Hallo, wenn ich richtig informiert bin, verringert man das Rauschen eines Verstärkers, wenn man zwei Verstärkereinheiten (z.B. OpAmps) parallel schaltet. Und zwar um den Faktor Wurzel2. Welches physikalische Gesetz steht dahinter, hat es einen konkreten Namen?
Es ist die Mathematik. Das Rauschsignal beider Teile ist zufällig und unkorreliert während das Nutzsignal das selbe ist. Addiert man das parallel verstärkte Signal, so ist das für das Nutzsignal eine lineare Addition, es ergibt sich also 2*u_Nutz. Das unkorrelierte Rauschsignal addiert sich geometrisch, es ergibt dann sqrt(u_R+u_R) = u_R*sqrt(2).
Eher einzelne, identische Transistor (eintakt-)verstärkerstufen, um Querströme von OP-Ausgang zu OP-Ausgang zu vermeiden (DC-Offset, Ausgänge können "sink" und "source"). Aber stimmt schon. Die Überlegung dahinter: Der einzelne Transistor rauscht als aktives Bauteil am meisten, dieses Rauschen erzeugt er selbst und es ist ein rein statistisches Signal. Der zweite, dritte, vierte parallel arbeitende erzeugt jeweils wieder seinen jeweils ureigensten, also unterschiedlichen Rauschbeitrag. Alle gemeinsam werden aber vom gleichen Eingangssignal=Nutzsignal angesteuert, verstärken dieses gemeinsam, gleichphasig, gleichviel und liefern dadurch (entkoppelt durch Widerstände) auch einen jeweils in jedem Augenblick gleichphasigen, gleichhohen Anteil an Ausgangsleistung. In Phase. Die völlig statistischen, zufällig auch gegenphasig auftretenden Rauschanteile summieren sich manchmal, manchmal löschen sie sich aber auch gegenseitig aus. Die Nutzsignale addieren sich also immer "maximal" am Sammelausgang, die stets unterschiedlichen Rauschsignale nicht "maximal". Bezogen auf 2 Einzelverstärker dürfte es so sein, dass sich die beiden Nutzsignalleistungen am Ausgang direkt addieren, oder arithmetisch, die (verschiedenen Amplituden der zwei Rauschsignale jedoch geometrisch), da aber Vorsicht, wissen tu ichs nicht (mehr) Rauscharme Verstärkung mit parallelen aktiven Elementen, so in etwa würde ich mal anfangen zu suchen, wie das Prinzip heisst.
Zu lange "rhabarber, rhabarber) ;-) HildeK war exakt 3 Minuten schneller fertig :-)))
Historisch, erinnerlich: Zeitschrift Elektor, 1978, Bauanleitung für einen Moving-Coil Preamp nach diesem Prinzip mit ungefähr acht parallelen, diskret aufgebauten Verstärkerstufen. Wie immer mit kleinen Fehlern, die erst in späteren Heften korrigiert werden, Rubrik "Nachlese" und noch irgendwie: reducing noise figure by paralleling single stage amps
Wie willst Du zwei Verstärker dazu bringen dass sie würglich genau den gleichen Verstärkungsfaktor haben? Sonst sind die sich nämlich uneins mit ihrem Ausgangssignal und erzeugen richtig viel Schmutz oder sogar Wärme.
Das Prinzip wird nur bei Eingangsstufen verwendet, also bei MovingCoil Verstärkern. Magnetische Abtastsysteme von Plattenspielern liefern für - MM-Systeme nominal 2,5 mV - MC-Systeme nominal 0,1mV 100 Mikrovolt ! Bei letzteren wird das Prinzip angewendet. Mit "Leistung verbraten", "Wärme" und würgen hat das nichts zu tun. Das Frontend, der allererste Verstärkertransistor, da werden identische Stufen parallelgeschalten, nur da.
Die Verstärkerstufen werden auch nicht "hart" parallelgeschaltet, sondern über gleich grosse Widerstände. Erst dadurch können sich an der Last die identischen, verstärkten Nutzsignale "nützlich" aufaddieren, während sich die differenten Rauschanteile über die Entkoppelwiderstände teilweise aufheben/auslöschen können.
> mit ungefähr acht parallelen
Ich kann mich eher an sechzehn erinnern. Aber kann sein,
dass ich das nicht in der Elektor gesehen habe.
Praktisch koennte es aber sein, dass es besser ist, aus
diesen sechzehn den rauschaermsten herauszumessen und
nur diesen zu verwenden.
