ungelöst Vom Output zum Input
- Ersteller beldowsk
- Erstellt am
Hallo,
es geht noch immer um "Gammaspektrometrie mit Soundkarte" (Thread ungelöst - Gammaspektrometrie mit Soundkarte).
Ich habe - in Hardware - einen Detektor für den es verschiedene Ansätze für eine (passive) Beschaltung gibt und 2 mögliche (aktive) Adapter, deren Aufgabe es ist das schnelle Detektorsignal so in die Länge zu ziehen und zu verstärken, das ich es mit einer Soundkarte digitalisieren kann. Einen der beiden Adapter hab ich zum Laufen gebracht, den zweiten noch nicht. Wegen dem beschäftige ich mich mit LTspice.
Vom ersten Adapter habe ich einen digitalisierten Impuls (Sample 192000Hz). Von beiden Adaptern einen Schaltplan und ein LTspice-Schema. Der Impuls von der Anode des Photomultipliers (des Detektors) ist so kurz, das er nur mit einem sehr guten Oszilloskop zu messen wäre, das ich natürlich nicht habe. Meine Versuche, diesen Impuls in LTpsice so lange zu variieren, bis der Output dem digitalisieten Impuls gleicht, waren nicht sehr überzeugend.
Drum die Frage, ob ich mit meinem soundkarten-digitalisierten Output-Impuls und einem Schema, mit LTspice den Input-Impuls (von dem ich nur recht vage Vermutungen habe) berechnen kann.
Gruß Andres
es geht noch immer um "Gammaspektrometrie mit Soundkarte" (Thread ungelöst - Gammaspektrometrie mit Soundkarte).
Ich habe - in Hardware - einen Detektor für den es verschiedene Ansätze für eine (passive) Beschaltung gibt und 2 mögliche (aktive) Adapter, deren Aufgabe es ist das schnelle Detektorsignal so in die Länge zu ziehen und zu verstärken, das ich es mit einer Soundkarte digitalisieren kann. Einen der beiden Adapter hab ich zum Laufen gebracht, den zweiten noch nicht. Wegen dem beschäftige ich mich mit LTspice.
Vom ersten Adapter habe ich einen digitalisierten Impuls (Sample 192000Hz). Von beiden Adaptern einen Schaltplan und ein LTspice-Schema. Der Impuls von der Anode des Photomultipliers (des Detektors) ist so kurz, das er nur mit einem sehr guten Oszilloskop zu messen wäre, das ich natürlich nicht habe. Meine Versuche, diesen Impuls in LTpsice so lange zu variieren, bis der Output dem digitalisieten Impuls gleicht, waren nicht sehr überzeugend.
Drum die Frage, ob ich mit meinem soundkarten-digitalisierten Output-Impuls und einem Schema, mit LTspice den Input-Impuls (von dem ich nur recht vage Vermutungen habe) berechnen kann.
Gruß Andres
Leider kenne ich mich Fachbereich "Gammaspektrometrie mit Soundkarte" zu wenig aus, um die Thematik fachgerecht beurteilen zu können.
Ich habe im angehängten file mal eine AC-Analyse laufen lassen, um das Frequenzverhalten Deiner Schaltung zu simulieren.
Wo ich das .wav-file "anhängen" könnte, ist mir indes noch unklar.
-----
Udo
Ich habe im angehängten file mal eine AC-Analyse laufen lassen, um das Frequenzverhalten Deiner Schaltung zu simulieren.
Wo ich das .wav-file "anhängen" könnte, ist mir indes noch unklar.
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Udo
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Hallo,
aus dem wav-file lässt sich ja auch eine txt-Datei zur Übergabe per PWL erstellen.
Aber eine neue Spannungsquelle mit diesem PWL-Input an den Output hilft ja nicht.
Ich weiß auch nicht wie LTspice seine Simulation errechnet, aus der Vorlesung zur nummerischen Mathematik ist mir aber noch in Erinnerung, das sich große Gleichungssysteme (die sich in Matrizen darstellen lassen) recht leicht rückwärts rechnen ließen.
Gruß Andreas
aus dem wav-file lässt sich ja auch eine txt-Datei zur Übergabe per PWL erstellen.
Aber eine neue Spannungsquelle mit diesem PWL-Input an den Output hilft ja nicht.
