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Calculadora de ruído térmico Johnson-Nyquist

Calcule a tensão do ruído térmico, a potência do ruído e a densidade espectral do ruído para resistores usando a fórmula de ruído Johnson-Nyquist

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Fórmula

V_n = √(4kTRB)

V_n — RMS noise voltage (V)
k — Boltzmann constant (1.38×10⁻²³) (J/K)
T — Absolute temperature (K)
R — Resistance (Ω)
B — Noise bandwidth (Hz)

Como Funciona

O ruído térmico Johnson-Nyquist é um fenômeno fundamental em sistemas eletrônicos em que componentes elétricos geram flutuações aleatórias de tensão ou corrente devido à agitação térmica dos portadores de carga. Em qualquer temperatura acima do zero absoluto, o movimento aleatório dos elétrons em um condutor cria variações espontâneas de voltagem, que aparecem como ruído elétrico. Esse ruído é diretamente proporcional à temperatura e à resistência do componente e é independente da composição específica do material.

Exemplo Resolvido

Calcule o ruído térmico Johnson-Nyquist para um resistor de 1 kΩ em temperatura ambiente (290K). Usando a fórmula V_n = √ (4KTRΔf), onde k = constante de Boltzmann (1,38 × 10^-23 J/K), T = temperatura (290K), R = resistência (1000 Ω) e Δf = largura de banda (1 Hz), obtemos: V_n = √ (4 * 1,38 × 10^-23 * 290 * 1000 * 1) = 4,05 × 10* 1) ^-9 V ou 4,05 nV

Dicas Práticas

  • ✓Sempre considere o ruído térmico ao projetar circuitos analógicos de baixo sinal
  • ✓Minimize o ruído reduzindo os valores do resistor e a temperatura operacional
  • ✓Use amplificadores de baixo ruído para medições sensíveis
  • ✓Considere o valor do ruído ao selecionar componentes eletrônicos

Erros Comuns

  • ✗Ignorando o ruído térmico em circuitos de alta impedância
  • ✗Supondo que todas as fontes de ruído sejam iguais
  • ✗Não contabilizando as variações de temperatura
  • ✗Ignorando os efeitos da largura de banda no cálculo do ruído

Perguntas Frequentes

Um ruído eletrônico fundamental gerado pela agitação térmica dos portadores de carga em um condutor, criando flutuações aleatórias de tensão.
O ruído térmico aumenta diretamente com a temperatura - temperaturas mais altas resultam em maior movimento de elétrons e maior tensão de ruído.
Não, é um fenômeno físico fundamental que existe em qualquer temperatura acima do zero absoluto.

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