Potência de Ruído Térmico

Fórmula

Descrição

O ruído térmico de Johnson-Nyquist é o piso de ruído fundamental gerado pelo movimento térmico aleatório dos portadores de carga em qualquer elemento resistivo. É ruído branco (densidade espectral plana) e é inevitável em qualquer circuito a temperaturas acima do zero absoluto. A constante de Boltzmann k = 1,380649 × 10⁻²³ J/K liga a energia térmica à temperatura. À temperatura ambiente (290K), a densidade espectral de potência de ruído é de -174 dBm/Hz, que é o limite de sensibilidade máximo para qualquer recetor. Reduzir o ruído abaixo deste piso exige arrefecer o recetor, como se faz em radioastronomia.

Variáveis

• Pn — Potência de ruído disponível (W)
• k — Constante de Boltzmann (1,38 × 10⁻²³ J/K)
• T — Temperatura em Kelvin (K)
• BW — Largura de banda de medição (Hz)

Notas Práticas

A 290K: piso de ruído = -174 dBm/Hz. Em 1 Hz de BW: -174 dBm. Em 1 kHz: -144 dBm. Em 1 MHz: -114 dBm. Em 20 MHz (WiFi): -101 dBm. Tensão de ruído aos terminais de uma resistência: Vn = √(4kTRBW). Uma resistência de 10kΩ à temperatura ambiente gera cerca de 13 µV de ruído RMS numa largura de banda de 1 MHz.