Hallo, kann man das Rauschen eines Vorverstärkers mit dem Oszilloskop bestimmen? In welcher Einheit wird es für Vergleiche bei NF-Verstärkern üblicherweise angegeben?
uli schrieb: > kann man das Rauschen eines Vorverstärkers mit dem Oszilloskop > bestimmen? Gar nicht, worauf soll das Ding triggern. uli schrieb: > In welcher Einheit wird es für Vergleiche bei NF-Verstärkern > üblicherweise angegeben? nV/sqrt(Hz)
Einfachste Messung: mit schaltbarem Teiler aus einer bekannten NF-Spannung (z.B. 1kHz 100mV) eine Spannung in mV oder µV herstellen. Die Spannung dann so einstellen, dass sie gleich groß ist wie die Rauschspannung. Das kann man anhand der Ausgangsspannung des Verstärkers beobachten. Es gibt dann schon mal einen Eindruck von der Größe der Rauschspannung und reicht für vergleichende Messungen. Bei genaueren Messungen muss man Bandbreite, Quellwiderstand, Lastwiderstand und vieles mehr beachten. Dann ist es eine Wissenschaft für sich.
Den Verstaerker mit seinen Designwiderstand am Eingang betreiben. Dieser
Widerstand hat eine Rauschleistung von 4kTBR und eine Rauschspannung von
Sqrt(4kTBR). Das waeren dann etwas in der Richtung von 0.5nV/rtHz bei 50
Ohm und Raumtemperatur. Dieses Rauschen wird dann um die Verstaerkung
des Verstaerkers verstaerkt, plus das Rauschen des Verstaerkers
quadratisch addiert. Also
Rauschen nach Verstaerker =
Sqrt( Sqr(Eingangsrauschen) + Sqr(Verstaerkerrauschen) )
Falls man das Rauschen nach dem Verstaerker noch nicht sieht, muss man
eben mit einem bekannten Verstaerker nachverstaerken.
Die effektive Messung macht man mit einem Lock-in
THOR schrieb: > Gar nicht, worauf soll das Ding triggern. Warum muss für die Rauschmessung getriggert werden? Natürlich kann man das Rauschen mit einem Oszilloskop messen. Allerdings ginge es mit einem Spektrum- resp. Signalanalysator um Längen besser. Manche (Digital-) Oszilloskope haben Messautomatiken, darunter könnte auch eine Signal- resp. Spektrumanalyse samt Rauschmessung sein. Der Unterschied zur regulären Spannungsmessung: Rauschen wird eher als Energie, denn als Spannung gemessen.
Hallo, Danke für die vielen schnellen und guten Antworten! Vielleicht wäre es dann besser, das Rauschen mit der Soundkarte eines PCs zu messen (z.B. mit Spectran?!)? Die Soundkarte ist ja für den NF-Bereich sowieso schon optimiert und die Messung kann zur Not eine Abweichung von bis zu 10% haben.
Manchmal findet man als Angabe den: Rauschabstand = Verhältnis Rauschspannung/Nutzsignalspannung Wird dann meist logarithmisch ausgedrückt, in Dezibel (dB). Beispiel: 60 dB bedeutet, dass die Rauschspannung 1/1000 so gross ist, wie das Nutzsignal, bei Vollaussteuerung, jeweils effektive Spannungen. https://de.wikipedia.org/wiki/Bel_(Einheit)
Vorverstärker kann vieles heissen, ich nehme an, für Niederfrequenz ist gemeint. Da verläuft das Rauschen noch nicht "weiß", sondern zu niedrigen Frequenzen ansteigend. http://www.dg4rbf.de/pnts.htm da gibt es eine Beschreibung, wie man Phasenrauschmessungen macht, die Artikelserie in den UKW-Berichten habe ich gelesen. Hier wird ein Hochfrequenzsignal auf NF heruntergemischt und die eigentliche Auswertung erfolgt dort, der NF-Teil wäre auch für NF-Messungen interessant.
uli schrieb: > Hallo, > > > Die Soundkarte ist ja für den NF-Bereich sowieso schon optimiert und die > Messung kann zur Not eine Abweichung von bis zu 10% haben. Damit bekommst Du für wenig Geld eine sehr hohe Auflösung im Audiobereich und z.B. mit ARTA kannst Du neben vielem Anderen auch Rauschpegel und -Spektrum messen.
allu schrieb: > uli schrieb: >> kann man das Rauschen eines Vorverstärkers mit dem Oszilloskop >> bestimmen? > > Nein ... So ist es. Ein Scope ist dafür denkbar ungeeignet: -zu wenig Empfindlichkeit -viel zu hohe Bandbreite -> hoher Rauschteppich, der alles überdeckt.
