen.
• Schließlich ist zu erwähnen, dass die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung eine Transimpedanz von im Wesentlichen 10 MΩ aufweisen kann, insbesondere mit einer Abweichung von höchstens ±30 %, ±20 %, ±10 % oder ±-5 %.
• Darüber hinaus kann die Verstärkerschaltung bei vier Eingangstransistoren ein Eingangsspannungsrauschen von weniger als 0,4 nV/√Hz aufweisen.
• Ferner ist zu erwähnen, dass sich die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung nicht nur dazu eignet, eine Photodiode eines Elektronenmikroskops auszulesen, wie es vorstehend beschrieben wurde und bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fall ist. An dem Signaleingang der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung können also auch andere Bauelemente oder Baugruppen angeschlossen werden. So eignet sich die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung allgemein zum Auslesen von Sensoren, die eine physikalische Größe in Strom umwandeln.
• Schließlich ist zu erwähnen, dass die Erfindung auch Schutz beansprucht für die Verwendung der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops.
• Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
• 1 ein Schaltbild der Eingangsstufe der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung, und
• 2 ein Schaltbild der Ausgangsstufe der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung.
• Im Folgenden wird nun die in den 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Verstärkerschaltung beschrieben, die beispielsweise zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops eingesetzt werden kann, wobei dieses Einsatzgebiet grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht beschrieben werden muss. Es ist an dieser Stelle lediglich zu erwähnen, dass die Verstärkerschaltung zum Anschluss an die Photodiode einen Signaleingang INPUT aufweist und zur Ausgabe eines entsprechenden Ausgangssignals einen Signalausgang OUTPUT hat.
• Die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung ist aufgeteilt in eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe, wobei die Eingangsstufe in 1 dargestellt ist und auch als „JFET Stage“ bezeichnet wird, während die Ausgangsstufe in 2 dargestellt ist und auch als „Comp Stage“ bezeichnet wird. Im Folgenden werden Aufbau und Funktionsweise der Eingangsstufe und der Ausgangsstufe nacheinander beschrieben.
• Eingangsstufe (JFET Stage)
• Bei der Eingangsstufe (JFET Stage) der Verstärkerschaltung handelt es sich um einen diskret aufgebauten Transimpedanzverstärker (Strom-Spannungs-Wandler), dessen Transimpedanz von einem Widerstand R_F bestimmt wird, typischerweise im Bereich von 10 MOhm. Der Widerstand R_F erzeugt ein im Frequenzbereich konstantes Eingangsstromrauschen. Weiterhin zeigt sich ein Eingangsspannungsrauschen e_I, das zusammen mit einer Gesamteingangskapazität C_T ein im Frequenzbereich ansteigendes Eingangsstromrauschen i_I = j 2 π f C_T e_I erzeugt. Es ist daher essentiell, das Eingangsspannungsrauschen e_I und die Gesamteingangskapazität C_T zu minimieren.
• Die Eingangsstufe hat deshalb mehrere Eingangstransistoren Q₁ bis Q₆, die als JFETs (Junction Field Effect Transistor) ausgebildet sind und maßgeblich das Rauschen und die Eingangskapazität des Verstärkers bestimmen. Für das Eingangsspannungsrauschen e_I des Verstärkers gilt: e_I = ${\text{e}}_{\text{J}}/\sqrt{\text{n}}$

  

