{"id":121,"date":"2019-06-07T18:36:51","date_gmt":"2019-06-07T16:36:51","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/ss2019mo\/?page_id=121"},"modified":"2019-07-12T17:48:22","modified_gmt":"2019-07-12T15:48:22","slug":"weisses-rauschen","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/filter-plus\/weisses-rauschen\/","title":{"rendered":"Wei\u00dfes Rauschen"},"content":{"rendered":"
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Wei\u00dfes Rauschen wird in der Elektronik und Audiotechnik als Referenzsignal eingesetzt und durch Rauschgeneratoren erzeugt.
\nDie Abbildung 1 zeigt das Blockschaltbild des White Noise Generator.<\/div>\n
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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Figure 1: Schaltung des White Noise Generator<\/strong><\/div>\n
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Besonders hochwertige Generatoren nutzen rein thermische Rauschquellen mit geheizten speziellen Widerst\u00e4nden. Die erreichbaren Signalamplituden liegen im Nano- und Mikrovoltbereich, wobei ein komplexer apparativer Aufwand notwendig ist.<\/p>\n

Normalerweise werden die pn-Strecken von Dioden, Z-Dioden und
\nTransistoren als Rauschquelle verwendet. Das Signal wird danach auf die Nutzamplitude verst\u00e4rkt und der Frequenzbereich ausgefiltert.
\nDiese Generatoren erzeugen eine \u00dcberlagerung aus thermischen gau\u00dfschen Rauschen, dem Schottky-Rauschen und dem Eigenrauschen der
\nVerst\u00e4rkerstufen.<\/p>\n

Generieren eines wei\u00dfes Rauschen:<\/p>\n

\u2022\u00a0 Die Emitter – Basis Spannung eines NPN-Transistors in Sperrrichtung anlegen.<\/p>\n

\u2022\u00a0 Auf die gen\u00fcgende Spannung einstellen, um die Durchbruchspannung (Breakdown-Voltage) zu \u0308uberschreiten.<\/p>\n

\u2022 Daraus entstehende Ger\u00e4usch wird verst\u00e4rkt, damit die Amplitude des erzeugten Rauschens hoch genug ist um als Signal verwendet zu werden.<\/p>\n

Die Abbildung 2 zeigt die simulierte Schaltung des wei\u00dfen Rauschens<\/div>\n<\/div>\n
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Figure 2: Schaltplan des wei\u00dfen Rauschens<\/strong><\/div>\n
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Allerdings hat diese Schlatung keine Ausgangskennlinie, da die Komponenten im LTSpice Programm im idealen Zustand operieren.White Noise entsteht jedoch, wenn die Transistoren im realen Zustand sind.<\/p>\n

Der Grund ist folgendes:<\/p>\n

In idealen Zust\u00e4nden ist \u201cRauschen\u201d generell nicht erw\u00fcnscht und entsteht bei Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten bzw. beim nicht funktionieren der Bauteile. Deswegen werden alle Bauteile im LTSpice im idealen fall betrachtet. Somit entsteht bei der Ausgangskennlinie kein gew\u00fcnschtes Rauschen.<\/p>\n

Aus diesem Grund konnte die Ausgangskennlinie nicht in diesem Referat gezeigt werden.<\/p>\n<\/div>\n

Bauteile:<\/strong>
\nF\u00fcr den Schaltungsaufbau wurden folgende Bauteile verwendet:<\/p>\n

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Funktionsweise:
\nGenerieren eines wei\u00dfes Rauschen:
\n\u2022 Die Emitter – Basis Spannung eines NPN-Transistors in Sperrrichtung anlegen.
\n\u2022 Auf die gen\u00fcgende Spannung einstellen, um die Durchbruchspannung (Breakdown-Voltage) zu \u00fcberschreiten.
\n\u2022 Daraus entstehende Ger\u00e4usch wird verst\u00e4rkt, damit die Amplitude des erzeugten Rauschens hoch genug ist um als Signal verwendet zu werden.<\/p>\n

Die Abbildung 71 zeigt die simulierte Schaltung des wei\u00dfen Rauschens.<\/p>\n

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An- und Ausschalten:<\/strong><\/h1>\n

