By Albrecht Zwick, Jochen Zwick, Xuan Phuc Nguyen
Mit der Quellenverschiebung stellen die Autoren erstmals in deutscher Sprache eine äußerst praxistaugliche und verblüffend einfache grafische Methode zur sign- und Rauschanalyse elektronischer Schaltungen vor. Sie führen kompetent, kompakt und praxisnah in das Rauschen elektronischer Bauelemente ein und stellen dessen Wirkungsweise in unterschiedlichen Schaltungen exemplarisch dar. Die Methode der Quellenverschiebung ermöglicht hierbei eine schnelle Abschätzung der wesentlichen Rauschanteile sowie eine Optimierung der Dimensionierung.
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Auch hier bleibt die Summe aller zu- und abfließenden Ströme an allen Knoten während der vier Modifikationen unverändert. Bei einer Quellenverschiebung entstehen immer mehrere gleiche Quellen. Es gibt jedoch auch Stellen, in einer elektronischen Schaltung, bei denen Quellen auch wider verschwinden. An machen Stellen haben Quellen eine so kleine Wirkung, dass sie vernachlässigt werden können. Um diese Eigenschaften in einer Schaltungsdarstellung kenntlich zu machen, werden folgende Zeichen für die Wirkungslosigkeit und die Vernachlässigbarkeit eingeführt (Abb.
4) Bezogen auf Gl. 5) Signal-Rausch-Abstand Der Signal-Rausch-Abstand (Signal to Noise) S/N ist eine entscheidende Größe, die direkt das logarithmische Verhältnis von Signal zu Rauschen beschreibt. 6) o,dB Der optimale Quellenwiderstand Im optimalen Bereich ist uN i ≈ uNRi . Der Verstärker hat näherungsweise keinen Einfluss auf die äquivalente Eingangsrauschspannung uN i gemäß Abb. 2. Optimum: Bei welchem Wert Ri ist das Verhältnis uN i /uN Ri am kleinsten? 4 Der optimale Quellenwiderstand 37 Abb.
Abb. 1 Rauschersatzschaltbild eines Verstärkers © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 A. 1) stellt die Grundgleichung der äquivalenten Eingangsrauschspannung dar. Der Eingangswiderstand des Verstärkers re kommt in dieser Gleichung nicht vor. Die Rauschquellen uN und iN sind aber von re abhängig. Abb. 2 Darstellung der Grundgleichung Alternativ kann Gl. 1) mit der Quellenverschiebung hergeleitet werden: – Die Spannungen uN und uN Ri können über den Widerstand Ri direkt zur Stelle von uSi verschoben werden.