Hallo,
bei der Suche nach rauscharmen Verstärkern bin ich auf folgendes Gerät
gestoßen: http://www.thinksrs.com/products/SIM984.htm
Hier gibt Stanford an, dass das Gerät 1Meg Eingangimpedanz hat und ein
Rauschen von 15nV/SQRT(Hz)
Wie ist soetwas denn möglich? Selbst wenn nur der Eingangswiderstand
rauscht ergibt dies bei 1Meg doch bereits 128nV/SQRT(Hz)?
Jetzt könnte man sicher argumentieren, dass da kein ohmscher Widerstand
am Eingang ist, aber wie bekommt man dann den Widerstand genau auf 1Meg?
Vielen Dank
Hans schrieb:> Hier gibt Stanford an, dass das Gerät 1Meg Eingangimpedanz hat und ein> Rauschen von 15nV/SQRT(Hz)
Gilt sicher nur bei kurzgeschlossenem Eingang (oder im 50 Ohm System).
Gruß Anja
Ich wuerde den Eingang als nicht zum Geraet gehoerend betrachten, denn
der Hersteller hat ja keine Ahnung was der Benutzer dranhaengt. Ich
wuerde den gegebenen Wert als bei kurzgeschlossenem Eingang annehmen,
aber vielleicht sagt das Datenblatt ja etwas.
Die Eingangsimpedanz von 1MOhm besagt ja nur, dass praktisch kein Strom
fliesst. Wenn man da eine Spule dran hat, ist man immer noch rauschfrei.
Das Rauschen in einer Signalkette addiert sich geometrisch.
Hans schrieb:> Hallo,>> bei der Suche nach rauscharmen Verstärkern bin ich auf folgendes Gerät> gestoßen: http://www.thinksrs.com/products/SIM984.htm>> Hier gibt Stanford an, dass das Gerät 1Meg Eingangimpedanz hat und ein> Rauschen von 15nV/SQRT(Hz)>> Wie ist soetwas denn möglich? Selbst wenn nur der Eingangswiderstand> rauscht ergibt dies bei 1Meg doch bereits 128nV/SQRT(Hz)?>> Jetzt könnte man sicher argumentieren, dass da kein ohmscher Widerstand> am Eingang ist, aber wie bekommt man dann den Widerstand genau auf 1Meg?
Ist er denn genau? Gibt es den eine Genauigkeitsangabe zum
Eingangswiderstand, das ware etwas ungewöhnlich.
Ich bin mir sehr sicher, daß dort kein Widerstand enthalten ist. Ja Du
hast eine naheliegende Frage gestellt, aber ich bin sicher Deine Annahme
ist falsch.
Ansonsten gäbe es noch andere Erklärungen: a) Der angegebene Rauschwert
ist falsch
b) Es gibt eine Rauschunterdrückung
Aber gehe mal lieber mal von dem eingangs gesagten aus.
Frank schrieb:> Ich bin mir sehr sicher, daß dort kein Widerstand enthalten ist.
Ich halte die Wette: wenn Stanford aufs Frontpanel eines Gerätes
aufdruckt, dass der Widerstand zwischen zwei Klemmen 1MOhm beträgt, dann
ist damit ein diskreter 1MOhm Widerstand gemeint. Es ist keine
Umschreibung dafür, dass der Eingang "irgendwie ziemlich hochohmig" ist.
Anja hat schon die richtige Erklärung gegeben: die Noise-Angabe gilt
nicht für einen offenen Eingang.
Frank schrieb:> Ich bin mir sehr sicher, daß dort kein Widerstand enthalten ist. Ja Du> hast eine naheliegende Frage gestellt, aber ich bin sicher Deine Annahme> ist falsch.
Bei solchen Geräten wird immer das minimale Rauschen spezifiziert. In
dem Fall wahrscheinlich bei kurzgeschlossenen Eingang.
Schau dir mal das SR560 an:
http://www.thinksrs.com/products/SR560.htm
4nV/VHz bei einer Eingangsimpedanz von 100 MOhm. In der Part List des
User Manuals sieht man auch die beiden Widerstände R101 und R102 der
Eingangskanäle mit jeweils 100 MOhm.
