Rauschverhalten

Rauschverhalten bezeichnet in der Elektronik die charakteristischen Eigenschaften des Rauschsignals, das ein Bauteil oder System beim Signalpfad erzeugt oder überträgt. Es umfasst die Amplitudenverteilung, den Frequenzinhalt und die zeitliche Struktur des Rauschens und hängt von Frequenz, Temperatur, Betriebsbedingungen und Gehäuseumgebung ab.

Zu den primären Rauschquellen gehören thermisches Rauschen (Johnson-Nyquist-Rauschen) in Widerständen, das durch Temperatur T und Widerstand R bestimmt wird, sowie Schrotrauschen in Dioden und Transistoren. Zusätzlich treten Flickerrauschen (1/f) und Burst-Rauschen auf. Umwelt- und Leitungsrauschen (EMI, Netzfrequenz) können das Rauschverhalten ebenfalls beeinflussen.

Die Rauschcharakteristik wird oft durch die spektrale Rauschdichte S_n(f) beschrieben (V^2/Hz oder A^2/Hz). Typische Größen sind die Eingangsrauschleistung, der Noise Figure F (Verhältnis des SNR am Eingang zu dem am Ausgang), sowie die effektive Rauschtemperatur. Bei Oszillatoren ist das Phasenrauschen eine zentrale Kennzahl. Insgesamt ergibt sich der Rauschpegel aus der Integration von S_n über das relevante Band.

Messung und Modellierung erfolgen mit Rauschmessungen, Spektrumanalysatoren, Kreuzkorrelationsverfahren und Rauschparametern gemäß Normen. Die Temperaturabhängigkeit folgt aus kT; Rauschleistung von Widerständen ist proportional zu Bandbreite B und Temperatur T. Umgebungsrauschen lassen sich oft durch Abschirmung, Filterung und sorgfältige Layout-Technik reduzieren.

Rauschverhalten ist entscheidend für die Auslegung von Sensoren, Verstärkern und Messsystemen. Ziel ist es, Rauschen zu minimieren, ohne wesentliche Signaleigenschaften zu beeinträchtigen, durch Auswahl leiser Bauteile, Impedanzanpassung, elektromagnetische Abschirmung, Erdungskonzept und optimale Bandbreiten.