E9 Bruit électronique

Topique

Le bruit électronique correspond aux fluctuations aléatoires et inévitables de tension ou de courant présentes dans tout circuit réel. C'est lui qui limite la sensibilité du système à la détection du signal le plus faible. Le bruit thermique est présent dans toutes les résistances à des températures supérieures au zéro absolu. Il est généré par l'agitation thermique spontanée des porteurs de charge au sein du matériau ; il est indépendant du courant et de la fréquence considérée – il est « blanc », d'intensité constante sur tout le spectre – et augmente avec la température et la résistance.

Le bruit de grenaille a une autre origine : le courant électrique n'est pas un flux continu, mais une succession de porteurs discrets traversant un à un une barrière de potentiel, comme celle décrite dans le premier modèle de ce catalogue. Il présente également un spectre blanc et son intensité augmente avec le courant moyen. Aux basses fréquences, le bruit de scintillation domine. Il est dû à des défauts et imperfections microscopiques dans les matériaux et son intensité croît lorsque la fréquence diminue.

Le facteur de bruit d'un système quantifie le bruit supplémentaire qu'il introduit par rapport au minimum théorique. Lorsque plusieurs étages sont connectés en cascade, comme dans un récepteur radio, un phénomène contre-intuitif se produit : le premier étage de la chaîne domine largement le facteur de bruit de l’ensemble du système, précisément parce que le bruit qu’il ajoute est amplifié par tous les étages suivants, de la même manière que le signal utile.

C’est pourquoi ce module, qui s’ouvre sur trois sources de bruit d’origines physiques différentes, conclut en expliquant pourquoi le premier amplificateur de tout récepteur sensible est conçu avec un soin particulier afin de minimiser son propre bruit : non pas parce qu’il s’agit de l’étage le plus important pour l’amplification du signal, mais parce qu’il s’agit du seul étage dont le bruit ne peut être corrigé par une conception ultérieure.

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