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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Rauschen umrechnen


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von Marc (Gast)


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Hallo,

1) Rauschen von einem Spektrum Analyzer gegeben:
100 kHz - 1 MHz : -110 dBm

2) Rauschen OP : (breitband Rauschen)
7nV/sqrt(Hz)

Wie kann ich die beiden Werte vergleichen?

1)
Ich weiß dass:
Leistungspegel: Lp(dBm) = 10*log10 (P/1Mw)
Daraus ergibt sich für die Leistung:
P(mW) = 10^(Lp/10) * 1 mW
P=1 * 10^(-14) mW

Zudem weiß ich dass der Analyzer 50 Ohm als Referenz nimmt:
P=U^2 / R
U=sqrt(P*R)
U=1 * 10^(-14) mW  * 50 Ohm
U=0.5 pV

2) OPAMP:
Urms = 7nV/sqrt(Hz) * sqrt(500kHz)
Urms= 4,94 uV EINGANG
Urms= 49,4 uV AUSGANG OPAMP (G=10)


Das zu messende Rauschen vom OPAMP >> Rauschen Analyzer

Ist die Vorgehensweise richtig ?

von Egon D. (egon_d)


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Marc schrieb:

> P(mW) = 10^(Lp/10) * 1 mW

Stimmt noch.


> P=1 * 10^(-14) mW

Nee. Entweder 10^(-11) MILLIWATT oder 10^(-14) WATT.
Du darfst den Faktor 10^-3 nicht zweimal berücksichtigen,
das wird Käse.


> P=U^2 / R
> U=sqrt(P*R)

Stimmt noch.


> U=1 * 10^(-14) mW  * 50 Ohm

Nee.
Erstens sind es 10^-14 WATT, und
zweitens fehlt die Wurzel.

Richtig wäre also:

U=sqrt(10^(-14)W * 50 Ohm), das ist
U=7.1 * 10^-7 Volt, also reichlich 700nV.


> 2) OPAMP:
> Urms = 7nV/sqrt(Hz) * sqrt(500kHz)
> Urms= 4,94 uV EINGANG
> Urms= 49,4 uV AUSGANG OPAMP (G=10)

Ja.

Hmm. Der Speki ist aber auffällig gut. Wie geht denn
sowas?
Hab ich mich AUCH verrechnet?

von Sven B. (scummos)


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Egon D. schrieb:
> Hmm. Der Speki ist aber auffällig gut. Wie geht denn
> sowas?

Vmtl. sind es -110 dBm/Hz, nicht -110 dBm?

von Egon D. (egon_d)


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Sven B. schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Hmm. Der Speki ist aber auffällig gut. Wie geht
>> denn sowas?
>
> Vmtl. sind es -110 dBm/Hz, nicht -110 dBm?

Das wäre doch dann auffällig schlecht, oder?

von mark space (Gast)


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-110dBm = 3uV (0dB=1V) BW=1MHz, also
3nV/Wurzel(Hz)
100R erzeugen 1,1nV/Wurzel(Hz)

von Helmut S. (helmuts)


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> 1) Rauschen von einem Spektrum Analyzer gegeben:
100 kHz - 1 MHz : -110 dBm

Bitte einen Link auf das Datenblatt angegben damit man sieht was und wie 
das definiert wurde.

Der Rauschteppich (noise floor) den man auf dem Bildschirm sieht hängt 
von der gewählten Auflösungsbandbreite (resolution bandwidth) ab.

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Marc schrieb:
> 1) Rauschen von einem Spektrum Analyzer gegeben:
> 100 kHz - 1 MHz : -110 dBm

Sind die -110dBm wirklich der Wert den dein SA über den Bereich 
100kHz-1MHz aufintegriert ausgibt? Dann kannst du mit den 7nV/sqrt(Hz) 
vergleichen, indem du mit 7nV/sqrt(Hz)*Wurzel(900kHz) berechnest.

Oder ist die -110dBm einfach die typische Höhe der disktreten Linien im 
Bereich zwischen 100kHz und 1MHz? Dann geht in die Berechnung noch die 
Frequenzauflösung deiner FFT ein. Die FFT liefert dir ja diskrete 
Linien, von denen jede ein bestimmtest Frequenzintervall repräsentiert. 
Wie groß dieses Frequenzintervall ist, hat Einfluss auf die Linienhöhe.

