Il rumore termico, noto anche come rumore di Johnson-Nyquist, è una forma di rumore elettronico presente in qualsiasi circuito elettrico a temperatura non nulla. È causato dall'agitazione termica degli elettroni all'interno dei componenti del circuito, come resistori, condensatori e semiconduttori.
L'agitazione termica causa fluttuazioni casuali della carica
elettrica e della corrente all'interno del circuito, generando un segnale
elettrico casuale che si sovrappone al segnale desiderato. Queste fluttuazioni
sono presenti a tutte le frequenze, ma la loro ampiezza dipende dalla
temperatura e dalla larghezza di banda del circuito.
Il rumore termico è caratterizzato da una densità spettrale
di potenza uniforme, nota come densità spettrale di rumore, che è costante
indipendentemente dalla frequenza. La densità spettrale di rumore è
proporzionale alla temperatura del circuito e alla resistenza del componente in
cui si genera il rumore. Pertanto, il rumore termico diventa più significativo
a temperature più alte e in componenti ad alta resistenza.
Il rumore termico può rappresentare una limitazione nella
sensibilità e nella precisione di molti sistemi elettronici. Ad esempio, nelle
telecomunicazioni, il rumore termico può influenzare la qualità delle
trasmissioni e limitare la capacità di ricevere segnali deboli. Nei circuiti
elettronici ad alta frequenza, il rumore termico può causare distorsioni e
ridurre la risoluzione e la sensibilità dei dispositivi di misurazione.
Per mitigare l'effetto del rumore termico, è possibile
utilizzare tecniche di filtraggio e amplificazione del segnale, nonché
raffreddare i componenti elettronici per ridurre la temperatura e quindi la
generazione di rumore termico. Tuttavia, il rumore termico non può essere
completamente eliminato a causa della sua natura intrinseca e della relazione
con la temperatura.
In sintesi, il rumore termico è una forma di rumore
elettronico causato dall'agitazione termica degli elettroni nei componenti
elettronici. Esso è presente a tutte le frequenze ed è proporzionale alla
temperatura del circuito e alla resistenza dei componenti. Il rumore termico
rappresenta una limitazione nei sistemi elettronici e può influenzare la
qualità dei segnali e la sensibilità dei dispositivi.