  mit der Anzahl n der Eingangstransistoren Q₁ bis Q₆ und dem Eingangsrauschen e_J eines JFETs. Für die Gesamteingangskapazität C_T des Verstärkers gilt C_T = C_D + C_J n mit der Eingangskapazität C_J eines JFETs und der Diodenkapazität C_D. Man kann zeigen, dass das Eingangsstromrauschen i_I minimal wird, wenn gilt: C_D = C_J n. Praktisch wurden bei Diodenkapazitäten zwischen 250 pF und 300 pF vier bis sechs JFETs vom Typ BF862 als Eingangstransistoren Q₁ bis Q₆ verwendet.
• Die Eingangskapazität eines JFETs besteht aus der Gate-Source-Kapazität C_GS und der Gate-Drain-Kapazität C_GD. Da die Gate-Source-Kapazität C_GD vom Ausgang zum Eingang des JFETs reicht, wirkt eine invertierende Spannungsverstärkung am Ausgang wie eine Vervielfachung der Gate-Source-Kapazität C_GD und damit eine Vergrößerung von C_J, der sogenannte Miller-Effekt. Um das zu verhindern, kann man an den JFET-Ausgang einen Transistor in Basis-Schaltung anschließen, hier den Transistor Q₇, der wie eine sehr niederohmige Stromsenke wirkt und damit die Spannungsverstärkung an diesem Punkt sehr klein halten. Diese Kombination wird Kaskode genannt. Die Eingangstransistoren Q1-Q6 bilden also zusammen mit dem Transistor Q₇ eine Kaskodeschaltung KS.
• Die Eingangstransistoren Q1-Q6 (JFETs) benötigen einen Arbeitsruhestrom, der durch eine Spannung VJFET über einen Widerstand R_D eingestellt wird und von der Anzahl und dem Typ der verwendeten Eingangstransistoren Q1-Q6 (JFETs) abhängig ist. Die Arbeitsspannung am Ausgang der Eingangstransistoren Q1-Q6 (JFETs) wird durch den Arbeitspunkt des Transistors Q₇ bestimmt, der durch die Widerstände R₁ und R₂ festgelegt wird. Er ist von den verwendeten Eingangstransistoren Q1-Q6 (JFETs) abhängig.
• Typischerweise wird eine Kaskode mit NPN-Transistoren realisiert; die Nachteile davon sind, dass eine höhere Versorgungsspannung nötig ist und dass der Arbeitsstrom der JFETs auch durch den NPN-Transistor fließt und dadurch Schrotrauschen erzeugt. Dieses Schrotrauschen kann so hoch sein, dass das Rauschen der Gesamtschaltung dadurch bestimmt wird. Daher wurde hier ein PNP-Transistor verwendet: Diese Schaltung ist als „folded cascode“ bekannt. Bei der Kaskodeschaltung KS handelt es sich also um eine gefaltete Kaskode („folded cascode“).
• Der durch die Eingangstransistoren Q1-Q6 (JFETs) erzeugte Strom wird durch den Transistor Q₇ an eine Stromquelle SQ1 weitergeleitet. Die Ausgangsimpedanz der Stromquelle SQ1 multipliziert mit der Steilheit der Eingangstransistoren Q1-Q6 (JFETs) ergibt die open-loop-gain der Schaltung.
• Die damit erzeugte Spannung muss dann nur noch gepuffert werden und über die Rückkopplung an den Eingang zurückgeführt werden. Die Stromquelle SQ1 besteht aus einem Transistor Q₉, einem Widerstand R₆, einem Widerstand R₇ und einem Widerstand R₈, der Spannungspuffer aus einem Transistor Q₁₀.
• Eine weitere Stromquelle SQ2 dient zur Einstellung des Arbeitspunktes des Transistors Q₁₀ und besteht aus einem Transistor Q₁₁, einem Widerstand R₉, einem Widerstand R₁₀ und einem Widerstand R₁₁. Zwischen Ausgang und Eingang des Transistors Q₁₀ liegt eine Spannungsdifferenz im Bereich von 0,6 V, der Ausgangsspannungsbereich ist bestimmt durch den Arbeitsbereich des Ausgangs des Transistors Q₇. Abhängig von den Signalamplituden und der Polarität der Photodioden an dem Signaleingang INPUT kann das problematisch sein, daher ist hier als Neuerung ein weiterer Transistor Q₈ in Basisschaltung vorgesehen, durch den der Aussteuerungsbereich angepasst werden kann. Der Arbeitspunkt des Transistors Q₈ wird über einen Widerstand R₄ und einen Widerstand R₅ eingestellt. Ein Widerstand R₃ wird benötigt, um die Ruheströme der Transistoren Q₇ und Q₈ zur negativen Versorgungsspannung zu führen.
• Weiterhin ist ein Rückkopplungsnetzwerk vorgesehen, dass aus einem Widerstand R_F und einem Kondensator C_F besteht. Die parasitäre Kapazität des Widerstands R_F liegt im Bereich von 70 fF und würde damit bereits die Bandbreite begrenzen. Daher wurde der Kondensator C_F vorgesehen, um die Grenzfrequenz des Verstärkers auf einen definierten Wert zu setzen, typischerweise 1 pF; die Grenzfrequenz der Eingangsstufe liegt dann bei 15 kHz.
• Um die Einstreuung von Störsignalen zu minimieren ist es wichtig, den Verstärker so nahe wie möglich an der Photodiode an dem Signaleingang INPUT zu platzieren, dadurch wird gleichzeitig die parasitäre Eingangskapazität durch Anschlusskabel minimiert. Für den dafür nötigen Betrieb im Vakuum ist es wichtig, die Verlustleistung gering und dafür die Versorgungsspannung klein zu halten, was durch den folded cascode Aufbau zusammen mit dem Transistor Q₈ ermöglicht wird. Die nachfolgende Ausgangsstufe („Comp Stage“) wird außerhalb des Vakuums betrieben. Als Leitungstreiber ist ein Operationsverstärker U1A vorgesehen, mit einem Widerstand R₁₄ als Serienterminierung für eine Übertragungsleitung.
• Ausgangsstufe („Comp Stage“)
• Im Folgenden wird nun die Ausgangstufe beschrieben, die in 2 dargestellt ist.
• Die Eingangsstufe („JFETStage“) hat eine Grenzfrequenz von typischerweise 15 kHz. Um eine größere Bandbreite zu erreichen, wird eine Kompensationsstufe benötigt, die bei Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz der Eingangsstufe („JFET Stage“) eine Verstärkung von 1 hat, aber ab der Grenzfrequenz eine steigende Verstärkung, die den Abfall der Verstärkung der Eingangsstufe („JFET Stage“) kompensiert.
• In der vorliegenden Schaltung wird diese Frequenzcharakteristik durch einen Operationsverstärker U_3A, einen Widerstand R_G, einen Kondensator C_G und einen Widerstand R₁₆ erreicht. Die Zeitkonstante der Parallelschaltung des Widerstands R_G und den Kondensators C_G muss dabei der Zeitkonstante der Parallelschaltung des Widerstands R_F und des Kondensators C_F in der Eingangsstufe („JFET Stage“) entsprechen.
• Wenn die Grenzfrequenz bei 15 kHz liegt, das Ziel aber eine Bandbreite über 5 MHz ist, wird für den Operationsverstärker U_3A ein Operationsverstärker mit einem Verstärkungs-Bandbreite-Produkt deutlich größer als 1.5 GHz benötigt, falls die Verstärkung unterhalb der Grenzfrequenz 1 sein soll. Wenn man diese Verstärkung aber auf beispielsweise 0,01 festlegt, wird das benötigte Verstärkungs-Bandbreite-Produkt entsprechend kleiner und dieser Schaltungsteil entsprechend einfacher zu realisieren.
• In der vorliegenden Schaltung werden ein Operationsverstärker U_4A, ein Widerstand R₁₇ und ein Widerstand R₁₈ benutzt, um die vorherige niederfrequente Verstärkung < 1 wieder auf nominell 1 anzuheben. Je nach Bandbreite-Bedarf kann es nötig sein, diesen Schaltungsteil auf zwei Verstärkerstufen aufzuteilen.
• Um den Eingang von der komplexen Last der Parallelschaltung des Widerstands R_G und des Kondensators C_G zu entkoppeln, ist ein Operationsverstärker U_2A mit einem Widerstand R₁₅ vorgesehen.
• Als Leitungstreiber ist ein Operationsverstärker U_5A zusammen mit einem Serienterminierungswiderstand R₂₁ vorgesehen. Eine lastseitige Endterminierung kann mit Widerständen R₁₉ und R₂₀ kompensiert werden.
• Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung auch eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen, die ebenfalls in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüche und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.
• Bezugszeichenliste

