Bruit thermique

Définition

Le bruit thermique, également connu sous le nom de bruit Johnson-Nyquist, est un bruit électrique généré par le mouvement thermique aléatoire des porteurs de charge dans un conducteur ou une résistance. Il se produit indépendamment des sources de tension extérieures et est une caractéristique fondamentale de tous les composants électriques à des températures supérieures au zéro absolu.

Origine

Le mouvement thermique constant des électrons provoque de petites variations de tension qui peuvent être mesurées sous forme de signal de bruit. Des températures plus élevées entraînent un bruit plus important.

Description mathématique

La tension de bruit effective _VRMS aux bornes d'une résistance R est décrite par la formule suivante:

_VRMS=√(_4kB T R Δf)

_kB: constante de Boltzmann (1,38 × ^10-23 J/K)
T: température (Kelvin)
R: résistance (ohms)
Δf: bande de fréquence (Hertz)

Caractéristiques

Large bande: Réparti sur un large spectre de fréquences (bruit blanc).
Dépendant de la température: Une température croissante augmente le bruit.
Inévitable: Fait partie des caractéristiques de base des systèmes électroniques.

Signification technique

Le bruit thermique fixe une limite fondamentale à la sensibilité des appareils:

Amplificateurs
Capteurs
Récepteurs radio
Appareils médicaux (par ex. EEG, ECG)

Différence avec d'autres types de bruit

Bruit de grenaille: Se produit par des transports de charge discrets.
bruit 1/f: Augmente aux basses fréquences.
Bruit de quantification: Apparaît lors de la numérisation de signaux analogiques.

Résumé

Le bruit thermique est une forme de bruit électrique inévitable, dépendant de la température, qui détermine en partie les limites de performance des systèmes électroniques.