Eingang kurzschließen und mit einem DVM messen was am Ausgang rauskommt.
uli schrieb: > kann man das Rauschen eines Vorverstärkers mit dem > Oszilloskop bestimmen? Im Prinzip ja. Zuverlaessige Rauschmessungen sind generell nicht trivial; es gibt also einiges zu beachten. Mit einem geeigneten DSO ist es aber machbar.
Hallo, bei Audioschaltungen ist das extrem schwierig, mit einem Oszilloskop geht es jedenfalls nicht. Ich habe mir extra ein spezielles Rauschmeßgerät gebaut: Batteriebetrieben, Eingangsverstärker mit OPA1612 (extrem rauscharmer Audio-OPAMP), Tiefpaß 20kHz, True-RMS COnverter nach DC, Drehspulmeßwerk. Empfindlichkeit des hochohmigen Eingangs (100kOhm) 1mV mit umschaltbaren Eingangsteiler wie bei Oszilloskopen, so hat man 1mV, 2mV, 5mV,... 5V für Vollausschlag. Dann gibt es noch einen zuschaltbaren Vorverstärker mit Faktor 1000, der hat aber einen Eingangswiderstand von ca. 3kOhm, so kann man herunter bis 1µV Meßbereich kommen (bei erheblich kleinerer Quellimpedanz). Unter 5µV wird die Anzeige ungenau, da das Eigenrauschen der Eingangsstufe dann schon eine Rolle spielt. Bei Kurzschluß am Eingang werden knapp 1µV gemessen. Wichtig ist der Batteriebetrieb (in meinem Fall ein Akku), damit keine Masseschleifen entstehen, sonst mißt man nur die Störungen der Masseschleife. Damit konnte ich dann das Rauschen meiner Verstärkerstufen messen, z.B. ca. 2µV einer XLR Differenzeingangsstufe (-126dB bei 4V Vollaussteuerung, ca. 125µV bei Gleichtaktünterdrückungsmessung = -90dB, ist ebenfalls mit OPA1612 gebaut) oder ca. 11µV am Ausgang der Kopfhörerendstufe (-112dB bzgl. 100mW an 200 Ohm). Zuerst hatte ich noch zuviel gemessen, da zwischen Stromversorgung des Meßobjektes und Skop eine Masseschleife war und auf der 2cm Leiterbahn zwischen Ausgang und der Masse meines Rauschmeßgerätes schon zuviel Störspannung abfiel. Skop abgeklemmt und die Anzeige ging dann gewaltig runter. Früher (Ende 1980er Jahre) wurde in der Firma ein ähnliches Rauschmeßgerät von Rhode&Schwarz benutzt, ebenfalls batteriebetrieben. Auf Ebay hatte ich es schließlich auch gesehen, leider sehr hoher Sammlerpreis und empfindlichster Meßbereich 100µV, damit könnte ich das Rauschen meiner Schaltungen gar nicht messen... Übrigens: ein 3k-Widerstand lose auf dem Tisch liegend rauscht bei Audiobandbreite von 20kHz und Zimmertemperatur mit ca. 1µV.
uli schrieb: > In welcher Einheit wird es für Vergleiche bei NF-Verstärkern > üblicherweise angegeben? Hallo Uli, das dürfte Dich interessieren. Rauschermittlung mit LTspice. Beitrag "Re: Parallelschalten von Halbleitern für kleines Rauschen" Messen mit Messverstärker. Beitrag "Re: Parallelschalten von Halbleitern für kleines Rauschen" mfg klaus
Andreas W. schrieb: > mit einem Oszilloskop geht es jedenfalls nicht. Auch vielfache Wiederholung macht die Aussage nicht wahrer. Moderne Digitale Speicheroszilloskope - und wir stimmen doch darin ueberein, dass das OSZILLOSKOPE sind? - koennen den Effektivwert der angelegten Spannung anzeigen. Das ist fuer Rauschmessungen schonmal nuetzlich. Es wurde zutreffend angemerkt, dass ein normaler Oszi zu unempfindlich ist; dem muss man mit einem externen Vorverstaerker abhelfen. Aus der Friis-Formel folgt, dass das Rauschen dieses Zusatzverstaerkers kaum in die Messung eingeht; das ist also nicht uebermaeszig kritisch. Messung mit einem vernuenftigen DSO hat noch den Vorteil, dass man sich das Spektrum anzeigen lassen und so beurteilen kann, ob man wirklich Rauschen oder auch andere Stoerungen misst.
