Grundrauschen: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 28. September 2020, 19:46 Uhr

Das Grundrauschen, auch englisch noise floor, bezeichnet das Eigenrauschen eines einzelnen Gerätes, z. B. einer Verstärkerstufe oder eines Messgerätes, das betriebsbereit ist, aber kein Nutzsignal führt.

Das Grundrauschen hat Ähnlichkeit mit dem weißen Rauschen und wird entsprechend wahrgenommen. Es kann jederzeit wahrgenommen werden, z. B. wenn eine Stereoanlage eingeschaltet wird, ohne eine CD oder Kassette abzuspielen. Nicht immer wirkt es störend oder aufdringlich.

Bedeutung

Das Grundrauschen stellt das untere Ende des technischen Übertragungsbereichs bzw. der Auflösung des Gerätes dar; hier ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) gleich 1. Bei Messgeräten können Signale mit kleineren Pegeln als das Grundrauschen nicht mehr erfasst werden.

Ab Überschreiten des Grundrauschpegels (d. h. sobald das Nutzsignal lauter wird als das Grundgeräusch) beginnt die Systemdynamik, d. h. das Signal-Rausch-Verhältnis wird größer als 1.

Einflussfaktoren

Grundrauschen eines Spektrumanalysators

Die Stärke des Grundrauschens wird durch mehrere Faktoren bedingt:

die Art des Gerätes:
- bei passiven Bauteilen wird das Rauschen durch die Brownsche Molekularbewegung der Teilchen (Elektronen, Protonen, Neutronen) verursacht, das Wärmerauschen; je höher die Temperatur in dem Gerät und um das Gerät herum, desto größer diese Eigenbewegung.
- bei aktiven Bauteilen ist die Ursache in der Stromversorgung zu sehen: Je mehr Leistung ein Gerät erbringen muss, umso größer kann das Grundrauschen sein.
die mechanische und elektrische Abschirmung
die Bauweise des Gerätes: Je mehr Widerstände und Kondensatoren im Inneren verbaut sind, desto größer das Grundrauschen; wird z. B. der Gesamtwiderstand einer Schaltung halbiert, so wird das Grundrauschen um etwa 3 dB gesenkt.
Dies ist allerdings bereits bei der Konstruktion des Gerätes zu beachten, da eine nachträgliche Änderung nur schwer und mit erhöhtem Aufwand möglich ist.
der Geräteverbund: Am Ende fast jeder Übertragungskette befindet sich ein Wiedergabegerät in Form eines Lautsprechers oder Kopfhörers, der von einem Verstärker angesteuert wird; je größer die Verstärkung, desto deutlicher wahrnehmbar das Grundrauschen.

Möglichkeiten zu Verminderung

Um das Grundrauschen möglichst gering zu halten und seine Hörbarkeit über ein Wiedergabesystem zu mindern, gibt es mehrere Möglichkeiten:

die Geräte nicht größerer Hitze aussetzen, vor allem im Sommer, oder die Kühlung der aktiven Bauelemente beeinflussen.
die Verwendung von Expandern oder Gates, die das Grundrauschen mindern oder ausblenden, indem der Arbeitspunkt des Gerätes künstlich verändert wird.
die Überdeckung des Grundrauschens mittels des Nutzsignals.

Literatur

Thomas Görne: Tontechnik. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München u. a. 2006, ISBN 3-446-40198-9.
Gerhard Haas: Audioschaltungen für Tontechnik, Studio und PA. Neue, überarbeitete Auflage. Elektor-Verlag, Aachen 2006, ISBN 3-89576-175-3.
Andreas Friesecke: Die Audio-Enzyklopädie. Ein Nachschlagewerk für Tontechniker. Saur, München 2007, ISBN 978-3-598-11774-9.

