In questo articolo scoprirai cosa sono il rumore termico e il rumore bianco?, qual è il significato del rumore termico?, qual è la differenza tra rumore termico e rumore di fondo?
Cosa sono il rumore termico e il rumore bianco?
Il rumore termico, noto anche come rumore Johnson-Nyquist, deriva dall’agitazione termica casuale degli elettroni nei conduttori e nei resistori. Questo movimento genera fluttuazioni casuali di tensione presenti in tutti i circuiti e sistemi elettronici. Il rumore termico è caratterizzato da una densità spettrale di potenza piatta su un’ampia gamma di frequenze, che lo rende indistinguibile come “rumore bianco” per l’orecchio umano perché manca di tono o frequenza distinguibili.
Cosa si intende per rumore termico?
L’importanza del rumore termico risiede nella sua causa fondamentale: il movimento termico dei portatori di carica, principalmente gli elettroni, nei materiali conduttivi. All’aumentare della temperatura, l’agitazione di questi elettroni aumenta, portando a livelli più elevati di rumore termico nei componenti elettronici. Questo rumore può influenzare la qualità del segnale nei sistemi di comunicazione e nei dispositivi elettronici, richiedendo metodi per minimizzarne l’impatto.
Qual è la differenza tra rumore termico e rumore di sparo?
La principale differenza tra rumore termico e rumore di sparo risiede nella loro origine e nelle caratteristiche statistiche. Il rumore termico è una conseguenza dell’agitazione termica ed è proporzionale alla temperatura. Ha una densità spettrale di potenza costante su tutte le frequenze, contribuendo in modo uniforme al suono di sottofondo. Il rumore di sparo, d’altra parte, risulta dalla natura discreta della carica elettrica e dalle fluttuazioni statistiche quando gli elettroni o i fotoni arrivano in un rilevatore. Il rumore di ripresa mostra una distribuzione di Poisson ed è più visibile a livelli di segnale più bassi dove la natura discreta dei portatori di carica diventa significativa.
Il rumore bianco si riferisce a un tipo di rumore che ha una densità spettrale di potenza piatta, il che significa che ha la stessa intensità a tutte le frequenze all’interno di una larghezza di banda specificata. Il rumore termico è spesso chiamato rumore bianco perché la sua densità spettrale di potenza è piatta su un’ampia gamma di frequenze, proprio come la luce bianca contiene equamente tutte le lunghezze d’onda visibili. Questa planarità lo rende utile in varie applicazioni in cui è necessaria una sorgente di rumore ad ampio spettro per test, misurazioni o generazione di segnali casuali.
La differenza tra rumore termico e rumore di sfarfallio (o rumore 1/f) è rappresentata dalle loro caratteristiche di frequenza. Mentre il rumore termico ha una densità spettrale di potenza piatta, il rumore flicker ha una densità spettrale di potenza dipendente dalla frequenza che aumenta al diminuire della frequenza. Nei componenti e nei materiali elettronici si osserva spesso un rumore di sfarfallio a causa di irregolarità o difetti che causano variazioni nella conduttività o nella mobilità dei portanti. A differenza del rumore termico, che è predominante alle frequenze più alte a causa dell’agitazione termica, il rumore dello sfarfallio diventa più significativo alle frequenze più basse, influenzando le prestazioni di circuiti e dispositivi elettronici sensibili.
Ci auguriamo che questa panoramica su cosa sono il rumore termico e il rumore bianco abbia reso le cose più chiare.