CF

Rückkopplungskondensator der Eingangsstufe

CG

Rückkopplungskondensator der Ausgangsstufe

INPUT

Signaleingang der Verstärkerschaltung

KS

Kaskodeschaltung

OUTPUT

Signalausgang der Verstärkerschaltung

Q11

Transistor der Stromquelle SQ2

Q1-Q6

Eingangstransistoren

Q7

Kaskode-Transistor

Q8

Transistor in Basisschaltung zu Erweiterung des Spannungssteuerbereichs

Q9

Transistor der Stromquelle SQ1

R1-R21

Widerstände

SQ1

Stromquelle

SQ2

Stromquelle

RD

Widerstand der Eingangsstufe

RF

Rückkopplungswiderstand der Eingangsstufe

RG

Rückkopplungswiderstand des Operationsverstärker U3A der Ausgangsstufe

SQ2

StromquelleUlA

U1A

Operationsverstärker der Eingangsstufe als Leitungstreiber

U2A

Operationsverstärker als Eingangspuffer der Ausgangsstufe

U3A

Operationsverstärker der Ausgangsstufe

U4A

Operationsverstärker der Ausgangsstufe

USA

Operationsverstärker als Ausgangstreiber der Ausgangsstufe

VJFET

Spannung zur Einstellung des Arbeitsruhestroms der Eingangstransistoren Q1-Q6

Claims (13)

