Rauschen und Störsignale in der Elektronik

Methoden zur Rauschminderung und Störsignalunterdrückung
Rauschen und Störsignale beeinflussen Messprozesse mitunter so stark, dass eine aussagekräftige Auswertung erschwert wird oder gar unmöglich ist. Aufnahme und Verarbeitung von Signalen müssen daher mit dem Ziel erfolgen, die Ursachen der Störungen zu identifizieren, deren Einfluss quantitativ zu erfassen und zu minimieren.
Ziel des Seminars ist es, die Ursachen und Eigenschaften von Rauschen und Störprozessen zu verstehen und effiziente Möglichkeiten zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses bei den verschiedensten Anwendungen kennenzulernen. Der Zugang zu Aufnahme und Verarbeitung von Signalen erfolgt im Seminar intuitiv über Messszenarien und Simulationen in PSPICE und LabVIEW. Darauf aufbauend wird die notwendige Theorie anschaulich dargestellt und in praktisch orientierten Übungen angewandt.

Ingenieure, Techniker, Naturwissenschaftler der verschiedensten Fachrichtungen, Vorkenntnisse in PSPICE und LabVIEW sind nicht notwendig

Montag, 24. und Dienstag, 25. Juni 2024  
9.00 bis 12.15 und 13.45 bis 17.00 Uhr

1. Signale und Spektren  
– Beispiele für Störsignale: Elektronik, Akustik, Audiotechnik, Sensorik, Spektroskopie, Nachrichtentechnik, Bildverarbeitung  
– Analyse von Signalen und Spektren

2. Kenngrößen des Rauschens  
– Rauschleistung und Rauschzahl  
– Ersatzschaltbilder für Rauschquellen  
– Signal-Rausch-Verhältnis SNR  
– Amplituden- und Frequenzcharakteristik von Rauschprozessen: Gaußsches Rauschen; weißes und rosa Rauschen  
– Rauschkennzahlen von Detektoren  
– Verstärkerrauschen

3. Ursachen und Arten des physikalischen Rauschens  
– thermisches Rauschen  
– Schrotrauschen  
– Funkelrauschen  
– Quantenrauschen  
– Rauschen in Halbleitern  
– Bildrauschen  
– kosmisches Hintergrundrauschen

4. Störungen in digitalen Messsystemen  
– Quantisierungsrauschen  
– Aliasing-Signale

5. Elektronische Verfahren zur Eliminierung von Störungen  
– Parallel- und Kreisstrukturen  
– Analogfilter  
– Lock-in- und Heterodynprinzip  
– Tipps zur gerätetechnischen Stör- und Rauschreduktion

6. Rauschanalyse von Messschaltungen mit PSPICE  
– Simulation von Filter- und Messschaltungen  
– Rauschanalyse in Verstärkerschaltungen  
– Identifikation von Rauschquellen

7. Digitale Verfahren zur Rausch- und Störreduktion  
– Mittelung  
– Oversampling  
– digitale Filterung im Zeit- und Frequenzbereich  
– Korrelation

8. Zusammenfassung  
– Vertiefung des Gelernten anhand von Übungen mittels PSPICE und LabVIEW-Programmen