ノイズ (電子工学)
熱雑音はジョンソン・ナイキスト・ノイズとも呼ばれ、電気伝導体中の電荷担体(通常は電子)の熱による無作為な動きによって発生し、防ぐことが出来ない。印加電圧の大小に関わらず発生する。
熱雑音はほぼホワイトノイズであり、そのパワースペクトル密度は周波数スペクトル全域に渡ってほぼ同じである。その信号としての振幅は正規分布に極めて近い。熱雑音の影響を考慮した通信システムのモデルとして「加法性ホワイトガウスノイズ (AWGN) チャネル」がある。
抵抗器 R(Ω)で帯域幅 Δf(Hz)のとき、熱雑音 v n {\displaystyle v_{n}} の二乗平均平方根 (RMS) 電圧は次のようになる。
v n = 4 k B T R Δ f {\displaystyle v_{n}={\sqrt {4k_{B}TR\Delta f}}}
ここで kB はボルツマン定数(J/K)、T はその抵抗器の絶対温度(K)である。
熱雑音の量はその回路の温度によって決まるため、電波望遠鏡のプリアンプのような高感度の回路では、液体窒素で冷却して熱雑音を低減させることがある。
また、雑音元(信号元)から回路に入力される雑音電力を入力雑音電力と言い、電気通信分野での増幅器雑音計算には専らこちらが使用される。入力雑音電力N i [W]は次式で与えられる。
N i = k B T Δ f {\displaystyle N_{\mathrm {i} }=k_{\mathrm {B} }T\Delta f}