\u2022\u00a0White Noise Generator hat keinen Ein- und Ausschaltbutton. Sie funktioniert in dem der eingetroffene Signal \u00fcber der Schaltung ein Rauschen generiert. An der Frontplatine sind 4
\nBuchsen eingebaut.
\n\u2022 Die 4 Buchsen sind jeweils: Signal IN\/OUT , Voltage IN\/OUT
\n\u2022 Durch diese Buchsen kann der WNG mit beliebigen Schaltungen vernetzt werden.<\/p>\n

Simulation:<\/strong><\/h1>\n

Die Abbildungen 72 und 73 zeigen das erzeugte Rauschsignal aus dem Oszilloskop.<\/p>\n

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Da diese Schaltung im Originalfall mit einer Batterie von 9V Spannung versorgt
\nwurde, kann man auch deutlich sehen, dass das Rauschsignal nicht unterhalb des
\n0V Bereichs existiert.<\/p>\n

Um dies zu \u00e4ndern wurde zur Schaltung als Extra ein OPV eingebaut um den
\nIntervall von 0V-4V auf -2V \u2014 2V zu setzen.<\/p>\n

Anschlie\u00dfend wurde noch ein OPV in die Schaltung mit eingebaut, um die
\nAmplitude um das 5-fache zu verst\u00e4rken.<\/p>\n

Das Endergebnis betr\u00e4gt ein Signal, welches in einem Intervall zwischen -10V und 10V ist.<\/p>\n

Im Simulationsprogramm LTSpice konnten wir auch nicht die Endg\u00fcltige Schaltung simulieren, da die Komponenten im LTSpice Programm im idealen Zustand operieren.White Noise entsteht jedoch, wenn die Transistoren im realen Zustand sind.<\/p>\n

Der Grund ist folgendes:<\/p>\n

In idealen Zust\u00e4nden ist \u201cRauschen\u201d generell nicht erw\u00fcnscht und entsteht bei Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten bzw. beim nicht funktionieren der Bauteile. Deswegen werden alle Bauteile im LTSpice im idealen fall betrachtet. Somit entsteht bei der Ausgangskennlinie kein gew\u00fcnschtes Rauschen.
\nAus diesem Grund konnte die Ausgangskennlinie nicht in diesem Referat gezeigt werden.<\/p>\n

EAGLE:<\/strong><\/h1>\n

Hier sind die Eagle Dateien f\u00fcr den White Noise Generator eingetragen:<\/p>\n

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Platine:<\/strong><\/h1>\n

Die fertiggestellte Platine f\u00fcr den White Noise Generator:<\/p>\n

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Auswertung:<\/strong><\/h1>\n

\u2022 In dieser Schaltung wurde der White Noise Generator generiert. Im gro\u00dfen und
\nganzen lief das Labor sehr effizient. Von den Anfangsschritten bis zum fertigstellen
\nder Platine ging die Arbeit im Labor recht flie\u00dfend.
\n\u2022 Allerdings konnte die Platine an dem der White Noise Generator eingebaut wurde
\nbei den Tests keine gen\u00fcgende Effizienz zeigen.
\n\u2022 Der wichtigste Grund daf\u00fcr ist die Zusammenarbeit mit der Splittergruppe. Wegen
\nder Mangel an Zeit und um mit den Platinen schnell fertig zu werden, wurde die
\nWhite Noise Generator- und Splitterschaltung auf eine einzige Platine
\nzusammengef\u00fcgt.<\/p>\n

\u2022 Wegen erheblichen L\u00f6tfehlern (auf der vorherigen Seite sichtbar) funktionierte der
\nTeil der Platine nicht an dem der White Noise Generator eingebaut war.<\/p>\n

\u2022\u00a0In den kommenden Terminen wird hart daran gearbeitet diese Fehler zu beheben
\nund die Schaltung in Funktion zu bringen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Wei\u00dfes Rauschen wird in der Elektronik und Audiotechnik als Referenzsignal eingesetzt und durch Rauschgeneratoren erzeugt. Die Abbildung 1 zeigt das Blockschaltbild des White Noise Generator. \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Figure 1: Schaltung des White Noise Generator Besonders hochwertige Generatoren … Weiterlesen →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":90,"featured_media":17,"parent":10,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/121"}],"collection":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/users\/90"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=121"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/121\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":405,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/121\/revisions\/405"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/10"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/media\/17"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/Synthaffaere\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=121"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}