Siehe z.B. den Abschnitt "SNR, Process Gain and FFT Noise Floor" in
https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-001.pdf

von Marc (Gast)


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Egon D. schrieb:
>> P(mW) = 10^(Lp/10) * 1 mW
>
> Stimmt noch.
>
>> P=1 * 10^(-14) mW
>
> Nee. Entweder 10^(-11) MILLIWATT oder 10^(-14) WATT.
> Du darfst den Faktor 10^-3 nicht zweimal berücksichtigen,
> das wird Käse.

Sicher? Ist doch alles in mW angegeben
https://de.wikipedia.org/wiki/Leistungspegel

>> P=U^2 / R
>> U=sqrt(P*R)
>
> Stimmt noch.
>
>> U=1 * 10^(-14) mW  * 50 Ohm
>
> Nee.
> Erstens sind es 10^-14 WATT, und
> zweitens fehlt die Wurzel.

Oh stimmt ja, die Wurzel habe ich vergessen..


> Hmm. Der Speki ist aber auffällig gut. Wie geht denn
> sowas?
> Hab ich mich AUCH verrechnet?

Im Datenblatt sind verschiedene frequenzbereiche aufgelistet und dann 
das Rauschen in dBm auf 1 Hz normiert. DANL (display average noise 
floor)



mark space schrieb:
> -110dBm = 3uV (0dB=1V) BW=1MHz, also
> 3nV/Wurzel(Hz)
> 100R erzeugen 1,1nV/Wurzel(Hz)

Das wäre meine nächste Frage gewesen.
3nV/sqrt(hz) verstehe ich ja noch.
Aber WARUM beziehst du dich da auf einen Widerstand? Wenn ich die Form 
3nV/sqrt(Hz) bereits habe, brauch ich doch nur mit der wurzel(f) zu 
multiplizieren ?!

von Egon D. (egon_d)


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Marc schrieb:

> Egon D. schrieb:
>>> P(mW) = 10^(Lp/10) * 1 mW
>>
>> Stimmt noch.
>>
>>> P=1 * 10^(-14) mW
>>
>> Nee. Entweder 10^(-11) MILLIWATT oder 10^(-14) WATT.
>> Du darfst den Faktor 10^-3 nicht zweimal berücksichtigen,
>> das wird Käse.
>
> Sicher?

Klar.

Lp war ja wohl -110dBm, also ergibt sich mit Deiner
Gleichung

P(mW) = 10^(-110/10) * 1mW
P(mW) = 10^(-11) mW


10^-11 mW sind aber gerade 10^-14 Watt.

von Helmut S. (helmuts)


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von Egon D.
>10^-11 mW sind aber gerade 10^-14 Watt.

https://www.batronix.com/versand/spektrumanalysator/Rigol-DSA815.html
DANL 100kHz to 1MHz -110dBm(<-130dBm typ)

DANL -110dBm
R=50Ohm

P = U^2/R
U = Wurzel(P*R)
U = 707nV
Das wären dann 707nV/sqrt(Hz).
Bei 1Mhz Bandbreite wären das Ueff=0,7mV Rauschspannung.


DANL -130dBm
22,4nV/sqrt(Hz)

: Bearbeitet durch User
von Marcel (Gast)


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Egon D. schrieb:
> 10^-11 mW sind aber gerade 10^-14 Watt.

Hast natuerlich Recht!


Helmut S. schrieb:
> DANL -110dBm
> R=50Ohm
>
> P = U^2/R
> U = Wurzel(P*R)
> U = 707nV
> Das wären dann 707nV/sqrt(Hz).
> Bei 1Mhz Bandbreite wären das Ueff=0,7mV Rauschspannung.

Wie kommst du von U=707nV auf die Rauschspannungsdichte von 
707nV/sqrt(Hz) ?
Das ist mir jetzt nicht klar.


Das bedeutet ja aber auch dass das Spektrumanalyzer gar nicht geeignet 
ist das Rauschen in aktueller Konfiguration (mit G=10) zu vermessen?
OP Rauschspannundsdichte: 7nV/sqrt(Hz) mit G=10 => 70nV/sqrt(Hz)
SA: 707nV/sqrt(Hz)

Da geht mein OP Rauschen ja völlig unter..

von Helmut S. (helmuts)


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> Wie kommst du von U=707nV auf die Rauschspannungsdichte von
707nV/sqrt(Hz) ?

Weil die Angabe mit den -110dBm die Leistung für 1Hz Bandbreite ist.

: Bearbeitet durch User

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