Rauschreduktion durch parallele Messverstärker?

Hallo,

gerade in de.alt.rec.digitalfotografie gelesen:

"Das Verfahren ist bekannt und wird vielfach genutzt. Zum Beispiel in Eingangsverst=E4rkern von hochempfindlichen (und teuren) Messger=E4ten. M= an annimmt eben mehrere Eingangsverst=E4rkern parallel, die jeder f=FCr sich=

auch rauschen, aber mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit. Wenn deren Ausgangssignal wieder zusammen gef=FChrt werden, dann l=F6schen sic= h die Rauschsignale gegenseitig teilweise aus, das zu messende Signal ist an allen Verst=E4rkern dagegen identisch."

Bei 2 bis 4 Verst=E4rkern parallel d=FCrfte die Rauschreduktion doch=20 vernachl=E4ssigbar sein, f=FCr eine merkliche Reduktion wird der Aufwand =

doch etwas hoch. Kennt jemand Beispiele wo wirklich Eingangsverst=E4rker =

zur Rauschreduktion parallelgeschaltet werden? Der wirksame=20 Eingangswiderstand w=FCrde ja auch wesentlich kleiner.

Bye

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Uwe Hercksen
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Kennt jemand Beispiele wo wirklich Eingangsverstärker

Ich kenne ein Lock-In-Verstärker. Robert

--
'Vom Standpunkt eines Beamtenrechtlers aus betrachtet ist der Tod die 
schärfstwirkenste aller bekannten, langfristig wirkenden Formen der 
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R.Freitag

Anders formuliert: die Wirksamkeit steigt nicht linear zur Zahl der verbauten Teile sondern nimmt sofort drastisch ab. Vgl. auch die Vorschläge der Hersteller Referenzspannungs-ICs parallel zu schalten um Rauschen zu senken.

Echte Baugruppen wohl selten. Verteilte Verstärker gabs angeblich bei Tektronix in Oszilloskopen ehedem mit aus anderen Gründen. Großflächige Transistoren ( vgl Eingangstransistoren in OPs ) haben den Rausch-Effekt wohl auch und zudem gewünschte Verstärkung. Parallelschalten hat allerdings bezüglich Eingangsimpedanz,

-kapazität auch genug Nachteile: eventuell rauschen großflächige Transistoren oft nur deshalb weniger weil die Kapazität die Bandbreite abwürgt.

MfG JRD

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Rafael Deliano

"Uwe Hercksen" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mew.uni-erlangen.de...

Hallo Uwe,

im Datenblatt des LT1028 von

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gibt es auf Seite 15 eine Applikationsschaltung mit dem Titel "Paralleling amplifiers to reduce voltage noise". Der Trick dabei ist, dass die Eingänge von n Stufen parallel liegen und die Ausgänge auf eine Summierstufe gehen. Die Verstärkung wächst daher mit n, das Rauschen aber nur mit Wurzel n. Der Eingangswiderstand wird dabei natürlich geringer, aber wegen des geringen Rauschens sollte der Quellwiderstand sehr niedrig sein, so dass das kein Problem sein sollte.

Ich kann mich an einen High-End Vorverstärker für moving coil Systeme erinnern, bei dem ein ganzer Haufen Transistoren in der Eingangsstufe parallel geschaltet war. Die Schaltung stammt aus der nicht mehr existierenden Elektronikzeitschrift ELO, ich glaube von 1983 oder 1984.

Gruß, Alexander

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Alexander Doerr

Bei Verstärkern für Moving Coil Tonabnehmer bei Plattenspielern war das üblich, daneben ist es eine Designoption für integrierte Schaltungen.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
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Oliver Bartels

Uwe Hercksen meinte:

Eine Technik, von der Zeitschrift Elektor schon vor 10-20 Jahren für einen Mikrofonverstärker eingesetzt, z.B. 4 Eingangsverstärker (OP) parallel. MfG Dieter

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Dieter Paulsen

Hallo,

Uwe Hercksen schrieb:

Der Effekt ist 1/Wurzel(n) - also bei 4 Verstärkern -6dB. Das ist reine Statistik.

Mit Billigtransistoren a la BC 413 hat man das wohl gemacht. Ich habe es zuletzt bei einem 20 Jahre alten MC-Phono-Verstärker gesehen.

Der Ausgangswiderstand aber auch. In der Energiebilanz ist es also neutral, solange man die Auslegung korrekt anpaßt. In manchen Fällen ist die niedrige Impedanz sogar ein erwünschter Nebeneffekt.