User's Manual-->>
The basic function of the SIM984 is to isolate and (possibly) amplify
an analog signal. The input presents a 1MΩ impedance between the
red and black banana jacks, but is high impedance (floating) between
each input jack and chassis ground.
Die 15nV/√Hz @ 1kHz beziehen sich auf das Rauschen in Verbindung mit
einem Lock-In-Verstärker, z.B. SR830. Diese Versträker messen/nutzen nur
die verwendete Messfrequenz (alles andere an Störungen wird
herrausgemischt) ... Spannungen können damit im nV-Bereich gemessen
werden.
Laut Datasheet-->
The SR810 and SR830 have differential inputs with 6 nV/√Hz input noise.
Skyper schrieb:> Die 15nV/√Hz @ 1kHz beziehen sich auf das Rauschen in Verbindung mit> einem Lock-In-Verstärker, z.B. SR830. Diese Versträker messen/nutzen nur> die verwendete Messfrequenz (alles andere an Störungen wird> herrausgemischt) ... Spannungen können damit im nV-Bereich gemessen> werden.
Hat mit der Angabe 15nV/VHz aber nichts zu tun. Dieses geringe Rauschen
muss der Verstärker selbst aufweisen. Das Lock-In Prinzip ändert daran
nichts.
Angenommen ich schließe den Differenzverstärker kurz. Dann hätte ich
doch immernoch die 1Meg Eingangsimpedanz? (Vorausgesetzt der Kurzschluss
befindet sich zwischen - und + Eingang und nicht gegen GND). Ein
rauschfreies floatendes Eingangssignal ist dann ja nicht möglich und ich
bin immer noch nicht bei 15nV?
Wenn es immer auf einen kurzgeschlossenen Eingang bezogen ist, dann
sollte man ja bloß keinen invertierenden Verstärker am Eingang haben,
ansonsten hat hat man ja immer > 0 Ohm zum eigentlichen Verstärker hin
;)
Hans schrieb:> Angenommen ich schließe den Differenzverstärker kurz. Dann hätte ich> doch immernoch die 1Meg Eingangsimpedanz? (Vorausgesetzt der Kurzschluss> befindet sich zwischen - und + Eingang und nicht gegen GND). Ein> rauschfreies floatendes Eingangssignal ist dann ja nicht möglich und ich> bin immer noch nicht bei 15nV?
Wenn du den Eingang mit 50Ohm kurzschließt, dann rauscht dein 1MOhm zwar
immer noch. Aber du siehst sein Rauschen nur um das
Spannungsteilerverhältnis heruntergeteilt: 50/1M*128nV/sqrt(Hz) kannst
du gegenüber den 15nV/Sqrt(Hz) vernachlässigen.
Wenn ich in eine der BNC Buchsen reinsehe und da von außen 1Meg gegen
GND sehe und dann 50Ohm ZWISCHEN die Eingänge lege. Also dorthin wo
sonst auch meine zu vermessende Quelle sitzt. Dann sind doch 50Ohm in
Reihe zu den 1Meg und ich habe beim Rauschen immernoch die vollen 1Meg.
Und das auch bei 0Ohm und weniger Rauschleistung geht ja nicht.
Klar wenn ich 50Ohm auf die Buchsen stecke, dann ist es gegen GND
kurzgeschlossen, aber das ist dann ja keine floatende Messung mehr. So
würde ich den Verstärker ja niemals betreiben.
Hans schrieb:> Wenn ich in eine der BNC Buchsen reinsehe und da von außen 1Meg gegen> GND sehe
tust du nicht, schon deswegen weil das Teil keine BNC-Buchsen am Eingang
hat. Zwischen den Eingangsbuchsen liegt 1MOhm, und parallel zu diesem
1MOhm schaltest du die Quelle (oder 50Ohm oder ....). Gegen GND hast du
nicht 1MOhm sondern es floatet.
Skyper schrieb:> The input presents a 1MΩ impedance between the> red and black banana jacks, but is high impedance (floating) between> each input jack and chassis ground.
Mal dir das Ersatzschaltbild auf, dann siehst du sofort was Sache ist
(oder wir können dein falsches ESB korrigieren).