Nichtverzweifelter schrieb: > Zu lange "rhabarber, rhabarber) ;-) Dafür habe ich einen Fehler drin 🙄. HildeK schrieb: > es ergibt dann sqrt(u_R+u_R) = u_R*sqrt(2). Muss heißen: sqrt(u_R²+u_R²) = u_R*sqrt(2)
Jan_T schrieb: > wenn ich richtig informiert bin, verringert man das Rauschen eines > Verstärkers, wenn man zwei Verstärkereinheiten (z.B. OpAmps) parallel > schaltet. Und zwar um den Faktor Wurzel2. Pah, nur 2 OPV parallel, lächerlich. Früher hat man das gleich richtig gemacht (32 Stück): Beitrag "Re: Elektor Vorschau 15 W verstärker nur aus OPV´s"
Gruss und moin Bz. Elektor Erwähnung. In der Elektor lief das unter dem Begriff Supra. Erst mit (2 mal) 8 Transistoren, wohl später mit OPAmps. Ein Gyrator war da auch noch angedacht. Die konventionelle Version aus Japan, zeitgemäßer weise, war recht teuer. Wünsche einen schönen Sonntag. Dirk St
SNR Steigerung durch Zuführung von Rauschen ist doch ein alter Hut: https://gehrcke.de/files/stud/gehrcke_presentation_NEKS_rauschen_lockin_dither_SR.pdf https://affinity.help/photo/de.lproj/index.html?page=pages/Stacking/stacks_noisereduction.html?title=Reduzieren%20des%20Bildrauschens%20durch%20Stapeln http://ktet.fh-muenster.de/lehre/kt.htlatex/ktse11.html https://astrofotografie.hohmann-edv.de/bildbearbeitung/rauschreduktion.php
Elliot schrieb: > > Pah, nur 2 OPV parallel, lächerlich. Früher hat man das gleich richtig > gemacht (32 Stück): > > Beitrag "Re: Elektor Vorschau 15 W verstärker nur aus OPV´s" OMG, ich habe noch Stangenweise TL074 hier rumliegen... *must*resist*
Mit der Parallelschaltung verringert sich allerdings nur das Spannungsrauschen. Das Stromrauschen vergrößert sich entsprechend weil sich die Ströme am Eingang addieren. Das trifft vor allem für BJT basierte OPs zu, wo dass Stromrauschen ggf. schon wichtig ist. Bei FET basieren Verstärkern lohnt es ggf. noch etwas eher. Die parallele Schaltung ist entsprechend vor allem etwas für sehr niederohmige Quellen, wo man keinen passenden Verstärker findet der das alleine kann. Die Rauscharmen OPs wie LT1028, AD797 und ähnliche sind bereits passend für etwa 100-1000 Ohm bei höheren Frequenzen und 30-300 Ohm bei 10 Hz.
Nichtverzweifelter schrieb: > Eher einzelne, identische Transistor (eintakt-)verstärkerstufen, um > Querströme von OP-Ausgang zu OP-Ausgang zu vermeiden Ich habe das mal vor XX Jahren für den Eingang eines MM-Vorverstärkers gemacht. Ein Doppel-OpAmp, (J-Fet-Eingänge), Ausgänge über 2 x kleine Rs zusammengeschaltet, gemeinsame Gegenkopplung vom Verbindungspunkt der beiden Ausgangs-Rs aus. Es ergab sich eine recht deutlich hörbare Rauschverminderung gegenüber einem Einzel-OpAmp. Diese war allerdings gegenüber dem Plattenrauschen völlig bedeutungslos - eine rein sportliche Übung also.
Die frage ist nur ob heute ein moderner rauscharme OP nicht besser ist wie das ganze Gebastel von vor 20 Jahren.... Olaf
Peter B. schrieb: > Es ergab sich eine recht deutlich hörbare Rauschverminderung gegenüber > einem Einzel-OpAmp. 'Deutlich' wundert mich. Theoretisch ergibt sich ein um 3dB besserer Rauschabstand. Das ist in etwa die Wahrnehmungsgrenze. Ich denke, mit einem auf sehr niedriges Rauschen optimierten OPA kann man mehr erreichen ...