Ich weiß auch nicht wie LTspice seine Simulation errechnet, aus der Vorlesung zur nummerischen Mathematik ist mir aber noch in Erinnerung, das sich große Gleichungssysteme (die sich in Matrizen darstellen lassen) recht leicht rückwärts rechnen ließen.
Gruß Andreas
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Wie schon erwähnt, habe ich von dem Fachgebiet zu wenig Ahnung, bin aber gerne lernwillig.
Wenn ich es richtig verstanden habe, gibt es eine Eingangsspannung "Input" und eine Ziel-Ausgangsspannung "Out", beschrieben durch das PWL-File. Die Frage ist dann, was muss
zwischen "Input" und "Out" dazwischen geschaltet werden, damit die Bedingung erfüllt wird. Ist das so ? Wenn nicht, dann ist mein angehängter Versuch totaler Blödsinn.
----
Udo
Wenn ich es richtig verstanden habe, gibt es eine Eingangsspannung "Input" und eine Ziel-Ausgangsspannung "Out", beschrieben durch das PWL-File. Die Frage ist dann, was muss
zwischen "Input" und "Out" dazwischen geschaltet werden, damit die Bedingung erfüllt wird. Ist das so ? Wenn nicht, dann ist mein angehängter Versuch totaler Blödsinn.
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Udo
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Hallo Udo,
vielen Dank erst Mal für Deine Bemühungen. Deinen Versuch und Deinen Vorschlag muss ich mir erst noch ansehen.
Ich suche den Impuls, den die Spannungsquelle V1 erzeugen muss, damit bei output mein digitalisierter Impuls herauskommt.
Detektorbeschaltung und PMT-Adapter existieren in Hardware und funktionieren. Sie habe ich als LTspice-Schema nachgebaut. Ich hoffe Fehlerfrei?!
Es gibt aber noch einen zweiten PMT-Adapter der in Hardware existiert, aber eben nicht funktioniert. Er arbeitet mit 2x LMP7731. Um ihn zum Laufen zu bringen, habe ich mich mit LTspice beschäftigt.
Für die (passive) Beschaltung des PMT gibt es auch weitere Optionen, über deren Auswirkungen ich mit LTspice forschen will.
Die Widerstände zwischen den Dynoden des PMT sind mit 10MOhm fest, der "Lastwiderstand_am_PMT1" ist mit 2 MOhm aber eventuell nicht optimal.
Außerdem gibt es Beschaltungen die nicht nur 2 Kondensatoren zwischen den Dynoden 8, 9 und 10, sondern auch noch 2 weitere zwischen den Dynoden 6, 7 und 8 haben.
Und zum Überfluss auch noch welche, die nur einen Kondensator zwischen letzter Dynode (10) und Kathode setzen.
Um all das auszuprobieren, brauche ich - so glaube ich - doch einen recht "guten" Impuls in meiner Spannungsquelle, und den suche ich.
Gruß Andreas
vielen Dank erst Mal für Deine Bemühungen. Deinen Versuch und Deinen Vorschlag muss ich mir erst noch ansehen.
Ich suche den Impuls, den die Spannungsquelle V1 erzeugen muss, damit bei output mein digitalisierter Impuls herauskommt.
Detektorbeschaltung und PMT-Adapter existieren in Hardware und funktionieren. Sie habe ich als LTspice-Schema nachgebaut. Ich hoffe Fehlerfrei?!
Es gibt aber noch einen zweiten PMT-Adapter der in Hardware existiert, aber eben nicht funktioniert. Er arbeitet mit 2x LMP7731. Um ihn zum Laufen zu bringen, habe ich mich mit LTspice beschäftigt.
Für die (passive) Beschaltung des PMT gibt es auch weitere Optionen, über deren Auswirkungen ich mit LTspice forschen will.
Die Widerstände zwischen den Dynoden des PMT sind mit 10MOhm fest, der "Lastwiderstand_am_PMT1" ist mit 2 MOhm aber eventuell nicht optimal.
Außerdem gibt es Beschaltungen die nicht nur 2 Kondensatoren zwischen den Dynoden 8, 9 und 10, sondern auch noch 2 weitere zwischen den Dynoden 6, 7 und 8 haben.
