Elektronik entrauschen. Alles klar?

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1 Elektronik entrauschen Alles klar? Dr.-Ing. Bernhard Namaschk, Helmholtz-Zentrum Berlin 1 Rauscharmes Design Herkömmliche Rauschreduktion: rauscharme Bauelemente wenig Bauelemente kühlen Impedanzniveau senken (Johnson) Leistungsanpassung (Llewellyn) Rauschanpassung (Rothe) Was führt zum Ziel? 2

2 Rauscharmes Design Was tun? 3 Man kommt nicht weit, wenn man nicht ganz von vorn beginnt. Jiddu Krishnamurti Jiddu Krishnamurti

3 Seminar Rauschen Neu Technische Akademie Esslingen Prof. Dr.-Ing. Alexander Neidenoff 1. Teil Rauschen und Verrauschen 1 Analytische Grundlagen 2 Rauschmechanismen und Normieren 3 Systemrauschen 4 Eingangsrauschen 5 Rauschäquivalent 6 SNR und Störrelativität 7 Verschlechterungszahl X 8 Rauschzahl F 9 Rauschende Signalketten 10 Rauschmessverfahren 2. Teil Erweiterte Pegelrechnung Stören von Signalen 15 Zusammenhang N r DSNR r 16 Praxis von N r und 17 Herkömmliche Neue Größen 18 Beschleunigte Analyse von Ketten 20 Weitere Anwendungen von TO@ Quelle: Prof. A. Neidenoff, 5 Die Sache mit der Rauschzahl The Noise Figure Myth Because NF is so easy to handle in calculations, many designers tend to lose sight of the fact that signal-to to-noise ratio (S/N out ) is what is important in the final analysis, be it an audio, video, or digital data system. One can,, in fact, choose a high R gen to reduce NF to near zero if i n is very small.. In this case e r is the major source of noise, overshadowing e n completely. The result is very low NF, but very low S/N as well because of very high noise.. Don t be fooled into believing that low NF means low noise per se! Sherwyn: Noise Specs Confusing?? App.Note 104 (May 1974), National Semiconductor 6

4 Die Sache mit der Rauschzahl Ein großer Trugschluß: : Man sollte nicht versuchen, die Dinge zu verbessern, indem man einen Widerstand in Reihe mit einer Signalquelle schaltet, um dadurch den Bereich der minimalen Rauschzahl zu erreichen. Alles, was man dadurch erreicht, ist, daß die Quelle nun stärker rauscht und die Quelle nur scheinbar verbessert wird. Die Rauschzahl kann aus diesem Grunde sehr irreführend sein. Sie gestattet kaum eine Aussage über die tatsächliche Leistungsfähigkeit, außer, daß der Hersteller sie für f r wert erachtet, mit ihr zu prahlen. P. Horowitz, W. Hill: Die Hohe Schule der Elektronik, 3.Auflage, Elektor-Verlag Aachen 1998, engl. Erstausgabe Der Meister sagte: Zuerst unbedingt die Bezeichnungen richtigstellen! Sind die Bezeichnungen nicht richtiggestellt, so entspricht, was man sagt, nicht den Tatsachen. Entspricht, was man sagt, nicht den Tatsachen, so werden die Handlungen der Regierung ohne Erfolg bleiben Konfuzius, v.d.z. 8

5 Die Sache mit der Rauschzahl W DUT F = SNR I / SNR O F = 1 + W EQ / W NI W EQ NF = 10 lg(snr I -SNR O ) W W SI NF = ΔSNR W NI SNR I ΔSNR SNR O W NI W EQ Eingangsrauschen Rauschäquivalent Systemrauschen 9 Die Sache mit der Rauschzahl W DUT F = SNR I / SNR O F = 1 + W EQ / W 290 W EQ NF = 10 lg(snr I -SNR O ) W W SI NF = ΔSNR SNR I SNR O W 290 Standard- Eingangsrauschen NF 290 W EQ Rauschäquivalent W 290 Systemrauschen 10

6 Kaskaden entwerfen Vorverstärker Kabel Rauschoptimierung Ziel aller Maßnahmen kann nur die Minimierung des Systemrauschens sein 12

7 Wer etwas allen vorgedacht, wird jahrelang erst ausgelacht, begreift man die Entdeckung endlich, so nennt sie jeder: - Selbstverständlich. Wilhelm Jensen 13 Globaloptimierung MAX Maximal disturbed network MORITZ Minimal disturbed network Quelle: Prof. A. Neidenoff, 14

8 Globaloptimierung ca Globaloptimierung MAX Maximal disturbed network MORITZ Minimal disturbed network Quelle: Prof. A. Neidenoff, 16

9 Globaloptimierung Ca Alles, was man im Leben braucht, ist Unwissenheit und Selbstvertrauen, dann ist der Erfolg sicher. Mark Twain ( ) 1910) 18