E9 Ruído Eletrônico

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O ruído eletrônico é a flutuação aleatória e inevitável de tensão ou corrente presente em qualquer circuito real, e é o que, em última análise, limita o sinal mais fraco que um sistema pode detectar de forma confiável. O ruído térmico está presente em todos os resistores em temperaturas acima do zero absoluto, gerado pela agitação térmica espontânea dos portadores dentro do material; ele não depende do fluxo de corrente ou da frequência considerada — é "branco", igualmente intenso em todo o espectro — e aumenta com a temperatura e a resistência.

O ruído de disparo surge por um motivo diferente: a corrente elétrica não é um fluxo contínuo, mas uma procissão de portadores discretos cruzando, um a um, uma barreira de potencial como a descrita no primeiro modelo deste catálogo; ele também tem um espectro branco e sua intensidade aumenta com a corrente média. Em baixas frequências, o ruído de cintilação domina, causado por defeitos e imperfeições microscópicas nos materiais, tornando-se mais intenso à medida que a frequência diminui.

A figura de ruído de um sistema quantifica quanto ruído adicional esse sistema introduz em comparação com o mínimo teórico. E quando vários estágios são conectados em cascata, como em um receptor de rádio, algo contraintuitivo acontece: o primeiro estágio da cadeia domina de forma esmagadora a figura de ruído de todo o sistema, precisamente porque o ruído adicionado por esse primeiro estágio é amplificado por todos os estágios subsequentes da mesma forma que o sinal útil seria.

É por isso que este módulo, que começa com três fontes de ruído de diferentes origens físicas, conclui explicando por que o primeiro amplificador em qualquer receptor sensível é projetado com cuidado especial para minimizar seu próprio ruído: não porque seja o estágio mais importante para amplificar o sinal, mas porque é o único estágio cujo ruído nenhum projeto subsequente consegue corrigir.

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