Und zum Überfluss auch noch welche, die nur einen Kondensator zwischen letzter Dynode (10) und Kathode setzen.
Um all das auszuprobieren, brauche ich - so glaube ich - doch einen recht "guten" Impuls in meiner Spannungsquelle, und den suche ich.
Gruß Andreas
Hallo Andreas,
vielen Dank für Deine files vom 30.05. Bei der Schaltung "PMT_Adapter neu mit LMP7731 V1 an Gnd Input PWL.asc" ist mir aufgefallen, dass die Kondensatoren C11 und C10 kurzgeschlossen sind. Das ist auch im Report von Bernd Laquai
(Abb. 5) so, wurde wahrscheinlich übersehen. Das sollten wohl nur Blockkondensatoren sein, was aber für die grundsätzliche Thematik nicht von gravierender Bedeutung ist.
Das geöffnete File kann ich nur simulieren, wenn ich Deine wavefile-Quelle V3 durch (d)eine PWL-file ersetze mit .txt ersetze, sonst kommt die angehängte Fehlermeldung (wavefile fehlt).
Generell zur Problemstellung: Du hast eine existierende Schaltung, die ein bestimmtes elektrisches Verhalten hat und mit dem vorhandenen Eingangssignal "Anode" der Ausgang "Out" an der Soundkarte erzeugt wird.
Dein Vorhaben zur Modifikation des Ausgangssignales (=dein wavefile) mit der Anpassung des Eingangssignales (Anode-modifiziert) durch eine Art "Rückrechnung vom Output zum Input" durch Simulation zu ermitteln,
halte ich - nach meiner persönlichen Auffassung- für praktisch unlösbar. Grund: Die vorhandene Schaltung mit deren Eigenschaften soll ja bestehen bleiben, d.h. nicht verändert werden. LTspice simuliert ja die Schaltung wie sie ist.
Wie soll das Programm selbständig herausfinden, welche Manipulationen am Eingang zur Zielsetzung nötig sind. ( Analoges Beispiel: Dein Auto fährt nur 100km/h. Wie stark muss ich aufs Gaspedal drücken, damit es 200km/h erreicht ?.....nur mit anderem Motor möglich). Kannst Du die Schaltung nicht ändern ? Dann wäre vielleicht der aufgezeigte Weg im Bericht "opengeigerPMTAdapter020623.pdf" nach Abb.3 .....Impulsformer mit aktivem Besselfilter ein Lösungsansatz wert.
An der Anodenspannung alleine "rumzuspielen" dürfte schwierig, ja vielleicht sogar wegen dem fest vorgegebenen Schaltungsverhalten unlösbar sein.
Vielleicht gibt es einen Guru, der das anders sieht.
Gruß Udo
vielen Dank für Deine files vom 30.05. Bei der Schaltung "PMT_Adapter neu mit LMP7731 V1 an Gnd Input PWL.asc" ist mir aufgefallen, dass die Kondensatoren C11 und C10 kurzgeschlossen sind. Das ist auch im Report von Bernd Laquai
(Abb. 5) so, wurde wahrscheinlich übersehen. Das sollten wohl nur Blockkondensatoren sein, was aber für die grundsätzliche Thematik nicht von gravierender Bedeutung ist.
Das geöffnete File kann ich nur simulieren, wenn ich Deine wavefile-Quelle V3 durch (d)eine PWL-file ersetze mit .txt ersetze, sonst kommt die angehängte Fehlermeldung (wavefile fehlt).
Generell zur Problemstellung: Du hast eine existierende Schaltung, die ein bestimmtes elektrisches Verhalten hat und mit dem vorhandenen Eingangssignal "Anode" der Ausgang "Out" an der Soundkarte erzeugt wird.
Dein Vorhaben zur Modifikation des Ausgangssignales (=dein wavefile) mit der Anpassung des Eingangssignales (Anode-modifiziert) durch eine Art "Rückrechnung vom Output zum Input" durch Simulation zu ermitteln,
halte ich - nach meiner persönlichen Auffassung- für praktisch unlösbar. Grund: Die vorhandene Schaltung mit deren Eigenschaften soll ja bestehen bleiben, d.h. nicht verändert werden. LTspice simuliert ja die Schaltung wie sie ist.