Olaf schrieb: > Die frage ist nur ob heute ein moderner rauscharme OP nicht besser ist > wie das ganze Gebastel von vor 20 Jahren.... > > Olaf Der LT1028 ist nach fast 30 Jahren immer noch der Maßstab, bitte nenne mir einen besseren im Bereich unter 100Hz. Arno
Lurchi schrieb: > Mit der Parallelschaltung verringert sich allerdings nur das > Spannungsrauschen. Das Stromrauschen vergrößert sich entsprechend weil > sich die Ströme am Eingang addieren. Nein, die Ströme verursachen an der Quelle je eine Spannung, und diese Spannungen addieren sich genau so unkorrelliert, wie die des Spannungsrauschens des OPVs. Lurchi schrieb: > Die parallele Schaltung ist entsprechend vor allem etwas für sehr > niederohmige Quellen, wo man keinen passenden Verstärker findet der das > alleine kann. Auch dem widerspreche ich. Auch hochohmige Eingänge können ggf. ein geringes Eingangsrauschen erfordern, z. B. bei Geräten, die an verschieden Quellen betrieben werden sollen.
Olaf schrieb: > Die frage ist nur ob heute ein moderner rauscharme OP nicht besser ist > wie das ganze Gebastel von vor 20 Jahren.... Sicherlich. Ich vermute mal, die haben am Eingang mehrere parallel geschaltete Transistoren. :-)
Aufgemerkt: Direktes Parallelschalten von Transistoren bringt nichts (letzter, süffisant gemeinter Beitrag) Richtig: Bei niederohmigen Quellen wirds interessant. Mc-Systeme haben wenige Ohm (Nennwert ca.10) und werden mit etwa 100 Ohm reell abgeschlossen. Dynamische Mikrofone Z=200 Ohm, Drahtwiderstand geringer. Gerade hier zeigt sich unangenehm der oft extreme Anstieg des OP-Rauschens am unteren Ende des Audiofrequenzbereichs. Der Elektor Preamp von 1978 hiess eher MC-MM-Preamp, denn er sorgte nur für die rauscharme Anhebung von MC-Pegel auf MM-Pegel, musste also einem MM-RIAA Entzerrer vorangeschalten werden. Letzterer sorgte dann erst für die RIAA-Frequenzgangentzerrung.
Ihr habt anscheinend nur white Noise im Focus. Es gibt aber auch das 1/f-Rauschen. Und bei FETs ist die Eckfrequenz 1/f-white aber oft erstaunlich hoch. Manche sogar deutlich über 1kHz. Die haben dann unter 50Hz merkliches Tiefton-Rumpeln. Für die Praxis würde ich auch sagen, dass der ganze Zirkus mit parallel schalten sich heute überhaupt nicht mehr lohnt. Wie vorgeschlagen, LT1028 verwenden und gut ist. Ein einziger Widerstand von nur 1KOhm hat schon 4nV/rt-Hz! Bedenke das mal für deine Sonstwie-Schaltung.
Es stimmt schon, dass sich in den letzten Jahrzehnten viel getan hat, aber, der Einwand möge von Olaf "gestattet" werden, es ist ja nicht 20 Jahre her, sondern man schrieb 1978. Da gab es noch keinen LT10.. In den 90ern gabs dann die SSM2016 oder 2216 so den Dreh herum, Fertig ICs für kleine Eingangsspannungen und sehr rauscharm, ideal für dyn. Mikrofone. Die SSM Baureihe erregte Aufsehen, verschwand leider wieder vom Markt. Das 1/f Rauschen der älteren OPs gerade am unteren Ende des Übertragungsbereichs war seeehr unangenehm, weil es im "Subsonic" = Infraschallbereich = "Rumpeln"(Plattenspieler) noch unerwünschter ist. Da baut man extra grosse Boxen und die wummern da so vor sich hin?!?
HildeK schrieb: > Peter B. schrieb: >> Es ergab sich eine recht deutlich hörbare Rauschverminderung gegenüber >> einem Einzel-OpAmp. > > 'Deutlich' wundert mich. Theoretisch ergibt sich ein um 3dB besserer > Rauschabstand. Das ist in etwa die Wahrnehmungsgrenze. > Ich denke, mit einem auf sehr niedriges Rauschen optimierten OPA kann > man mehr erreichen ... Richtig, es sind 3dB. Genau deswegen sollte die größte Verstärkung haupsächlich in der ersten Stufe der Verstärkerkette erfolgen. Und zwar so groß wie möglich bzw. wie es die Bandbreite eben zulässt. Bei der Parallelschaltung hat man ein anderes Problem. Die beiden Schaltungsteile "exakt" hinzukriegen. Bauteilestreuung, Leiterplattenlayout usw. Zeigt sich dann in erhöhten Oberwellenanteilen (THD bzw. Klirrfaktor).
