信號與噪聲的邊界：電阻熱噪聲對精密電路的終極挑戰-RF/微波-電子元件技術網

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信號與噪聲的邊界：電阻熱噪聲對精密電路的終極挑戰

發布時間：2025-03-24 來源：DigiKey 責任編輯：lina

【導讀】電阻的熱噪聲（或約翰遜噪聲，或奈奎斯特噪聲，或約翰遜-奈奎斯特噪聲）是由構成電阻的原子內部和原子之間的電荷載流子的自然隨機運動產生的。

電阻的熱噪聲（或約翰遜噪聲，或奈奎斯特噪聲，或約翰遜-奈奎斯特噪聲）是由構成電阻的原子內部和原子之間的電荷載流子的自然隨機運動產生的。無論組成如何，它在所有電阻中都是相等的，並且其均方根振幅由以下等式描述：

信號與噪聲的邊界：電阻熱噪聲對精密電路的終極挑戰

其中：

Vn = 均方根噪聲電壓
KB=玻爾茲曼常數=1.38 x 10-23
T=絕對溫度（°K）
R=電阻值（Ω）
B=測量噪聲的帶寬（Hz）

例如，在室溫（300°K）下，1KΩ電阻在20Hz-20kHz的標準音頻帶寬上產生的噪聲可計算為：

信號與噪聲的邊界：電阻熱噪聲對精密電路的終極挑戰

該gai數shu字zi表biao示shi直zhi流liu電dian壓ya的de值zhi，該gai電dian壓ya將jiang向xiang電dian阻zu負fu載zai提ti供gong與yu所suo討tao論lun的de噪zao聲sheng信xin號hao相xiang同tong的de功gong率lv。電dian阻zu上shang出chu現xian的de最zui大da瞬shun時shi噪zao聲sheng電dian壓ya幅fu值zhi在zai嚴yan格ge意yi義yi上shang不bu受shou限xian製zhi，因yin為wei它ta是shi由you隨sui機ji過guo程cheng驅qu動dong的de，但dan觀guan察cha到dao峰feng值zhi振zhen幅fu超chao過guo某mou個ge值zhi的de可ke能neng性xing隨sui著zhe閾yu值zhi的de增zeng加jia而er降jiang低di。通tong常chang使shi用yong6.6倍均方根值的係數來估算峰間熱噪聲值；熱噪聲的瞬時值應等於或低於99.9%(時間)均方根值的6.6倍。

信號與噪聲的邊界：電阻熱噪聲對精密電路的終極挑戰

各種封裝形式的通孔電阻（不按比例）

信號與噪聲的邊界：電阻熱噪聲對精密電路的終極挑戰

各種封裝形式的表麵安裝電阻（不按比例）

熱噪聲通常也用噪聲密度表示，方法是將帶寬項帶到上麵等式的左側：

信號與噪聲的邊界：電阻熱噪聲對精密電路的終極挑戰

結果通常以納伏每平方根赫茲的單位表示，然後可以針對估計的工作溫度（通常約300°K）進行計算，並用作與電路中其他噪聲源（例如運算放大器的輸入電壓噪聲）進行比較的基礎。

電阻的噪聲可以分為以下幾種類型：

1. 熱噪聲：由(you)於(yu)電(dian)阻(zu)器(qi)內(nei)部(bu)存(cun)在(zai)電(dian)子(zi)的(de)熱(re)運(yun)動(dong)，導(dao)致(zhi)電(dian)子(zi)在(zai)電(dian)阻(zu)器(qi)內(nei)部(bu)發(fa)生(sheng)碰(peng)撞(zhuang)，產(chan)生(sheng)隨(sui)機(ji)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)波(bo)動(dong)，即(ji)熱(re)噪(zao)聲(sheng)。其(qi)噪(zao)聲(sheng)功(gong)率(lv)譜(pu)密(mi)度(du)為(wei)常(chang)數(shu)。

2. 1/f噪聲：指隨著頻率降低而噪聲功率譜密度增加的噪聲。其原因是電阻器內部存在許多缺陷，導致電子在這些缺陷處發生反射和散射，產生1/f噪聲。

3. 互感噪聲：當電阻器與其他電路元件連接時，由於存在互感作用，導致電阻器內部產生噪聲。其噪聲功率譜密度隨頻率增加而增加。

4. 外部噪聲：指來自電源、信號線、天線等外部環境的電磁幹擾和機械振動引起的噪聲。

文章來源：DigiKey

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