W tym artykule dowiesz się: Czym jest szum termiczny i szum biały? Co oznacza szum termiczny? Jaka jest różnica między szumem termicznym a szumem śrutowym?
Czym jest szum termiczny i szum biały?
Szum termiczny, znany również jako szum Johnsona-Nyquista, powstaje w wyniku przypadkowego poruszenia termicznego elektronów w przewodnikach i rezystorach. Ruch ten generuje losowe wahania napięcia, które występują we wszystkich obwodach i systemach elektronicznych. Szum termiczny charakteryzuje się płaską gęstością widmową mocy w szerokim zakresie częstotliwości, co sprawia, że dla ludzkiego ucha jest on nie do odróżnienia od „białego szumu”, ponieważ brakuje mu dostrzegalnej wysokości lub częstotliwości.
Co oznacza szum termiczny?
Znaczenie szumu termicznego leży w jego zasadniczej przyczynie: termicznym ruchu nośników ładunku, głównie elektronów, w materiałach przewodzących. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta mieszanie tych elektronów, co prowadzi do wyższych poziomów szumu termicznego w elementach elektronicznych. Szum ten może wpływać na jakość sygnału w systemach komunikacyjnych i urządzeniach elektronicznych, co wymaga stosowania metod minimalizujących jego wpływ.
Główna różnica między szumem termicznym a szumem strzałowym polega na ich pochodzeniu i charakterystyce statystycznej. Szum termiczny jest konsekwencją mieszania termicznego i jest proporcjonalny do temperatury. Ma stałą gęstość widmową mocy na wszystkich częstotliwościach, równomiernie wpływając na dźwięk tła. Z drugiej strony szum strzałowy wynika z dyskretnego charakteru ładunku elektrycznego i statystycznych fluktuacji w miarę docierania elektronów lub fotonów do detektora. Szum strzałowy ma rozkład Poissona i jest bardziej widoczny przy niższych poziomach sygnału, gdzie dyskretny charakter nośników ładunku staje się znaczący.
Jaka jest różnica między szumem termicznym a szumem śrutowym?
Szum biały odnosi się do rodzaju szumu, który ma płaską gęstość widmową mocy, co oznacza, że ma jednakową intensywność na wszystkich częstotliwościach w określonym paśmie. Szum termiczny jest często nazywany szumem białym, ponieważ jego gęstość widmowa mocy jest płaska w szerokim zakresie częstotliwości, tak jak białe światło zawiera jednakowo wszystkie widzialne długości fal. Ta płaskość sprawia, że jest on przydatny w różnych zastosowaniach, w których potrzebne jest źródło szumu o szerokim spektrum do testowania, pomiarów lub generowania sygnału losowego.
Różnica między szumem termicznym a szumem migotania (lub szumem 1/f) polega na ich charakterystyce częstotliwościowej. Podczas gdy szum termiczny ma płaską gęstość widmową mocy, szum migotania ma gęstość widmową mocy zależną od częstotliwości, która wzrasta wraz ze spadkiem częstotliwości. W elementach elektronicznych i materiałach często obserwuje się migotanie, spowodowane nieregularnościami lub defektami powodującymi zmiany w przewodności lub ruchliwości nośnika. W przeciwieństwie do szumu termicznego, który dominuje przy wyższych częstotliwościach w wyniku poruszenia termicznego, szum migotania staje się bardziej znaczący przy niższych częstotliwościach, wpływając na działanie wrażliwych obwodów i urządzeń elektronicznych.
Mamy nadzieję, że ten przegląd tematu „Czym jest szum termiczny i szum biały?” wyjaśnił nieco sprawę.