Arno H. schrieb: > Der LT1028 ist nach fast 30 Jahren immer noch der Maßstab, bitte nenne > mir einen besseren im Bereich unter 100Hz. > > Arno Bin gerade am überlegen ob ich noch eine Ladung von LT1028 nachkaufe. Der Preis ist mittlerweile über 10 Euro pro Stück. Anfang 2020 habe ich noch 2 Stück von Conrad nachgekauft. Von der Optik und Beschriftung sah das eigentlich gut aus. Kann man irgenwie Messen oder prüfen ob die Original sind? Was meint Ihr, sollte man noch was auf Vorrat kaufen? Oder gibt es eine Alternative?
Es gibt mittlerweile einige OPs mit rauschen im Bereich um 1 nV/sqrt(Hz). Der LT1028 und AD797 sind da nicht mehr alleine. Die Datenblattwerte für das Stromrauschen beim LT1028 sind verdächtig optimistisch im Vergleich zum Bias. Das Stromrauschen hat korrelierte und nicht korrelierte Anteile, ist mit einer Zahl also gar nicht vollständig beschrieben ,da fehlt ggf. ein Teil. Das Stromrauschen von 2 OPs parallel addiert sich unkorreliert, d.h. es wird um den Faktor 1.4 höher, aber es wird höher. Auch bei höherohmigen quellen kann die Parallel-schaltung lohnen, dann aber vor allem mit FET input OPs kaum mit BJT basierten typen. Bei mehr als etwa 1 K Quellimpedanz dürften 2 x LT1028 parallel mehr Rauschen als einer alleine.
Hallo, der LT1115 fehlt da noch in der Aufzählung. Beitrag "Re: Empfehlung für Phono-Vorverstärker-Schaltplan?" Ein Thread zum Rauschen und Parallelschalten. Beitrag "Re: Parallelschalten von Halbleitern für kleines Rauschen" mfg klaus
Nichtverzweifelter schrieb: > - MC-Systeme nominal 0,1mV 100 Mikrovolt ! Für niederohmige Quellen kann man aber auch einfach einen Transistor in Basisschaltung nehmen. Das Signal wird am Emitter zugführt und am Kollektor ausgekoppelt. Die Basis liegt signalmäßig an GND.
Lurchi schrieb: > Es gibt mittlerweile einige OPs mit rauschen im Bereich um 1 > nV/sqrt(Hz). Auch bei 10 Hertz? > Bei mehr als etwa 1 K Quellimpedanz dürften 2 x LT1028 parallel mehr > Rauschen als einer alleine. Tabelle 1 auf Seite 11 des LT1028-Datenblatts zeigt die empfohlenen Quellwiderstände diverser OPV. Demnach ist der LT1028 nur unter 400Hz besser. Schade, dass AD nicht die AN940 um die zugekauften OPV erweitert hat. Arno
Wenn das so wirksam wäre, warum baut dann kein Hersteller tausend Opamps parallel auf einen Die und verkauft das ganze? :)
Andy D. schrieb: > Wenn das so wirksam wäre, warum baut dann kein Hersteller tausend > Opamps > parallel auf einen Die und verkauft das ganze? :) Viele der Präzisions OPs haben bereits am Eingang mehr Transistoren parallel. Das ist zwar hauptsächlich wegen der Temperaturgradienten, hilft aber auch beim Spannungsrauschen. Man braucht eine Balance zwischen dem Spannungsrauschen und Stromrauschen. Mehr Transistoren parallel oder auch einfach ein größerer Transistor mit mehr Strom gibt weniger Spannungsrauschen, aber auch mehr Stromrauschen. Für weniger Spannungsrauschen reicht es wenn die Eingangstufe entsprechend angepaßt ist. Ganze OP parallel macht man nur gelegentlich weil man die Eingangstufen nicht getrennt ändern kann. Es ist ggf. einfacher als Diskrete aufgebaut mit gepaarten Transistoren für geringe Drift. Je nach Quellimpedanz passt ein anderer Verstärker. Verstärker mit kleinem Stromrauschen aber dafür höheren Spannungsrauschen für hohe Impedanzen und Verstärker mit hohem Stromrauschen und kleinem Stromrauschen für kleine Impedanzen. Zum Ende mit den kleine Impedanzen kann man ggf. Parallelschalten, etwa weil es da keine passenden mehr gibt. Es macht einen gewissen Sinn das der alte LT1028 ggf. immer noch die 1. Wahl für niedrige Frequenzen ist, denn der Weg zu wenig 1/f rauschen führt oft über größere Transistoren und damit einen größeren Die. Neue OPs vermeiden zusätzliche Fläche aus Kostengründen. Der Bereich ist halt auch ein Randbereich mit eher kleinen Stückzahlen. Für den DC Teil gibt es dann Chopperstabilisierte Verstärker wie ADA4523.
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