Wie soll das Programm selbständig herausfinden, welche Manipulationen am Eingang zur Zielsetzung nötig sind. ( Analoges Beispiel: Dein Auto fährt nur 100km/h. Wie stark muss ich aufs Gaspedal drücken, damit es 200km/h erreicht ?.....nur mit anderem Motor möglich). Kannst Du die Schaltung nicht ändern ? Dann wäre vielleicht der aufgezeigte Weg im Bericht "opengeigerPMTAdapter020623.pdf" nach Abb.3 .....Impulsformer mit aktivem Besselfilter ein Lösungsansatz wert.
An der Anodenspannung alleine "rumzuspielen" dürfte schwierig, ja vielleicht sogar wegen dem fest vorgegebenen Schaltungsverhalten unlösbar sein.
Vielleicht gibt es einen Guru, der das anders sieht.
Gruß Udo
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Hallo,
zur Ergänzung meine "Unterhaltung" vom 30.05.2024 auf die der vorherige Forumsbeitrag antwortet:
Hallo Udo,
ich war am vergangenen Wochenende in Familie unterwegs, daher bin ich mit meinem Anliegen noch nicht weitergekommen.
Ich befürchte, das wir im Forumsbeitrag inzwischen etwas "off-topic" sind? Drum schreib ich Dir hier direkt. Wie siehst Du das?
Als gelernter Maschinenbauingenieur sind meine Elektronikkenntnisse etwas bruchstückhaft. Bei meinem Einstieg in die Gamma-Spektroskopie habe ich mich daher auf die Vorlagen von Theremino.com entschieden. Generell sind die deutschen Texte von Theremino oft sehr unverständlich. Ich habe mir ganze Texte dort in italienisch heruntergeladen und mit deepl.com erneut ins Deutsche übersetzt. Von Theremino stammt nicht nur die Vorlage für die Hardware, von dort kommt auch die Software "Theremino MCA" mit der aus dem Soundkarten-Output die Histogramme für das Spektrum erstellt werden.
Der Schaltplan für den "PMT Adapter V3.3" stammt aus dem Jahr 2013. Der darin verwendete BC237B sowie ein im Hochspannungserzeugungsteil verwendeter BSP300 waren in Deutschland nicht mehr zu bekommen. Ich musste beides in China bestellen, was aber problemlos geklappt hat. Der Schaltplan müsste also eigentlich so aktualisiert werden, das nur problemlos zu beschaffende Bauteile Verwendung finden.
Theremino selbst hat einen "PMT-Adapter - Neue Version" der scheinbar aus dem Jahr 2020 stammt. Er ist leider auf der Theremino-Seite kaum zu finden; insbesondere beim "PMT-Adapter" ist er nicht verlinkt. Ich selbst habe ihn erst gefunden, als die Bauteile für den "PMT Adapter V3.3" schon bestellt waren. Der "PMT-Adapter - Neue Version" bringt die Soundkarte in Form eines CM108AH gleich mit, hat dann als Output gleich eine USB-Buchse. Für die BC237B werden BC847 verwendet. Der BSP300 ist weiterhin drin.
Wie schon erwähnt, brauche ich einen realistischen Input-Impuls für einen 2ten PMT-Adapter, den es Mal bei opengeiger.de gab, der dort aber zur Zeit nicht mehr zu finden ist. Dieser 2te Adapter stammt aus 2016 und sollte besser sein als der von Theremino. Er arbeitet mit 2 OpAmps LMP7731. Bei der existierenden Hardware kommt aber ein so schlechter Impuls heraus, das die Software daraus kein Histogramm erzeugen kann. Die Software braucht zum Ermitteln der maximalen Impulsamplitude eine schöne runde Kuppe. Der 2te Adapter liefert aber eine Kuppe mit Unstetigkeiten. Dazu gibt es Forumsbeiträge unter Opengeiger PMT-Adapter. Anhänge und Bilder kannst Du dort nur sehen, wenn zu angemeldet bist.
Die Simulation mit dem Schema des Theremino-Adapters sollte mir also nur diesen "realistischen Input-Impuls" liefern. Der Adapter selbst liefert gute Ergebnisse, soll also nicht mehr verändert werden (Never change a running system!).
Ich häng Mal das Papier für den opengeiger-PMT-Adapter und 2 Schemata dazu an.
