Hallo Leute! Ich habe eine allgemeine Frage. Sie dient nur zum Verständnis. Google bringt leider nicht den gewünschten Erfolg. Wenn man mehrere Opams hintereinander schaltet, siehe Bild, wirkt es sich auf die gesamte Rauschleistung der Schaltung aus. Das Rauschen am Ausgang kann minimiert werden, wenn der erste Operationsverstärker eine geringe Rauschleistung hat, die ja sonst vom zweiten OPV verstärkt wird. Nun haben beide OPVs ein GBW. Wie wirkt es sich dann auf das Rauschen am Ausgang aus? Die Formel zur allgemeinen Rauschspannung heißt Un = Wurzel(4*k*T*GBW*Rn). Das GBW nimmt mit zunehmender Verstärkung ab. Grenzfrequenz = GBW/V Somit kann die gesamte Schaltung nur mit dem OPV mit dem geringsten GBW betrieben werden oder? Danke für eure Hilfe. Luis
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Kann man dann allgemein sagen: Eine Schaltung aus mehreren Opamps wird immer durch den mit dem kleinsten GBW begrenzt?
Und die effektive Bandbreite B berechnet sich dann aus; Beff = PI/2 * Grenzfrequenz. Somit ist dann die richtige Formel: Un= Wurzel(4*k*T*Beff*Rn) für alle Widerstände in der Schaltung. Wenn man die gesamte Rauschleistung am Ausgang haben will, dann muss das Superpositionsprinzip anwenden und dann ist die Un_gesamt = Wurzel(Summe(aller Un´s)).
Hallo Luis, ich beschäftige mich gerade mit dem LT1115 von LT. Schau mal im Datenblatt auf Seite 7 und 8, speziell "Total Noise vs Source Resistance". http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/lt1115fa.pdf mfg Klaus
Die Bandbreite hängt nicht nur von den OPs ab, sondern auch von der Schaltung. Oft begrenzt man zusätzliche die Bandbreite, so dass nicht mehr die Bandbreite der OPs entscheident ist, sonder Kondensatoren und Widerstände / Induktivitäten die Bandbreite festlegen. Beim Rauschen wird ggf. auch erst hinter der Schaltugn entschiede welche Frequenzen wirklich stören. Im Audiobereich stört z.B. das Rauschen jenseits von etwa 15 kHz eher nicht mehr.
Hallo! Danke für die Antworten. Das Datenblatt zeigt die grundlegenden Berechnungen sehr gut. Würde es gerne aber so generell wie Möglich halten, fürs Grundlagenverständnis. Lässt man im Gedanken die Widerstände weg oder sie sind ideal, so bleiben nur die OPs über. Z.B. Drei in Kettenschaltung. Jeder hat ein anderes GBW. Nun würde der mit dem geringsten GBW die gesamte Schaltung auf diese Bandbreite begrenzen oder? Gleiches gilt für das Rauschen, der OP welcher am meisten Rauscht verschlechtert die gesamte Schaltung? MfG Luis
Beim Rauschen der einzelnen Elemente muss man noch berücksichtigen wie stark das Signal von de Quellen bis zum Ausgang verstärkt wird. Da ist dann oft der 1. OP, also da wo das Signal noch am meisten Verstärkt wird, der wesentliche. Man kann die Teile nicht so direkt vergleichen sondern muss immer auch die Verstärkung mit berücksichtige. Üblich ist es die Rauschbeiträge auf den Ausgang oder den Eingang zu beziehen, um sie vergleich zu können - das muss man ggf. für jede Frequenz getrennt machen. Bei den Widerständen bei einem Spannungsteiler kommt vor allem das Rauschen des kleineren Widerstandes am Ausgang an - auch wenn der größere Widerstand mehr Spannungsrauschen hat. Die Begrenzte Bandbreite einer Stufe wirkt auch nur auf die Stufen davor - das was dahinter erst an Rauschen dazu kommt wird natürlich nicht beeinflusst.
Danke für die Info Lurchi! Meist wird die Berechnung auf den Ausgang bezogen, somit wird die Verstärkung schon miteingerechnet. Bei jeder Frequenz extra berechnen verstehe ich nicht, da in der Rauschformel ja nur die Bandbreite vorkommt. >> Die Begrenzte Bandbreite einer Stufe wirkt auch nur auf die Stufen davor >> - das was dahinter erst an Rauschen dazu kommt wird natürlich nicht >> beeinflusst. Das ist mir nicht klar. Bei einer Berechnung gehe ich nur von der geringsten Bandbreite aus. Dies lasse ich auch in die Formel einfließen. Kopf-Bsp 3 OPs in Serie (macht so keinen Sinn, aber nur zum verstehen). Alle 3 haben eine Verstärkung von 10. Der erste hat eine B = 10kHz, der Zweite B=5kHz und der 3 hat ein B = 20kHz. Somit kann ich die gesamte Schaltung nur auf 10kHz auslegen, sonst bekommt mein dritter OP ein verzerrtes Signal. Also würde ich hier die Berechnung auf 10kHz auslegen. Oder ist das Falsch??? MfG Luis
> Alle 3 haben eine Verstärkung von 10. Der erste hat eine B = 10kHz, der > Zweite B=5kHz und der 3 hat ein B = 20kHz. > Somit kann ich die gesamte Schaltung nur auf 10kHz auslegen, sonst > bekommt mein dritter OP ein verzerrtes Signal. > Also würde ich hier die Berechnung auf 10kHz auslegen. Auf 5kKz meinte ich natürlich....