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Marcel Müller
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Marcel Müller

Hallo Marcel,

"Marcel Müller" schrieb im Newsbeitrag news:d3134t$t70$ snipped-for-privacy@online.de...

es ist nichts weiter als Mittelwertsbildung, ist z.B. bei besseren digitalen Oszilloskopen als "Averaging" drin. Habe damit schon das Rauschen in Signalen um Zehnerpotenzen reduziert, dauert natürlich. Diese Vorgehensweise ist heutzutage bei der Messung z.B. sehr kleiner oder stark gestörter Größen üblich.

Hier muß man aber aufpassen. Wenn man schon optimierte Verstärker wie z.B. LT1028 nimmt, richtet man nichts mehr aus, denn es gilt das Prinzip der optimalen Rauschanpassung und man ist dann an der theoretischen Grenze, die nicht unterschritten werden kann. Aus dem Grunde werden für Mikrofone Übertrager genommen, das geht viel einfacher. Die Rauschreduktion betrifft _ausschließlich_ den Verstärker, aber _nicht_ die unvermeidbaren ohm'schen Widerstände!

Beim "Averaging" gibt es IMHO diese Grenze nicht, nur ist es naturgemäß in der Signalübertragung nicht einsetzbar.

Man könnte noch beides kombinieren, um die Nichtlinearitäten des Trafos zu eliminieren.

mfg. Winfried

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Winfried Salomon

Einer Mittelwertbildung ist eigentlich ein einfacher Tiefpass. Wenn man die Bandbreite verringert - weil das Nutzsignal nicht so breit- bandig ist - verbessert man den Signal/Rauschabstand.

Die o.g. Parallelschaltung von Verstärkern veränder die Bandbreite dagegen nicht, sondern nutzt die Korrelation des Nutzsignals in den parallel geschalteten aktiven Elementen aus, während das Rauschen nicht korreliert ist.

Genau. "dauert natürlich" wegen der reduzierten Bandbreite.

Rauschanpassung ist ein ganz anderes Thema. Und selbstverständlich kann man mehrere LT1028 parallel arbeiten lassen. Der Gewinnn von s/n entsprechend 1/Wurzel(Anzahl Verstärker) gilt auch hier.

Das habe ich nicht verstanden. Jeder Widerstand rauscht. Bei nieder- ohmigen Transistorschaltungen ist das hauptsächlich der Basisbahn- widerstand der verantwortliche, in der Intensität gleich gefolgt vom Stromrauschen bei bipolaren Transistoren. Ich habe z.B. in einem Moving Coil Verstärker einmal 8 Stück BD135/DB136 parallel geschaltet, weil die einen im Vergleich zu "rauscharmen" NF-Transistoren sehr kleinen Basisbahnwiderstand haben. Zur Stromverteilung habe ich jeweils Emitterwiderstände spendieren müssen.

Übertrager in Mikrofonverstärker werden nur eingesetzt, wenn man bestimmte Effekte haben will, z.B. Röhren in der Eingangsstufe, die extrem hochohmig sind und wesentlich stärker als Transistoren rauschen. Gleichzeitig dient der Trafo zum Symmetrieren und Einkoppeln der Phantomspeisung.

Das habe ich nicht verstanden.

dto.

Norbert

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Norbert Hahn

Moin!

Winfried meinte sicher: Wenn die Quelle (zB. der Ohmsche Innenwiderstand eines Mikrofons) schon vielfach mehr rauscht als der Verstärker, kannst Du zwar Deinen Verstärker optimieren, gewinnst im Gesamtsystem aber trotzdem keine dBs mehr.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Alexander Doerr schrieb:

^^^^^^^^^^^^ Das bezieht sich wohl auf das Spannungsrauschen des Verstärkers. Freundlicherweise informiert das Datenblatt auch darüber: "5. NOISE CURRENT AT INPUT INCREASES sqrt(n) TIMES." . Man sollte sich also ausrechnen können, ab welcher Quellimpedanz die Schaltung bei jeweiligem n für zusätzliches Rauschen sorgt.

Nick

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Nick Wald

Naja, der "Rauschverminderungsfaktor" entspricht der Wurzekl der parallel geschalteten Stufen.

Nun, vor einigen Jahren gab es da mal in der Elektor eine Schaltung für einen Moving-Coil-Vorverstärker.

Gruss Harald

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Harald Wilhelms

die Rauschreduktion wirkt fuer das Spannungsrauschen mit dem Faktor SQRT(Anzahl der Elemente)

Das Rauschen reduziert sich uebrigens nicht daher dass sich die Rauschsignale an den Ausgaengen ausloeschen, sondern einzig durch die hierbei moegliche optimalere Rauschanpassung. Deshalb wirkt eine Paralleschaltung auch nur dann, wenn sehr niederohmige Quellen "abgehorcht" werden muessen.

Anwendungen:

- Design vieler OPs, z.B. AD747 von Analog

- Mikrofonverstaerker

- MC RIAA Vorverstaerker

- Messverstaerker ...

