Šiluminis triukšmas

Terminio triukšmo apibrėžimas

Šiluminis triukšmas, dar vadinamas Johnsono-Nyquisto triukšmu, yra elektrinis triukšmas, kurį sukelia atsitiktinis šiluminis krūvininkų judėjimas laidininke arba rezistoriuje. Jis atsiranda nepriklausomai nuo išorinių įtampos šaltinių ir yra pagrindinė visų elektrinių komponentų savybė esant aukštesnei nei absoliutus nulis temperatūrai.

Kilmė

Nuolatinis šiluminis elektronų judėjimas sukelia nedidelius įtampos svyravimus, kuriuos galima išmatuoti kaip triukšmo signalą. Aukštesnėje temperatūroje triukšmas yra stipresnis.

Matematinis aprašymas

Efektyvioji triukšmo įtampa _VRMS per rezistorių R aprašoma šia formule:

_VRMS=√_(4kB T R Δf)

_kB: Boltzmanno konstanta (1,38 × ^10-23 J/K)
T: temperatūra (Kelvinas)
R: varža (Om)
Δf: dažnių juostos plotis (hercai)

Savybės

Plačiajuostis: Pasiskirsto dideliame dažnių spektre (baltasis triukšmas).
Priklauso nuo temperatūros: Didėjanti temperatūra didina triukšmą.
Neišvengiamasis: Tai pagrindinė elektroninių sistemų savybė.

Techninė reikšmė

Šiluminis triukšmas nustato pagrindinę stiprintuvų jautrumo ribą:

Stiprintuvai
Jutikliai
Radijo imtuvai
Medicinos prietaisai (pvz., EEG, EKG)

Skirtumas nuo kitų tipų triukšmo

Šūvio triukšmas: Atsiranda dėl diskrečių krūvių pernešimo.
1/f triukšmas: Didėja esant žemiems dažniams.
Kiekybinis triukšmas: Atsiranda, kai analoginiai signalai yra skaitmeninami.

Apibendrinimas

Šiluminis triukšmas yra neišvengiama, nuo temperatūros priklausanti elektrinio triukšmo forma, lemianti elektroninių sistemų veikimo ribas.