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-Das '''Grundrauschen''', oder auch {{EnS|''noise floor''}}, bezeichnet das [[Rauschen (Physik)|Eigenrauschen]] eines einzelnen Gerätes wie beispielsweise einer Verstärkerstufe oder eines Messgerätes, das lediglich in betriebsbereitem Zustand ist, aber kein Nutzsignal führt. Bei Messgeräten bewirkt das Niveau des Grundrauschens, dass Signale mit kleineren [[Pegel (Physik)|Pegeln]] nicht mehr erfasst werden können. Das Grundrauschen stellt eine untere Grenze der Auflösung dar, in diesem Fall ist das [[Signal-Rausch-Verhältnis]] (SNR) gleich 1.
+Das '''Grundrauschen''', auch {{EnS|''noise floor''}}, bezeichnet das Eigen[[Rauschen (Physik)|rauschen]] eines einzelnen Gerätes, z.&nbsp;B. einer [[Verstärker (Elektrotechnik)|Verstärker]]<nowiki/>stufe oder eines [[Messgerät]]es, das betriebsbereit ist, aber ''kein'' [[Nutzsignal]] führt.
-== Äußerung ==
+Das Grundrauschen hat Ähnlichkeit mit dem [[Weißes Rauschen (Physik)|weißen Rauschen]] und wird entsprechend wahrgenommen. Es kann jederzeit wahrgenommen werden, z.&nbsp;B. wenn eine [[Stereoanlage]] eingeschaltet wird, ohne eine&nbsp;CD oder Kassette abzuspielen. Nicht immer wirkt es störend oder aufdringlich.
-[[Datei:Spectrum analyzer, display, noise floor.jpg|miniatur|hochkant=1.5|Grundrauschen eines [[Spektrumanalysator]]s.]]
-Das Grundrauschen hat Ähnlichkeit mit dem [[Weißes Rauschen|weißen Rauschen]] und wird entsprechend wahrgenommen. Das Grundrauschen wird durch mehrere Faktoren bedingt. Ein Faktor, der starken Einfluss auf die Stärke dieses Grundrauschens nimmt ist die Art des Gerätes, ob es sich um ein aktives oder ein passives Gerät handelt. Bei passiven Bauteilen wird das Rauschen durch die [[Brownsche Molekularbewegung]] verursacht, das [[Wärmerauschen]]. Bei aktiven Geräten ist die Ursache in der Stromversorgung zu sehen. Je mehr Leistung ein Gerät erbringen muss, umso größer kann das Grundrauschen sein.
-Ein weiterer Faktor ist die Temperatur in dem Gerät und um das Gerät herum. Je höher die Temperatur, umso größer wird die Eigenbewegung der Teilchen (Elektronen, Protonen, Neutronen). Weiterhin nimmt die mechanische und elektrische Abschirmung großen Einfluss auf das Verhalten des Grundrauschens. Ein weiterer beeinflussender Punkt ist die Art der Bauweise des Gerätes. Werden viele Bauteile im Inneren verbaut oder nur die nötigsten. Je mehr Widerstände und Kondensatoren verbaut sind, umso größer wird das Grundrauschen werden. Wird der Gesamtwiderstand einer Schaltung halbiert, so wird das Grundrauschen um etwa 3&nbsp;dB gesenkt. Dieses ist allerdings bereits bei der Konstruktion des Gerätes zu beachten, da eine nachträgliche Änderung nur schwer und mit erhöhtem Aufwand möglich ist. Weiterhin hängt die Intensität des Grundrauschens von dem Geräteverbund ab. Am Ende fast jeder Übertragungskette befindet sich ein Wiedergabegerät in Form eines Lautsprechers oder Kopfhörers, der von einem Verstärker angesteuert wird. Je größer die Verstärkung ist, umso deutlicher wird das Grundrauschen wahrnehmbar.
+== Bedeutung ==
+Das Grundrauschen stellt das untere Ende des technischen [[Übertragungsbereich]]s bzw. der [[Auflösung (Messtechnik)|Auflösung]] des Gerätes dar; hier ist das [[Signal-Rausch-Verhältnis]]&nbsp;(SNR) gleich&nbsp;1. Bei Messgeräten  können Signale mit kleineren [[Pegel (Physik)|Pegeln]] als das Grundrauschen nicht mehr erfasst werden.
-== Möglichkeiten zu Verminderung ==
+Ab Überschreiten des Grundrauschpegels (d.&nbsp;h. sobald das Nutzsignal lauter wird als das Grundgeräusch) beginnt die [[Dynamikumfang|Systemdynamik]], d.&nbsp;h. das Signal-Rausch-Verhältnis wird größer als&nbsp;1.