Gruss, Ingolf

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ingolf haeusler

Man sollte aber immer aufpassen worauf man sich bezieht. Roehren rauschen naemlich aber einer Quellimpedanz von mehreren Kiloohm bedeutend weniger als die meisten bipolaren Transistoren. Einzig FETs koennen da noch mithalten.

Will sagen, beim Rauschen ist es besonders wichtig das Strom- und das Spannungsrauschen zu unterscheiden, oder besser noch deren Produkt als absolutes Rauschmass zu benutzen. Tut man das, ist ein LT1028 ploetzlich ein ziemlich miserables Bauteil, das ja sein Stromrauschen entsprechend schlecht ist.

Gruss, Ingolf

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ingolf haeusler

Harald Wilhelms schrieb:

Kann mich noch an das Bild erinnern, waren sicher pro Kanal 16 Stufen parallel.

--
Michael Redmann
"It's life, Jim, but not as we know it." (Spock)
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Michael Redmann

Wenn man eine hochohmige Quelle hat und mit bipolaren Transistoren einen rauscharmen Verstärker bauen will, bleibt nur übrig, einen Transformator zu benutzen. Stichwort Rauschanpassung. FET sind in der Tat mit Röhren vergleichbar, sollten aber weniger rauschen, da sie bei rund 300K statt 1200K betrieben werden.

Das Produkt aus "Strom- und Spannungsrauschen" kann man zwar berechnen, aber ich messe dem keine praktische Bedeutung bei. Wird dieses "absolute Rauschmaß" heute wirklich in der Praxis benutzt?

Au Backe. Ein Porsche ist auch denkbar schlecht zum Ackerpflügen geeinget SCNR

Norbert

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Norbert Hahn

Das ist so aber schlicht und einfach falsch. Lies mal was zum Thema Korrelation: Das Nutzsignal ist nämlich zu 100% korreliert, da es aus derselben Quelle stammt, das Rauschen der parallel geschalteten Verstärkerstufen ist nur sehr wenig (theoretisch

0) korreliert, da Rauschen lt. Definition ein zufällige Signal ist.

Nein! Wenn du eine hochohmige Quelle hast, hindert dich niemand daran, die Eingänge der Verstärkerstufen in Reihe zu schalten, falls die für eine optimale Anpassung zu niederohmig sind.

Norbert

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Norbert Hahn

Stimmt, ich wollte lediglich darauf hinweisen, dass das Spannungsrauschen auf das Du im Vorposting einzig eingegangen bist, nur einen Teil der Medaille ausmacht.

manche Hersteller geben nur dB Werte als Rauschmass an. Ein Bezug auf eine Impedanz kann ich dabei aber nicht erkennen, daher fuer mich oft sehr wertlos.

Ist ja nur als Argument aufgefuehrt, ich wollte doch damit niemanden erzuernen. s.o. ;o)

Jedoch wird dieser simple Zusammenhang doch heute immer noch nicht ueberall richtig verstanden. So habe ich vor einiger Zeit einen MC RIAA

- ich glaube es war in der Elektor - entdeckt, der hatte doch wahrlich einen AD745 am Eingang. Das ist ein DiFET mit hinreichend hohem aequivalentem Eingangsspannungsrauschen, um diese Mimik fuer MC als untauglich zu erklaeren. Dieser OP hat(te) uebrigens hervorragende Rauschkennzahlen was das Stromrauschen anbetrifft.

Der LT1028 ist schon ein klasse OP, fuer niederohmige Quellen versteht sich (OnTopic: meines Wissens hat dieser pro Differenzeingangstransistor

48Stueck in parallel! D.h. mit diesem Trick das Eigenspannungsrauschen auf den Eingang bezogen um ueber 10dB druecken koennen)

(SQRT n; SQRT(48) ~> Faktor 7; im RauschESB ergibt eine Differenzverstaerkerstufe eine Reihenschaltung der Rauschquellen, daher nur noch Faktor 3,5; ergibt etwas genauer: 10,792 dB)

Gruss, Ingolf

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ingolf haeusler

Das Rauschen setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen, eines davon ist das nichtkorrellierte thermische Rauschen. Zusaetzlich gibt es das Schrotrauschen cc...

Eben, aber wo liegt da jetzt der Gegenwert Deiner Aussage? (Reihenschaltung Parallelschaltung)

Das Rauschen einer Eingangsstufe im Verhaeltnis zum Eingangssignal wird durch eine optimale Leistungsanpassung minimiert. Dazu gibt es genuegend Artikel, die das belegen.

Gruss, Ingolf

Reply to
ingolf haeusler

Nein, s/Leistungsanpassung/Rauschanpassung/

wobei in vielen Fällen der Unterschied zwischen Leistungsanpassung und Rausanpassung nicht sehr groß ist.

Norbert

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Norbert Hahn

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