Hans schrieb:> Wenn ich in eine der BNC Buchsen reinsehe und da von außen 1Meg gegen> GND sehe und dann 50Ohm ZWISCHEN die Eingänge lege. Also dorthin wo> sonst auch meine zu vermessende Quelle sitzt. Dann sind doch 50Ohm in> Reihe zu den 1Meg und ich habe beim Rauschen immernoch die vollen 1Meg.> Und das auch bei 0Ohm und weniger Rauschleistung geht ja nicht.>
Ein Differenzverstärker ist ein Differenzverstärker ist ein
Differenzverstärker...
Was sich dir damit sagen will: Für den Verstärker interessiert es nur
(solange Du dessen Gleichtaktbereich nicht überschreitet..) was zw. +
und - Eingang ist.
Und wenn Du da 50 Ohm hinbaust und diese Eingänge gegen GND offen läßt..
sieht der Verstärker die Rauschspannung entsprechend 50 Ohm.
Probier es halt aus .-)
So direkt hat der Eingangswiderstand nichts mit dem Rauschen zu tun. Der
Verstärker selber wird vermutlich deutlich mehr als 1 M (eher so 1 GOhm)
haben, und dann einen 1 M Widerstand zwischen den beiden Eingängen
haben.
Der Verstärker rauscht auch nicht weniger wenn man da 50 Ohm als
Widerstand für einen 50 Ohm Eingang hätte.
Die 15 nV/(Sqrt(Hz) sind auch für kurzgeschlossenen Eingang. Wenn die
Signalquelle hochohmiger ist, ist das Rauschen am Widerstand der
Signalquelle halt Teil des Signals. Der Offene Eingang wird auch mehr
Rauschen - halt wenigstens so wie der Eingangswiderstand.
Das ein Verstärker weniger als das Spannungsrauschen des
Eingangswiederstandes erreichen kann, kommt häufig vor - das ist halt
eine Rauschzahl von weniger als 3 dB. Über weite Bereiche (Frequenz und
Impedanz) geht es da deutlich besser.
> Dass ein Verstärker weniger als das Spannungsrauschen des> Eingangswiederstandes erreichen kann, kommt häufig vor - das ist halt> eine Rauschzahl von weniger als 3 dB.
Ich dachte immer, wenn ein Verstärker genauso viel rauscht, wie sein
Eingangswiderstand (bzw. dessen Realteil), dann hätte er eine Rauschzahl
von 0 dB -nicht 3 dB- (?)
(HF-)Experten sind gefragt ...
Philipp schrieb:> Möglich wäre ja auch ein Bootstraping um mit kleineren Widerständen> virtuell 1Meg zu erreichen. Damit sollte es dann auch weniger Rauschen.
Was meinst Du damit genau?
@Karl Otto
Ist glaub ich quatsch. Der Gedanke war die Eingangsstufe mit einem
kleineren Widerstand derart nachzuführen, dass es von außen aussieht wie
eine große Impedanz. Das geht natürlich, aber es bringt einem
rauschmäßig ja nichts. Im Gegenteil. Der "echte" Widerstand steigert
seine Rauschleistung nur mit Wurzel R während der virtuelle linear
steigt.
Philipp schrieb:> @Karl Otto> Ist glaub ich quatsch. Der Gedanke war die Eingangsstufe mit einem> kleineren Widerstand derart nachzuführen, dass es von außen aussieht wie> eine große Impedanz. Das geht natürlich, aber es bringt einem> rauschmäßig ja nichts. Im Gegenteil. Der "echte" Widerstand steigert> seine Rauschleistung nur mit Wurzel R während der virtuelle linear> steigt.
Hab es gerade mal mit LTspice simuliert.
Wenn man einen 10kOhm Widerstand nimmt und mit 0,99 "bootstrapped", dann
hat man zwar 1MOhm Eingangswiderstand aber die Rauschspannungsdichte hat
sich von 130nV/sqrt(Hz) auf 1,3uV/sqrt(Hz) veschlechtert.
Ja logisch :) Du musst ja dann für einen virtuell 10mal größerer R
10fach nachverstärken. Also 10x mehr noise. Wenn man einen echten R
10mal größer macht wird es aber nur 3mal mehr.