-Um das Grundrauschen möglichst gering zu halten und die Hörbarkeit über ein Wiedergabesystem zu mindern, gibt es wiederum mehrere Möglichkeiten. Zum Einen ist es empfehlenswert, die Gerätschaften nicht größerer Hitze auszusetzen, vor allem im Sommer, oder die Kühlung der aktiven Bauelemente zu beeinflussen. Eine weitere Möglichkeit wäre die Verwendung von [[Expander (Audio)|Expandern]] oder [[Gate (Audio)|Gates]], die das Grundrauschen mindern oder ausblenden, indem der Arbeitspunkt des Gerätes künstlich verändert wird. Eine weitere Möglichkeit ist die Überdeckung des Grundrauschens mittels des Nutzsignals.
-Das Grundrauschen kann jederzeit wahrgenommen werden, so z.&nbsp;B. wenn die Stereoanlage eingeschaltet wird, ohne eine CD oder Kassette abzuspielen. Nicht immer wirkt es störend oder aufdringlich.
+== Einflussfaktoren ==
+[[Datei:Spectrum analyzer, display, noise floor.jpg|miniatur|hochkant=1.5|Grundrauschen eines [[Spektrumanalysator]]s]]
+Die Stärke des Grundrauschens wird durch mehrere Faktoren bedingt:
+* die Art des Gerätes:
+** bei passiven Bauteilen wird das Rauschen durch die [[Brownsche Molekularbewegung]] der Teilchen (Elektronen, Protonen, Neutronen) verursacht, das [[Wärmerauschen]]; je höher die Temperatur in dem Gerät und um das Gerät herum, desto größer diese Eigenbewegung.
+** bei [[Elektrisches Bauelement #Aktive und passive Bauelemente|aktiven Bauteilen]] ist die Ursache in der [[Stromversorgung]] zu sehen: Je mehr [[Elektrische Leistung|Leistung]] ein Gerät erbringen muss, umso größer kann das Grundrauschen sein.
+* die mechanische und [[Abschirmung (Elektrotechnik)|elektrische Abschirmung]]
+* die Bauweise des Gerätes: Je mehr [[Widerstand (Bauelement)|Widerstände]] und [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensator]]en im Inneren verbaut sind, desto größer das Grundrauschen; wird z.&nbsp;B. der Gesamtwiderstand einer [[Elektronische Schaltung|Schaltung]] halbiert, so wird das Grundrauschen um etwa 3&nbsp;[[Dezibel|dB]] gesenkt.<br />Dies ist allerdings bereits bei der Konstruktion des Gerätes zu beachten, da eine nachträgliche Änderung nur schwer und mit erhöhtem Aufwand möglich ist.
+* der Geräteverbund: Am Ende fast jeder Übertragungskette befindet sich ein Wiedergabegerät in Form eines [[Lautsprecher]]s oder [[Kopfhörer]]s, der von einem [[Audioverstärker|Verstärker]] angesteuert wird; je größer die Verstärkung, desto deutlicher wahrnehmbar das Grundrauschen.
-== Bedeutung ==
+== Möglichkeiten zu Verminderung ==
-Das Grundrauschen stellt das untere Ende des technischen Übertragungsbereichs des Gerätes dar. Das bedeutet, dass ab Überschreiten des Grundrauschpegels (das Nutzsignal wird lauter als das Grundgeräusch) die Systemdynamik beginnt. Für die Systemdynamik kann auch die Bezeichnung Signal-Rausch-Verhältnis verwendet werden.
+Um das Grundrauschen möglichst gering zu halten und seine Hörbarkeit über ein Wiedergabesystem zu mindern, gibt es mehrere Möglichkeiten:
+* die Geräte nicht größerer Hitze aussetzen, vor allem im Sommer, oder die [[Kühlung]] der aktiven Bauelemente beeinflussen.
+* die Verwendung von [[Expander (Audio)|Expandern]] oder [[Gate (Audio)|Gates]], die das Grundrauschen mindern oder ausblenden, indem der [[Arbeitspunkt #Elektronik|Arbeitspunkt]] des Gerätes künstlich verändert wird.
+* die Überdeckung des Grundrauschens mittels des Nutzsignals.
 == Literatur ==
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 * [[Gerhard Haas (Elektrotechniker)|Gerhard Haas]]: ''Audioschaltungen für Tontechnik, Studio und PA.'' Neue, überarbeitete Auflage. Elektor-Verlag, Aachen 2006, ISBN 3-89576-175-3.
 * Andreas Friesecke: ''Die Audio-Enzyklopädie. Ein Nachschlagewerk für Tontechniker.'' Saur, München 2007, ISBN 978-3-598-11774-9.
 [[Kategorie:Rauschen]]
-[[en:Noise floor]]