Rauschen eines Widerstands / statistischer Fehler eines Spannungsteilers

Frank Gast 08.09.2009 17:04 #1405753

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Hallo,

ich muss eine Spannung hinter einem Operationsverstärker: Ausgabe 
-10V-10V, mit möglichst wenig Rauschen auf einen AD-Wandler mit Eingang 
-5V-5V bringen.
Meine erste Idee war, das mit einem ganz einfachen Spannungsteiler zu 
probieren. Ich stoße allerdings auf Probleme, wenns an die 
Fehlerrechnung geht.

Weiss jemand, in welcher Größenordnung bei Zimmertemperatur das Rauschen 
eines Spannungsteilers liegt?
Oder kennt jemand eine, bezogen aufs Rauschen, bessere Spannungsteilung?

Ich denke bei hochwertigen Widerständen sollte das Rauschen 
hauptsächlich thermisch sein. Dazu hab ich bei wiki folgendes gefunden:
http://de.wikipedia.org/wiki/Wärmerauschen#Rauschgr.C3.B6.C3.9Fen
Allerdings hab ich keine Ahnung wie die Bandbreiten normalerweise 
aussehen.

Vielen Dank für eure Hilfe!

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Kai Klaas Gast 08.09.2009 17:42 #1405807

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Der Effektivwert der Rauschspannung eines Widerstandes "R" ist SQRT(4 x 
k x T x R X B).

"k" ist die Boltzmann-Konstante: 1,38 x 10^-23 (+ Einheiten), T die 
absolute Temperatur und "B" die Bandbreite.

Ein 10kOhm Widerstand rauscht bei Zimmertemperatur und einer Bandbreite 
von 20kHz also mit rund 1,8µVeff.

Kai Klaas

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Ulrich Gast 08.09.2009 18:34 #1405894

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Wenn das kein AD Wandler mit extrem hoher Auflösung (z.B 24 Bit) ist, 
sollte man mit Widerständen (Metallfilm, keine Kohle) hinkommen. Wenn 
man unbedingt weniger Rauschen bei relativ hohen Frequenzen haben will, 
könnte man einen kapazitiven Teiler dazu nehmen, aber das mag nicht 
jeder OP.

Die alternative wäre natürlich die OP schaltung gleich so zu 
modifizieren, das da gleich nur +-5 rauskommen.

Die Bandbreite hängt grob gesagt mit der Abtastrate zusammen. Die halbe 
Abtastrate sollte etwa hinkommen, ggf. mehr oder weniger je nach 
Antialiasing-filter.

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Frank Gast 08.09.2009 20:52 #1406085

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Hm,

ich denke wir verwenden 15 MScreens/s bei 16 bit. Der Fehler sollte aber 
mit der Abschätzung noch einiges unter der Auflösung sein.
Danke für eure Hilfe. Ich werde das ganze jetzt einfach mal bauen und 
dann messen ob ich damit hinkomme.

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Michael L. Gast 10.09.2009 00:40 #1407611

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Hallo Frank,

normalerweise gibst Du die Bandbreite vor, indem Du ein entsprechendes 
Filter (im einfachsten Fall ein RC-Tiefpaß) verwendest.

Welche maximale Frequenz hat Dein Signal?

Gruß,
  Michael

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