12.01.2009, 07:32 PM
Gucki, Du bist mir ein bisschen dazwischen gekommen 
Integrieren ist gut, aber integrieren bedeutet Reduktion der Bandbreite bis NULL. Und das Rauschen ist ja eben der Bolzmann mal den Kelvin mal die Bandbreite.
Wenn ich einen Mikverstärker bauen will mit Transistoren, so brauche ich möglicherweise einen Emitterwiderstand von z.B. 15k
Dieser würde rauschen wie die Sau. Also nehme ich einen Elko und integriere auf 1Hz Fg. Und zusätzlich nehme ich einen Widerstand von 10 Ohm in Serie, an welchem die Gegenkopplungsspannung abfällt. Damit habe ich eine Gegenkopplungsmöglichkeit UND eine Arbeitspunktstabilisierung, die rauschfrei ist.
Ich kann aber nicht hingehen und die 15k allein verwenden, integriert auf Fg 1Hz und glauben, das gäbe eine NF-Gegenkopplung.
Wenn man eine Rauschminderung will, so gibt es folgende Möglichkeit:
Man nehme einen Transistor mit kleinem Emitterwiderstand zur Arbeitspunkt-Stabilisierung. Diese Stufe wird mit einem Ruhestrom versehen, welche beim 10-fachen des Quellwiderstandes das geringste Rauschen produziert. Das ist aus den Datenblättern ersichtlich.
Nehmen wir an, wir bekämen an so einem Ding ein Rauschen von -110dBU auf den Eingang bezogen (ein Rauschen von -110dBU wäre also gleich stark wie das Rauschen dieser Stufe). Und das wäre rund 20dB mehr als ein 200 Ohm Widerstand rauscht. Das entspricht also einer Rauschzahl von 20dB.
Und es entspricht einem Eingangsrauschen von 245nV bei einer Bandbreite von ca 20kHz.
Jetzt nehmen wir 10 solche Transistorstufen, jede mit dem selben Rauschen. Das macht (es addiert sich die Leistung, folglich die Spannung mit Wurzel 10) eine Rauschleistungszunahme von 10. Aber die Nutzspannung addiert sich mit dem Nennwert, also 10 fach, was einer Nutzleistungszunahme von 100 entspricht. Somit haben wir eine geringe Rauschzunahme (3,1622776), aber eine grosse Nutzzunahme (10)
Wenn wir das Ganze umrechnen, bekommen wir eine Verbesserung um den Faktor 10dB. Somit haben wir eine Rauschzahl von 10dB.
Also, konkret kann man sicher mit Integration nichts erreichen, weil man damit ja die Bandbreite, also auch die Audiobandbreite reduziert, was nichts bringt.
Man kann durch Parallelschalten von einzelnen, gleichen Stufen das Rauschen reduzieren. Dies geschieht z.B. mit speziellen Mikverstärkern (SSM2017). Dabei sind zig Transistoren parallel geschaltet. Und auf diese Weise ist eine Rauschzahl von unter 3dB möglich. In diskreter Bauweise ist dies aber unrealistisch, weil man nicht einhundert Transistoren parallel betreiben kann.
Integrieren ist gut, aber integrieren bedeutet Reduktion der Bandbreite bis NULL. Und das Rauschen ist ja eben der Bolzmann mal den Kelvin mal die Bandbreite.
Wenn ich einen Mikverstärker bauen will mit Transistoren, so brauche ich möglicherweise einen Emitterwiderstand von z.B. 15k
Dieser würde rauschen wie die Sau. Also nehme ich einen Elko und integriere auf 1Hz Fg. Und zusätzlich nehme ich einen Widerstand von 10 Ohm in Serie, an welchem die Gegenkopplungsspannung abfällt. Damit habe ich eine Gegenkopplungsmöglichkeit UND eine Arbeitspunktstabilisierung, die rauschfrei ist.
Ich kann aber nicht hingehen und die 15k allein verwenden, integriert auf Fg 1Hz und glauben, das gäbe eine NF-Gegenkopplung.
Wenn man eine Rauschminderung will, so gibt es folgende Möglichkeit:
Man nehme einen Transistor mit kleinem Emitterwiderstand zur Arbeitspunkt-Stabilisierung. Diese Stufe wird mit einem Ruhestrom versehen, welche beim 10-fachen des Quellwiderstandes das geringste Rauschen produziert. Das ist aus den Datenblättern ersichtlich.
Nehmen wir an, wir bekämen an so einem Ding ein Rauschen von -110dBU auf den Eingang bezogen (ein Rauschen von -110dBU wäre also gleich stark wie das Rauschen dieser Stufe). Und das wäre rund 20dB mehr als ein 200 Ohm Widerstand rauscht. Das entspricht also einer Rauschzahl von 20dB.
Und es entspricht einem Eingangsrauschen von 245nV bei einer Bandbreite von ca 20kHz.
Jetzt nehmen wir 10 solche Transistorstufen, jede mit dem selben Rauschen. Das macht (es addiert sich die Leistung, folglich die Spannung mit Wurzel 10) eine Rauschleistungszunahme von 10. Aber die Nutzspannung addiert sich mit dem Nennwert, also 10 fach, was einer Nutzleistungszunahme von 100 entspricht. Somit haben wir eine geringe Rauschzunahme (3,1622776), aber eine grosse Nutzzunahme (10)
Wenn wir das Ganze umrechnen, bekommen wir eine Verbesserung um den Faktor 10dB. Somit haben wir eine Rauschzahl von 10dB.
Also, konkret kann man sicher mit Integration nichts erreichen, weil man damit ja die Bandbreite, also auch die Audiobandbreite reduziert, was nichts bringt.
Man kann durch Parallelschalten von einzelnen, gleichen Stufen das Rauschen reduzieren. Dies geschieht z.B. mit speziellen Mikverstärkern (SSM2017). Dabei sind zig Transistoren parallel geschaltet. Und auf diese Weise ist eine Rauschzahl von unter 3dB möglich. In diskreter Bauweise ist dies aber unrealistisch, weil man nicht einhundert Transistoren parallel betreiben kann.