Bei dem Beispiel mit den 3 Stufen wäre das Rauschen der 1. Stufe 1000 fach verstärkt und hätte ein Bandbreite von knapp 5 kHz am Ausgang. Auch die 10 KHz stufe trägt da noch etwas zur Bandbegrenzung bei, wenn auch nicht viel. Die 2. Stufe wäre 100 fach verstärkt mit 5 kHz Bandbreite und die 3. Stufe dann nur 10 fach verstärkt aber dafür 20 kHz Bandbreite, denn von der Bandbegrenzung davor bekommt das Rauschen der 3. Stufe nichts mehr mit. Die Begrenzte Bandbreite hat nichts mit Verzerrungen zu tun. Die Gesamte Beispielschaltung hätte 5 kHz Bandbreite und an sich auch keine Probleme.
Ohh, danke nun Verstehe ich das Problem! Zurück zu meiner Ausgangszeichnung. Somit wenn mein OP1 ein B = 500 kHz hat und mein OP2 ein B = 500MHz muss ich Rauschspannung der beiden Widerstände mit R1, R2 mit 500 MHz berechnen und die RF mit 500kHz. Verstärkung von OP1 ist 1. V von OP2 ist 100. GBW OP1 = B1*V = 500 kHz. GBW OP2 = B2*V = 50000 MHz Somit UnR1 = Wurzel(4*k*T*R1*B2) UnR2 = Wurzel(4*k*T*R2*B2) UnRF = Wurzel(4*k*T*RF*B1) Habe ich es nun richtig verstanden? MfG Luis
Die Rechnung hat gleich mehrere Fehler. Zum einen gibt es da 2 Widerstände RF die beide Rauschen beitragen. Das Rauschen des RF am nicht invertierenden Eingang wird dabei auch noch abhängig von der Impedanz am Eingang verstärkt. Bei einer Kapazität am Eingang (wass sich nicht ganz vermeiden lässt, ist die Verstärkung auch noch frequenzabhägig - die Rechnung also gar nicht so einfach möglich). Das vom RF in der Rückkopplng nicht. Für das Rauschen hier gilt die 500 kHz Bandbreite, aber eine 100 fache Verstärkung von der 2. Stufe für die Spannung bzw. 10000 fache für die Leistung. Das Rauschen von R1 sieht evenfalls die fast 100 fache (müsste man noch mal nachrechenen ob es ggf. nur 99 fach ist) Verstärkung, aber die höhere Bandbreite. Das Rauschen von R2 sieht dagegen keine Verstärkung, eventuell sogar noch eine kleine Abschwächung. Der Fall 100 fache Verstärkung bei 500 MHz Bandbreite is eher unrealistisch - 500 MHz GBW für den OP wären noch möglich, dann hätte man für die 2. Stufe 5 MHz Bandbreite. Die Wesentlichen Rauschquellen dürften damit RF am nicht invertierenden Eingang des OP1, RF in der Rückkopplung und dann R1 sein. (R1 wird i.A. << Rf sein, also ein eher kleiner Beitrag). Das Rauschen von R2=99*R1 ist dagegen zu vernachlässigen.
Hallo Lurchi! Danke, du hast Recht, ich muss UnRF auf den Ausgang beziehen. UanRF+ = UnRF * V. UanRF- = UnRF ?? Warum? MfG Luis
Die beiden Widerstände am TIA wirken sich unterschiedlich auf das Rauschen aus: der Widerstand am nicht invertierenden Eingang sieht einen nicht invertierenden Verstärker - abhängig von der Quelle am Eingang. Da gibt es in der Regel zusätzliche Verstärkung. Das Rauschen des Widerstands in der Rückkopplung erscheint direkt am Ausgang: der OP muss die Rauschspannung zusätzliche Ausgeben, damit durch den Widerstand der gleiche Strom fließt wie ohne Rauschen am Widerstand.# Für beide der Rauschquellen am 1. Verstärker kommt noch die Verstärkung der 2. Stufe dazu.
Hi Lurchi! Recht herzlichen Danke für deine Hilfe und deine Geduld. LG Luis
sluis schrieb: > Hi Lurchi! > > Recht herzlichen Dank für deine Hilfe und deine Geduld. > > LG > Luis
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