Berechnung des thermischen Rauschens

Wie berechnet man thermisches Rauschen?

Thermisches Rauschen, auch bekannt als Johnson-Nyquist-Rauschen, ist das zufällige elektrische Rauschen, das durch die thermische Bewegung von Ladungsträgern (Elektronen) in einem Leiter entsteht. Es tritt in allen elektronischen Bauteilen auf und ist unabhängig von der angelegten Spannung oder Stromstärke. Die Berechnung des thermischen Rauschens hilft dabei, das Ausmaß unerwünschten Rauschens in einem System zu bestimmen, insbesondere in empfindlichen Schaltungen wie Verstärkern, Sensoren und Kommunikationssystemen.

Warum thermisches Rauschen berechnen?

Das Verständnis und die Berechnung des thermischen Rauschens sind entscheidend für:

• Minimierung von Störungen in Kommunikationssystemen (z. B. Funk, WLAN, Satellitensignale).
• Optimierung rauscharmer Verstärker (LNAs) in empfindlichen Anwendungen wie Radar und medizinischer Bildgebung.
• Verbesserung der Leistung von Sensoren (z. B. Infrarotdetektoren, Fotodioden).
• Sicherung der Signalintegrität in hochpräzisen Messsystemen.

Wann sollte das thermische Rauschen berechnet werden? Rauschen?

• Beim Entwurf rauscharmer elektronischer Schaltungen, wie z. B. Präzisionsverstärkern oder HF-Empfängern.
• Bei der Bewertung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) in drahtlosen Kommunikationssystemen.
• Bei der Fehlersuche in Umgebungen mit hohem Rauschen in Sensoren oder Messgeräten.
• Beim Festlegen von Grenzwerten für Bandbreite und Widerstand zur Reduzierung des Rauschens in einer Schaltung.
• Immer dann, wenn thermisches Rauschen die Signalqualität in einem elektronischen System beeinträchtigen kann.