Rauschen auch Impedanzen?

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
meine Frage: Rauschen auch Impedanzen?

In der Regel spricht man ja vom Widerstandsrauschen. Ich interpretiere 
dies so, es rauscht der reale, ohmsche Widerstand. Was ist mit komplexen 
Anteilen?

Komplexe Ströme erzeugen keine Wirkleistungen und damit keine Wärme.

Hintergrund: Ich habe ein Tonabnehmersystem das eine Eigenimpedanz von 
450 Ohm hat. Die Induktivität beträgt 45 mH. Und die optimale 
Eingangsimpedanz des Verstärker beträgt 47 k.

Jetzt hatte ich schon vor über einem Jahr mit LTspice das 
Rauschverhalten des Systems simuliert und kam tatsächlich dem Rauschen 
von 450 Ohm nahe.

Eigentlich wollte ich die Brummstörungen minimieren und habe dazu die 
beiden Kanäle des RIAA - Vorverstärkers hintereinander geschaltet.

Bedingt durch die RIAA-Kurve habe ich folgende Verstärkungen

- bei 50 Hz, 113,8 dB,  490k fach
- bei  9 Hz, 120,0 dB, 1000k fach    (max. Verstärkung)

Die Werte wurden mittels Oszi und effektiv Voltmeter beobachtet.
Nach dem das letzte 50 Hz Brummen so langsam verschwand hatte ich nur 
noch ein Wabbern auf dem Oszi. Ich kam dann darauf, das dies das 
niederfrequente Rauschen sein müßte.

Beitrag "Re: SNR mit Hobbyausstattung messen"

Ich kam tatsächlich auf Messwerte unter 30 mV, also 35 nV bei 120 dB 
Verstärkung. Zufall?
mfg klaus

[Possetitjel (Gast)]

Klaus R. schrieb:

> In der Regel spricht man ja vom Widerstandsrauschen.

Ja.

> Ich interpretiere dies so, es rauscht der reale, ohmsche
> Widerstand.

Genau.

> Was ist mit komplexen Anteilen?

Die sind rauschfrei.

Auch beim Schwingkreis aus realen Bauteilen wird das
Rauschen allein durch den rein reellen Widerstand bestimmt,
der sich als Folge allfälliger Verluste einstellt. Die
komplexen Anteile selbst rauschen nicht.

> Komplexe Ströme erzeugen keine Wirkleistungen und damit
> keine Wärme.

Eben.

Das thermische Widerstandsrauschen koppelt die Thermo-
dynamik an elektrische Wirkleistung. Das ist, soviel ich
weiss, keine technische Näherungsbetrachtung, sondern
rangiert auf der Etage der heiligen Kuh, also dem
Energieerhaltungssatz.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Jedes einzelne Elektron rauscht.

[branadic (Gast)]

Die ideale Spule und der ideale Kondensator rauschen nicht. Leider ist 
die Welt aber nicht ideal, sondern jede Impedanz weist Realanteile auf, 
die letztlich Rauschen verursachen.

-branadic-

[Mark S. (voltwide)]

Im Prinzip sehe ich das genauso, Widerstandsrauschen kommt aus dem 
Realteil der Impedanz. Aber sobald die Eingangsimpedanz in die Nähe des 
47k Abschlußwiderstand rückt, hast Du es mit dessen Widerstandsrauschen 
zu tun, d.h. im Bereich höherer Frequenzen (die aber wg RIAA-Entzerrung 
weniger verstärkt werden.
Einen weiteren Beitrag liefert das Eingangsstromrauschen des 
Verstärkers, dieser Rauschstrom erzeugt auch über der komplexen 
Eingangsimpedanz eine entsprechende Rauschspannung.

[MaWin (Gast)]

Luftspulen rauschen nur durch den Widerstand des Drahtes, Spulen mit 
Kern haben zusätzliches Rauschen durch ummagnetisierung der 
Magnetdomänen des Kerns, 
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eej.4390920310/abstract

[Hp M. (nachtmix)]

MaWin schrieb:
> Spulen mit
> Kern haben zusätzliches Rauschen durch ummagnetisierung der
> Magnetdomänen

Dazu muß aber erst einmal eine Ummagnetisierung stattfinden.
Sprich: Diese Rauschleistung stammt aus dem Signal, nicht aus der 
Wärmebewegung der Elektronen.

[Klaus R. (klara)]

Possetitjel schrieb:
> Das thermische Widerstandsrauschen koppelt die Thermo-
> dynamik an elektrische Wirkleistung. Das ist, soviel ich
> weiss, keine technische Näherungsbetrachtung, sondern
> rangiert auf der Etage der heiligen Kuh, also dem
> Energieerhaltungssatz.

Dies hatte ich doch noch irgendwie im Hinterkopf.

Possetitjel schrieb:
>> Was ist mit komplexen Anteilen?
>
> Die sind rauschfrei.

Das war auch meine Schlußfolgerung.

MaWin schrieb:
> Luftspulen rauschen nur durch den Widerstand des Drahtes, Spulen mit
> Kern haben zusätzliches Rauschen durch ummagnetisierung der
> Magnetdomänen des Kerns,

Das es noch andere Ursachen für Störungen gibt ist klar. bMan muß es 
aber auch ggf. wissen und beachten.

mfg klaus

[Klaus R. (klara)]

Mark S. schrieb:
> Im Prinzip sehe ich das genauso, Widerstandsrauschen kommt aus dem
> Realteil der Impedanz.

> Aber sobald die Eingangsimpedanz in die Nähe des
> 47k Abschlußwiderstand rückt, hast Du es mit dessen Widerstandsrauschen
> zu tun,

Die Eingangsimpedanz der RIAA-Vorstufe kenne ich gar nicht, sondern 
LTspice simuliert die ggf. für die Rauschsimulation. Jedenfalls liefert 
Linear Technolgy dazu die nötigen Daten. Ich könnte den Verlauf der 
Eingangsimpedanz auch von LTspice darstellen lassen. Für die 
Ausgangsimpendanz klappt das recht gut und ist auch interessant.

> d.h. im Bereich höherer Frequenzen (die aber wg RIAA-Entzerrung
> weniger verstärkt werden.

Das war mir auch deutlich bewußt geworden. Es ist eigentlich ein 
raffinierter Kniff um die Wiedergabe zu verbessern. Klar, es ging damals 
aber mehr um die Auslenkung der Rillen auf den Schallplatten.

> Einen weiteren Beitrag liefert das Eingangsstromrauschen des
> Verstärkers, dieser Rauschstrom erzeugt auch über der komplexen
> Eingangsimpedanz eine entsprechende Rauschspannung.

Wird von LTspice berücksichtigt, es sind ja hauseigene ICs von Linear 
Technolgy.

Nochmals vielen Dank an alle.
mfg Klaus