Forum

Ich versuche hier gerade die effektive Rauschspannung eines Differenzverstärkers, bezogen auf den Ausgang zu berechnen. Dazu habe ich ein Musterbeispiel, aber ich verstehe den Rechenweg nicht ganz. Vielleicht kann und mag mir ja jemand dabei helfen.

Die Schaltung mit den Ersatzrauschquellen ist beigelegt.
Vorgehensweise wäre: Eine Quelle aktiv lassen, alle anderen durch Innenwiderstand ersetzen, Ausgang berechnen, wiederholen, alle Ausgangsspannungen (quadratisch, weil nichtkorreliert) addieren.

Die Schritte kommentiere ich um Bilder anfügen zu können.

1. Schritt: I_N+ aktiv
Daraus folgt ein nicht-invertierender Verstärker.
Die Rauschspannung am Ausgang lässt sich recht einfach mit der Formel für Thermorauschen an Widerständen berechnen.

2. Schritt: I_N- aktiv
Hier habe ich bereits das erste Problem. Laut dieser Ersatzschaltung liegt R1 auf der "virtuellen" Masse und der gesamte Rauschstrom fließt über R2. Fließt der Strom hier nicht in Wirklichkeit über R1 auf Masse?

» 2. Schritt: I_N- aktiv
» Hier habe ich bereits das erste Problem. Laut dieser Ersatzschaltung liegt
» R1 auf der "virtuellen" Masse und der gesamte Rauschstrom fließt über R2.
» Fließt der Strom hier nicht in Wirklichkeit über R1 auf Masse?
»
»
»
Virtuelle Masse/virtueller Nullpunkt bedeuten, dass hier zwar das Potenzial "Null" oder Masse entspricht, aber nicht damit direkt verbunden ist. Der ideale OPV hat kein Ausgangssignal, wenn die Differenz zwischen +in und -in exakt 0 ist. Jede kleinste Abweichung erzeugt sofort ein Ausgangssignal. Beim invertierenden Verstärker wird dieses über den GK-Widerstand (R2) auf -in zurückgeführt. Liegt also Spannung an R1, so fließt ein Strom in den Virtuellen Nullpunkt. das hat eine sofortige Reaktion des OPV zur Folge, mit einem Signal an -in erzeugt er am Ausgang sofort ein Signal entgegengesetzter Polarität, welches über den GK-Widerstand (R2) auf den virtuellen Nullpunkt geführt wird. Sobald der Strom durch R1 mit dem durch R2 vom Betrag gleich aber mit Vorzeichen entgegengesetzt sind, gleichen sich beide Ströme aus, und am virtuellen Nullpunkt ist wieder "0" bzw Massepotenzial. Der Strom durch R1 fließt also nicht ab, sondern er wird durch den Strom durch R2 kompensiert. Je größer R2, desto mehr Ausgangsspannung muß der OPV erzeugen, damit I2 = -I1 erfüllt wird. Und das gilt natürlich auch für die Externe Rauschquelle.

Grüße
Hartwig