Potencia de ruido térmico

Fórmula

Descripción

El ruido térmico de Johnson-Nyquist es el suelo de ruido fundamental generado por el movimiento térmico aleatorio de los portadores de carga en cualquier elemento resistivo. Es ruido blanco (densidad espectral plana) e inevitable en cualquier circuito a temperaturas superiores al cero absoluto. La constante de Boltzmann k = 1,380649 × 10⁻²³ J/K conecta la energía térmica con la temperatura. A temperatura ambiente (290K), la densidad espectral de potencia de ruido es de -174 dBm/Hz, que es el límite último de sensibilidad para cualquier receptor. Reducir el ruido por debajo de este suelo requiere enfriar el receptor, como se hace en radioastronomía.

Variables

• Pn — Potencia de ruido disponible (W)
• k — Constante de Boltzmann (1,38 × 10⁻²³ J/K)
• T — Temperatura en Kelvin (K)
• BW — Ancho de banda de medición (Hz)

Notas prácticas

A 290K: suelo de ruido = -174 dBm/Hz. En 1 Hz de BW: -174 dBm. En 1 kHz: -144 dBm. En 1 MHz: -114 dBm. En 20 MHz (WiFi): -101 dBm. Tensión de ruido a través de una resistencia: Vn = √(4kTRBW). Una resistencia de 10kΩ a temperatura ambiente genera aproximadamente 13 µV RMS de ruido en un ancho de banda de 1 MHz.