Rauschverstärkung

Rauschverstärkung ist ein Begriff aus der Elektronik, der beschreibt, wie stark Rauschen in einem Verstärkerschaltkreis anteilig oder insgesamt verstärkt wird, wenn das gewünschte Signal durch den Verstärker läuft. Sie betrifft nicht das Signal selbst, sondern das zufällige Hintergrundrauschen, das in Bauteilen und durch Systemeinflüsse erzeugt wird. Ziel ist oft, das Verhältnis von Signal zum Rauschen (SNR) möglichst stabil zu halten oder zu verbessern.

Ein zentrales Konzept ist der Noise Gain (NG), der die Verstärkung des Eingangsrauschens zum Ausgang beschreibt. Er hängt stark von der Schaltungsanordnung ab. Bei nichtinvertierenden Verstärkern entspricht der Noise Gain dem gesamten Closed-Loop-Gewinn. Bei invertierenden Verstärkern beträgt der NG 1 + Rf/Rin und kann damit größer sein als der rein signalbezogene Gewinn. Dadurch kann die Rauschverstärkung in bestimmten Konfigurationen größer sein als der eigentliche Signalgewinn.

Rauschverstärkung entsteht durch verschiedene Rauschquellen: thermisches Rauschen in Widerständen, Rauschen in aktiven Bauteilen wie Transistoren oder op-amps, Flickerrauschen (1/f-Rauschen) sowie durch die Bandbreite des Verstärkers, da eine breitere Bandbreite mehr Rauschen integriert. Die Folge ist eine Verschlechterung der Eingangs-SNR und damit eine geringere Dynamik sowie potenziell ungenaue Messungen oder Audiowiedergaben.

Zur Reduzierung der Rauschverstärkung dienen niedrige Rauschkomponenten, sorgfältige Layout- und Schaltungsentwürfe, Begrenzung der Bandbreite, Impedanzanpassung, gute Versorgungskopplung und gegebenenfalls differentieller Signalführung. In Mess- und Präzisionsanwendungen spielt die Minimierung der Rauschverstärkung eine zentrale Rolle.

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