Gruß Andreas
zur Ergänzung meine "Unterhaltung" vom 30.05.2024 auf die der vorherige Forumsbeitrag antwortet:
Hallo Udo,
ich war am vergangenen Wochenende in Familie unterwegs, daher bin ich mit meinem Anliegen noch nicht weitergekommen.
Ich befürchte, das wir im Forumsbeitrag inzwischen etwas "off-topic" sind? Drum schreib ich Dir hier direkt. Wie siehst Du das?
Als gelernter Maschinenbauingenieur sind meine Elektronikkenntnisse etwas bruchstückhaft. Bei meinem Einstieg in die Gamma-Spektroskopie habe ich mich daher auf die Vorlagen von Theremino.com entschieden. Generell sind die deutschen Texte von Theremino oft sehr unverständlich. Ich habe mir ganze Texte dort in italienisch heruntergeladen und mit deepl.com erneut ins Deutsche übersetzt. Von Theremino stammt nicht nur die Vorlage für die Hardware, von dort kommt auch die Software "Theremino MCA" mit der aus dem Soundkarten-Output die Histogramme für das Spektrum erstellt werden.
Der Schaltplan für den "PMT Adapter V3.3" stammt aus dem Jahr 2013. Der darin verwendete BC237B sowie ein im Hochspannungserzeugungsteil verwendeter BSP300 waren in Deutschland nicht mehr zu bekommen. Ich musste beides in China bestellen, was aber problemlos geklappt hat. Der Schaltplan müsste also eigentlich so aktualisiert werden, das nur problemlos zu beschaffende Bauteile Verwendung finden.
Theremino selbst hat einen "PMT-Adapter - Neue Version" der scheinbar aus dem Jahr 2020 stammt. Er ist leider auf der Theremino-Seite kaum zu finden; insbesondere beim "PMT-Adapter" ist er nicht verlinkt. Ich selbst habe ihn erst gefunden, als die Bauteile für den "PMT Adapter V3.3" schon bestellt waren. Der "PMT-Adapter - Neue Version" bringt die Soundkarte in Form eines CM108AH gleich mit, hat dann als Output gleich eine USB-Buchse. Für die BC237B werden BC847 verwendet. Der BSP300 ist weiterhin drin.
Wie schon erwähnt, brauche ich einen realistischen Input-Impuls für einen 2ten PMT-Adapter, den es Mal bei opengeiger.de gab, der dort aber zur Zeit nicht mehr zu finden ist. Dieser 2te Adapter stammt aus 2016 und sollte besser sein als der von Theremino. Er arbeitet mit 2 OpAmps LMP7731. Bei der existierenden Hardware kommt aber ein so schlechter Impuls heraus, das die Software daraus kein Histogramm erzeugen kann. Die Software braucht zum Ermitteln der maximalen Impulsamplitude eine schöne runde Kuppe. Der 2te Adapter liefert aber eine Kuppe mit Unstetigkeiten. Dazu gibt es Forumsbeiträge unter Opengeiger PMT-Adapter. Anhänge und Bilder kannst Du dort nur sehen, wenn zu angemeldet bist.
Die Simulation mit dem Schema des Theremino-Adapters sollte mir also nur diesen "realistischen Input-Impuls" liefern. Der Adapter selbst liefert gute Ergebnisse, soll also nicht mehr verändert werden (Never change a running system!).
Ich häng Mal das Papier für den opengeiger-PMT-Adapter und 2 Schemata dazu an.
Gruß Andreas
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Hallo,
die Geheimnisse um meinen PMT-Adapter lassen mich nicht los.
Für den funktionierenden Adapter nach theremino.com habe ich mir eine AC Analysis aufgebaut (siehe Anlage). Die Diagramm-Werte habe ich als Text exportiert und mit dem Editor in eine Form gebracht, die ich mit csvread in Octave einlesen kann.
Mit Octave ließen sich dann aus den LTspice-Werten Pole und Nullstellen für Übertragungsfunktionen herausrechnen. Dazu sind die Funktionen zpk und bode aus dem Octave-Paket „Control“ nötig.
