Ruido termico

En general, el ruido eléctrico se define como cualquier energía eléctrica no deseada presente en la pasa banda útil de un circuito de comunicaciones. Esencialmente el ruido puede dividirse en dos categorías generales, correlacionado y no correlacionado. Correlación implica una relación entre la señal y el ruido.
El ruido no correlacionado está presente en la ausencia de cualquier señal. (Estoquiere decir que, cuando esta presente, la señal no tiene efecto sobre la magnitud del ruido.)

El ruido interno es la interferencia eléctrica generada dentro de un dispositivo.
Existen principalmente tres tipos de ruido generado internamente: térmico, de disparo y tiempo de tránsito.

Ruido térmico El ruido térmico está asociado con el movimiento browniano de electrones dentro de un conductor.El movimiento browniano fue primeramente observado por el botánico ingles, Robert Brown mientras observaba granos de polen bajo un microscopio. Su contraparte electrónica fue reconocida en 1927 por J. B. Johnson de los Laboratorios Bell. En 1928, un tratamiento teórico cuantitativo fue proporcionado por H. Nyquist.
Los electrones dentro de un conductor llevan una carga negativa unitaria y lavelocidad media cuadrática de un electrón es proporcional a la temperatura absoluta. Debido a que el movimiento de electrones es totalmente aleatorio y en todas direcciones, el voltaje promedio producido en la sustancia por su movimiento es de 0 V cd. Tal movimiento aleatorio le da una elevación a una componente de ca. Esta componente ca tiene varios nombres, los cuales incluyen ruido térmico, ruidoBrowniano, ruido Johnson, ruido aleatorio, ruido resistivo y ruido blanco. La ley de equiparticion de Boltzmann y Maxwell combinado con el trabajo de Johnson y Nyquist establece que la potencia del ruido termal generado dentro de una fuente para un ancho de banda de 1 Hz es la densidad de potencia de ruido, la cual se representa matemáticamente como:N0 = KT

en donde

N0 = densidad de potencia de ruido (watts por hertz)
K = constante de Boltzmann(1.38 × 10−23) J/K
T = temperatura absoluta (kelvin) (temperatura ambiente=17oC ´o 290 K)

Por lo que a temperatura ambiente con un ancho de banda de 1 Hz, la densidad de potencia de ruido es de 4 × 10−21 W/Hz. En decibeles, −174dBm La potencia total de ruido esigual al producto del ancho de banda y la densidad de potencia de ruido. Por tanto, la potencia total de ruido presente en el ancho de banda B es

N = KTB

en donde

N = la potencia total de ruido en ancho de banda B (watts)
N0 = KT = la densidad de potencia de ruido (watts por hertz)
B = ancho de banda del dispositivo osistema (hertz)
y expresada en dBm
N(dBm) = 10 log KTB 0.001

El resultado de la ley de equiparticion es una densidad de potencia constante contra frecuencia. La ecuación N = KTB indica que la potencia disponible de una fuente de ruido térmico es proporcional al ancho de banda sobre cualquier rango de frecuencias. Si el ancho de banda no tiene límite, los resultado de la ley de equiparticiondicen que la potencia disponible de una fuente de ruido térmico
también no tiene límite. Esto, por supuesto, no es cierto y se puede comprobar aplicando unos cuantos principios de mecánica cuántica: si KT es reemplazada por hf/ exp(hf/KT)−1 , en donde h es la constante de Planck 6.625 × 10−34 J-s y f es la frecuencia, puede demostrarse que en altas frecuencias arbitrarias el espectro del ruidotérmico eventualmente cae a cero. Para la mayoría de los propósitos prácticos, el ruido térmico es directamente proporcional al producto del ancho de banda del sistema y la temperatura absoluta de la fuente. Así el ruido térmico total puede expresarse como

N(dBm) = −174 + 10 logB

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