uli schrieb: > kann man das Rauschen eines Vorverstärkers mit dem Oszilloskop > bestimmen? Nein. > In welcher Einheit wird es für Vergleiche bei NF-Verstärkern > üblicherweise angegeben? in dB. Man gibt es als absoluten Wert an, der Verstärker rauscht bei abgeschlossenem Eingang mit -80dBm. Besser liest sich Rauschabstand, also relativ zum maximalen Ausgangspegel. Wenn der Leitungsverstärker +22dBm Pegel kann, wären das also 102dB Rauschabstand. Gemessen wird gemäß spezifiziertem Frequenzgang, wobei auch ein Spitzenwertspeicher ins Spiel kommen kann. Im Bereich Tonstudio reden wir über Pegel deutlich unter 100µV, das gibt kein Heimwerkermeßgerät oder Scope her. Gemessen haben wir z.B. mit dem R&S UPGR http://www.rainer-foertig.de/grafiken/RS%20UPGR%20big.jpg, was nicht ohne Grund einen Meßbereich bis -110dBm / 2,5µV hat: http://www.helmut-singer.de/pdf/rsupgr.pdf
Manfred schrieb: > uli schrieb: >> kann man das Rauschen eines Vorverstärkers mit dem >> Oszilloskop bestimmen? > Nein. Sehr merkwuerdig. Wieso hat das dann bei mir funktioniert? > Im Bereich Tonstudio reden wir über Pegel deutlich unter > 100µV, das gibt kein Heimwerkermeßgerät oder Scope her. Ich habe im Ursprungsbeitrag nirgendwo lesen koennen, dass es verboten waere, einen weiteren Vorverstaerker zum Messen zu verwenden.
Manfred schrieb: > Gemessen haben wir z.B. mit dem R&S UPGR > http://www.rainer-foertig.de/grafiken/RS%20UPGR%20big.jpg, was nicht > ohne Grund einen Meßbereich bis -110dBm / 2,5µV hat: > http://www.helmut-singer.de/pdf/rsupgr.pdf Mit meiner 24bit-USB-Soundkarte komme ich auf einen Rauschpegel von -115dBV, gemessen mit A-Bewertungsfilter. C- und Z- Bewertung sind natürlich auch möglich. Außerdem Klirrfaktormessungen (Eigenklirr im Loopback ist 0,00027%), FFT-Messungen im Audioband usw usf. Alles was man dazu noch braucht ist ein PC/Laptop und eine gescheite Software, z.B. ARTA.
voltwide schrieb: > Alles was > man dazu noch braucht ist ein PC/Laptop und eine gescheite Software, > z.B. ARTA. Habe mittlerweile ARTA 1.9.1 installiert. In der Hilfsdatei finde ich allerdings kein Kapitel über Rausch-Messung.
Mag sein dass das nicht explizit erwähnt wird. Du kannst den Rauschteppich z.B. Messen mit der Spektralanalyse. Die Rauschspannung kannst Du als gemittelten Spannungswert messen mit der Pegelmessung, diese versteckt sich unter den Optionen.
Bei diesen Audiomessungen hat man jede Menge Möglichkeiten Fehler zu machen. Es bedarf also einer gewissen Lernkurve - dies ist aber nicht unbedingt ARTA anzulasten. Schau Dir genau die Audio Device Settings, aber auch die Measurement settings an. Kalibriere das Ganze in einer Loopback-Konfiguration (LineOut treibt Messsignal in LinIn). Und, ganz wichtig: Prüfe Deine Ergebnisse ständig auf Plausibilität
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