Für den Output ergibt sich damit als Näherung:
G(s) = (2.4e+18 s^2) / (s^6 + 1.39e+06 s^5 + 1.073e+11 s^4 + 1.343e+15 s^3 + 3.328e+18 s^2 + 1.355e+20 s + 4.004e+20)
Die Pole liegen dabei bei den Frequenzen:
1.308321137056221e+06
6.637385825993693e+04
1.155793960442228e+04
3.260724322521371e+03
3.812998621639556e+01
3.208606224259006e+00
Um aber die Octave-Berechnungen an die LTspice-Werte heran zu bringen, musste ich tricksen.
1. um eine Steigung von 20dB/Dekade hinzubekommen musste ich die Octave-Werte mit 20*log10() anrechnen. Eigentlich müsste es doch mit 10*log10() richtig sein?!
2. An den ersten beiden Netzpunkten (n1 uns n2) konnte ich noch mit einer Verstärkung von 1 arbeiten, ab dann waren große Verstärkungen nötig um an die LTspice-Werte heran zu kommen: n3: 1500, n4: 2300000, n5: 7.75*10^13 n6 und output: 2.4*10^18.
3. Bei n5, n6 und für den output waren die Phasenwerte von Octave um 180° höher, als bei LTspice.
Kann mir Jemand erklären, woher die Unterschiede zwischen Octave und LTspice kommen?
Ziel des Ganzen ist es (immer noch!), aus den per Soundkarte digitalisierten Output-Impulsen, die Input-Impulse zurückzurechnen, weil ich zur Digitalisierung der Input-Impulse kein ausreichen hochwertiges Oszilloskop habe.
Gruß Andreas
die Geheimnisse um meinen PMT-Adapter lassen mich nicht los.
Für den funktionierenden Adapter nach theremino.com habe ich mir eine AC Analysis aufgebaut (siehe Anlage). Die Diagramm-Werte habe ich als Text exportiert und mit dem Editor in eine Form gebracht, die ich mit csvread in Octave einlesen kann.
Mit Octave ließen sich dann aus den LTspice-Werten Pole und Nullstellen für Übertragungsfunktionen herausrechnen. Dazu sind die Funktionen zpk und bode aus dem Octave-Paket „Control“ nötig.
Für den Output ergibt sich damit als Näherung:
G(s) = (2.4e+18 s^2) / (s^6 + 1.39e+06 s^5 + 1.073e+11 s^4 + 1.343e+15 s^3 + 3.328e+18 s^2 + 1.355e+20 s + 4.004e+20)
Die Pole liegen dabei bei den Frequenzen:
1.308321137056221e+06
6.637385825993693e+04
1.155793960442228e+04
3.260724322521371e+03
3.812998621639556e+01
3.208606224259006e+00
Um aber die Octave-Berechnungen an die LTspice-Werte heran zu bringen, musste ich tricksen.
1. um eine Steigung von 20dB/Dekade hinzubekommen musste ich die Octave-Werte mit 20*log10() anrechnen. Eigentlich müsste es doch mit 10*log10() richtig sein?!
2. An den ersten beiden Netzpunkten (n1 uns n2) konnte ich noch mit einer Verstärkung von 1 arbeiten, ab dann waren große Verstärkungen nötig um an die LTspice-Werte heran zu kommen: n3: 1500, n4: 2300000, n5: 7.75*10^13 n6 und output: 2.4*10^18.
3. Bei n5, n6 und für den output waren die Phasenwerte von Octave um 180° höher, als bei LTspice.
Kann mir Jemand erklären, woher die Unterschiede zwischen Octave und LTspice kommen?
Ziel des Ganzen ist es (immer noch!), aus den per Soundkarte digitalisierten Output-Impulsen, die Input-Impulse zurückzurechnen, weil ich zur Digitalisierung der Input-Impulse kein ausreichen hochwertiges Oszilloskop habe.
Gruß Andreas
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PMT_Adapter_ABel_04_ohne_HS_Stability.asc -
PMT_Adapter_ABel_04_ohne_HS_Stability_Diagramm.jpg -
PMT_Adapter_ABel_04_ohne_HS_Stability.plt
-
PMT_Adapter_ABel_04_ohne_HS_Stability_Schema.jpg -
Magnitude n1 bis n3.jpg -
Magnitude n4 bis output.jpg -
Phase n1 bis n3.jpg -
Phase n4 bis output.jpg -
Uebertragungsfunktionen_Theremino.zip