Siltuma troksnis

Termiskā trokšņa definīcija

Termiskais troksnis, pazīstams arī kā Džonsona-Nikvista troksnis, ir elektriskais troksnis, ko izraisa nejauša termiska lādiņnesēju kustība vadītājā vai rezistorā. Tas rodas neatkarīgi no ārējiem sprieguma avotiem un ir visu elektrisko komponentu pamatīpašība temperatūrā virs absolūtā nulles.

Izcelsme

Pastāvīga elektronu termiskā kustība izraisa nelielas sprieguma svārstības, ko var izmērīt kā trokšņa signālu. Augstāka temperatūra rada spēcīgāku troksni.

Matemātiskais apraksts

Efektīvo trokšņa spriegumu _VRMS caur rezistoru R apraksta ar šādu formulu:

_VRMS=√_(4kB T R Δf)

_kB: Bolcmaņa konstante (1,38 × ^10-23 J/K)
T: temperatūra (Kelvinā)
R: pretestība (Ohmi)
Δf: frekvenču joslas platums (herci)

Īpašības

Platjosla: Izplatās plašā frekvenču spektrā (baltais troksnis).
Atkarība no temperatūras: Temperatūras paaugstināšanās palielina troksni.
Neizbēgams: Ir daļa no elektronisko sistēmu pamatīpašībām.

Tehniskā nozīme

Siltuma troksnis nosaka pamata robežu pastiprinātāju jutībai:

Pastiprinātāji
Sensori
Radio uztvērēji
Medicīnas ierīces (piemēram, EEG, EKG)

Nošķiršana no citiem trokšņu veidiem

Šāviena troksnis: Rodas no diskrēta lādiņa pārneses.
1/f troksnis: Palielinās pie zemām frekvencēm.
Kvantifikācijas troksnis: Rodas, kad analogos signālus pārveido ciparu formātā.

Kopsavilkums

Termiskais troksnis ir neizbēgams, no temperatūras atkarīgs elektriskā trokšņa veids, kas nosaka elektronisko sistēmu veiktspējas robežas.