Zgomot termic

Zgomotul termic

Definiție

Zgomotul termic, cunoscut și ca zgomot Johnson-Nyquist, este un zgomot electric cauzat de mișcarea termică aleatorie a purtătorilor de sarcină într-un conductor sau rezistor. Acesta apare independent de sursele externe de tensiune și este o proprietate fundamentală a tuturor componentelor electrice la temperaturi peste zero absolut.

Origine

Mișcarea termică constantă a electronilor provoacă mici fluctuații de tensiune care pot fi măsurate ca semnal de zgomot. Temperaturile mai ridicate conduc la un zgomot mai puternic.

Descriere matematică

Tensiunea efectivă de zgomot _VRMS pe o rezistență R este descrisă de următoarea formulă:

_VRMS=√_(4kB T R Δf)

_kB: Constanta Boltzmann (1,38 × ^10-23 J/K)
T: temperatură (Kelvin)
R: Rezistență (Ohm)
Δf: Lățimea de bandă a frecvenței (Hertz)

Proprietăți

Bandă largă: Distribuită pe un spectru larg de frecvențe (zgomot alb).
Depinde de temperatură: Creșterea temperaturii mărește zgomotul.
Inevitabil: Face parte din caracteristicile de bază ale sistemelor electronice.

Semnificație tehnică

Zgomotul termic stabilește o limită fundamentală pentru sensibilitatea amplificatoarelor:

Amplificatoare
Senzori
Receptoare radio
Dispozitive medicale (de exemplu, EEG, ECG)

Diferențierea de alte tipuri de zgomot

Zgomot de împușcare: Provine din transporturi discrete de sarcină.
zgomot 1/f: Crește la frecvențe joase.
Zgomot de cuantificare: Apare atunci când semnalele analogice sunt digitizate.

Rezumat

Zgomotul termic este o formă inevitabilă, dependentă de temperatură, de zgomot electric care determină limitele de performanță ale sistemelor electronice.