Das Eigenrauschen von Widerständen ist ein inhärentes Phänomen, das in der Elektronik und Audiotechnik auftritt. Sie entstehen durch die thermische Bewegung von Elektronen in den Leitern und können sehr unangenehm sein, da sie das nützliche Signal verzerren können. Daher ist es wichtig zu verstehen, was die Eigengeräusche der Widerstände sind und wie Sie damit umgehen.
Die Eigengeräusche der Widerstände werden in Spannungseinheiten gemessen, die als Nanovolt/Hz-Wurzel (hV /Hz-Wurzel) bekannt sind. Je niedriger der Wert ist, desto besser, da dies bedeutet, dass der Widerstand weniger Rauschen erzeugt. Es ist jedoch in Wirklichkeit unmöglich, das Rauschen vollständig loszuwerden, daher ist es wichtig, Widerstände mit den geringsten Rauschwerten zu wählen.
Um die Auswirkungen von Widerstandsrauschen auf das Nutzsignal zu reduzieren, können Sie mehrere Techniken verwenden. Zum einen können Widerstände mit geringerem Rauschwert verwendet werden. Es ist auch möglich, den Widerstand des Widerstands zu erhöhen, da die Rauschleistung proportional zum Widerstand ist. Es sollte jedoch daran erinnert werden, dass eine Erhöhung des Widerstands zu einem erhöhten thermischen Rauschen führen kann.
Ein wichtiger Aspekt bei der Arbeit mit den Eigenrauschen von Widerständen ist die korrekte Verbindung und Platzierung der Schaltungselemente. Es wird beispielsweise empfohlen, die Länge der Verbindungsleiter zu minimieren, da sie als Antenne für externe Störungen dienen können. Es ist auch möglich, Widerstände näher am Ausgang zu platzieren, um ihre Auswirkungen auf andere Schaltungselemente zu reduzieren.
Daher sind die Eigengeräusche von Widerständen ein wesentlicher Bestandteil von elektronischen Schaltungen und Audiotechnik. Sie können die Qualität und Genauigkeit von elektrischen Geräten beeinträchtigen. Die richtige Auswahl der Widerstände, die richtige Verbindung und Platzierung der Schaltungselemente reduzieren jedoch die Auswirkungen des Eigenrauschs der Widerstände und sorgen für eine bessere Leistung des Geräts.
Eigene Widerstandsgeräusche: Konzept und Ursachen
Ein Grund für das Eigenrauschen der Widerstände ist die thermische Bewegung von Elektronen. Es gibt freie Elektronen im Widerstand, die sich unter dem Einfluss von Wärmeenergie bewegen. Aufgrund dieser Bewegung erzeugen Elektronen zufällige Spannungs- und Stromschwankungen, was zu Rauschen führt.
Ein weiterer Grund für das Eigenrauschen der Widerstände ist das Vorhandensein eines kontinuierlichen Widerstandsspektrums des Widerstands. Nach dem Gesetz von Johnson-Nyquist hat jeder Teil des Spektrums seine eigene Rauschenergie. Wenn also ein Widerstand ein kontinuierliches Widerstandsspektrum aufweist (einschließlich einer konstanten Komponente), erzeugt er Geräusche bei allen Frequenzen.
Ein weiterer Grund für das Eigenrauschen der Widerstände ist der Schottky-Effekt, der sich manifestiert, wenn Strom durch die Widerstandskontakte fließt. Dieser Effekt ist auf das Vorhandensein von Barrieren an den Kontaktgrenzen zurückzuführen, die die freie Bewegung von Elektronen verhindern. Aus diesem Grund entstehen Schwankungen im Strom und damit auch Geräusche.
Daher entstehen die Eigengeräusche der Widerstände aufgrund der thermischen Bewegung von Elektronen, des Vorhandenseins eines kontinuierlichen Widerstandsspektrums und des Schottky-Effekts. Die Untersuchung und Berücksichtigung dieser Geräusche sind wichtige Aspekte bei der Konstruktion und Verwendung von Widerständen in verschiedenen elektronischen Systemen.
Was sind die Eigengeräusche von Widerständen?
Die Eigengeräusche von Widerständen sind typischerweise durch ein Rauschleistungsspektrum gekennzeichnet, das die Abhängigkeit der Rauschleistung von der Frequenz zeigt. Normalerweise werden Widerstandsgeräusche durch weißes Rauschen dargestellt, was bedeutet, dass die Rauschleistung gleichmäßig über den gesamten Frequenzbereich verteilt ist.
Das Eigenrauschen von Widerständen kann in vielen elektronischen Systemen, insbesondere in Hochfrequenz- und Schwachsignalanwendungen, wichtige Faktoren sein. Widerstandsgeräusche können das Signal-Rausch-Verhältnis beeinträchtigen, die Messgenauigkeit beeinträchtigen und die Signalqualität beeinträchtigen.
Um mit den Eigenrauschen von Widerständen zu arbeiten, müssen sie ihre Eigenschaften berücksichtigen und geeignete Maßnahmen ergreifen, um sie zu minimieren oder zu kompensieren. Dies kann die Auswahl von Widerständen mit geringeren Rauschwerten umfassen, die Verwendung spezieller Rauschkompensationsschaltungen oder die Anwendung von Filtern, um die Auswirkungen von Widerstandsrauschen auf die gesamte elektronische Schaltung zu reduzieren.
Ursachen für das Auftreten eigener Widerstandsgeräusche
Die Hauptursache für das Auftreten von Eigenrauschen von Widerständen ist die thermische Bewegung von Elektronen im Widerstand. Auf mikroskopischer Ebene bewegen sich Elektronen in einem Widerstand mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen, was zu zufälligen Stromschwankungen führt. Diese Variationen erzeugen elektromagnetische Wellen verschiedener Frequenzen, die sich dann in der Schaltung ausbreiten.
Ein weiterer Grund für das Eigenrauschen der Widerstände ist das mit dem Kontaktwiderstand verbundene Rauschen. Wenn Elektronen durch die Kontaktflächen des Widerstands gelangen, treten thermische Kontakte zwischen ihnen auf, die unvorhersehbare Schwankungen im elektrischen Signal verursachen können.
Darüber hinaus können die Eigengeräusche der Widerstände aufgrund der minderwertigen Struktur des Widerstandsmaterials selbst auftreten. Zum Beispiel kann ein Widerstand Oberflächenunebenheiten oder Defekte aufweisen, die zu zusätzlichen zufälligen Strom- und Spannungsschwankungen führen können.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Eigengeräusche der Widerstände nicht vollständig beseitigt werden können. Durch die richtige Konstruktion und Auswahl von Widerständen sowie durch zusätzliche Rauschunterdrückungsmethoden können jedoch die Auswirkungen von Eigenrauschen auf den Betrieb elektronischer Geräte erheblich reduziert werden.