1. Verstärkerschaltung mit einer Strom-Spannungs-Wandlung zum Auslesen eines Sensors, der eine physikalische Größe in einen elektrischen Strom umwandelt, insbesondere zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops, mit a) einem Signaleingang (INPUT) zum Anschluss an den Sensor, und b) einem Signalausgang (OUTPUT) zur Ausgabe eines Ausgangssignals, gekennzeichnet durch c) mehrere Eingangstransistoren (Q1-Q6) zur Anpassung an die Kapazität des Sensors, wobei die Eingangstransistoren (Q1-Q6) an dem Signaleingang (INPUT) parallel geschaltet sind.
2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kaskodeschaltung (KS) zur Verringerung des Miller-Effekts, wobei die Kaskodeschaltung (KS) eine Reihenschaltung der Eingangstransistoren (Q1-Q6) und eines Kaskode-Transistors (Q7) aufweist.
3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Kaskode-Transistor (Q7) ein Bipolartransistor in Basis-Schaltung ist, und/oder b) dass die Eingangstransistoren (Q1-Q6) Sperrschicht-Feldeffekttransistoren sind.
4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaskodeschaltung (KS) eine gefaltete Kaskode aufweist.
5. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Transistor (Q8) in Basisschaltung, der hinter der Kaskodeschaltung (KS) in Reihe mit der Kaskodeschaltung (KS) geschaltet ist und den Ausgangsspannungsbereich erweitert.
6. Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Eingangstransistoren (Q1-Q6) zwischen einem und sechs liegt.
7. Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe, die hintereinander geschaltet sind, wobei die Eingangsstufe eine geringere Frequenzbandbreite aufweist als die Ausgangsstufe.
8. Verstärkerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Frequenzbandbreite der Eingangsstufe 0-15 kHz umfasst, und/oder b) dass die Frequenzbandbreite der Ausgangsstufe 0-10 MHz umfasst.
9. Verstärkerschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ausgangsstufe einen ersten Operationsverstärker (U3A) mit einem Verstärkungsfaktor von höchstens 0,01, 0,02 oder 0,1 aufweist, um die Frequenzbandbreite zu erweitern, und b) dass die Ausgangsstufe einen zweiten Operationsverstärker (U4A) aufweist, der mit einem Verstärkungsfaktor von mindestens als 10, 50 oder 100 betrieben wird, um die durch den ersten Operationsverstärker (U3A) verringerte Verstärkung der Ausgangsstufe wieder anzuheben.
10. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Operationsverstärker (U3A) der Ausgangsstufe eine im Frequenzbereich ab einer bestimmten Grenzfrequenz ansteigende Verstärkung besitzt, und b) das die Grenzfrequenz der Ausgangsstufe der Frequenz entspricht, bei der der Abfall der Verstärkung der Eingangsstufe beginnt, insbesondere mit einer Abweichung von höchsten 20%, 10%, 5% oder 2%.
11. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ausgangsstufe als Eingangspuffer einen dritten Operationsverstärker (U2A) aufweist, und b) dass die Ausgangsstufe als Ausgangstreiber einen vierten Operationsverstärker (U5A) aufweist.
12. Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Verstärkerschaltung eine Transimpedanz von im Wesentlichen 10 MΩ aufweist, insbesondere mit einer Abweichung von höchsten ±30%, ±20%, ±10% oder ±5%, und/oder b) dass die Verstärkerschaltung ein Eingangsspannungsrauschen von weniger als 0,4 nV/√Hz aufweist, insbesondere bei vier Eingangstransistoren (Q1-Q6).
13. Verwendung der Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Auslesen eines Sensors, der eine physikalische Größe in einen elektrischen Strom umwandelt, insbesondere zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops.

Images