Rumore termico
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Il rumore termico è la più comune forma di degradazione di un segnale. Esso è prodotto in ogni sistema reale dissipativo che si trovi a temperatura diversa dallo zero assoluto per la fluttuazione dei portatori di carica entro un elemento conduttore.
La rappresentazione del rumore termico è statisticamente una gaussiana con valore medio nullo e proviene da infiniti contributi elementari indipendenti. Il rumore termico elettrico si può osservare misurando ai capi di un resistore al quale non è applicata alcuna tensione si presenta una tensione di rumore variabile nel tempo e che dipende dalla temperatura T: vn(t) e una corrente continua data da in(t) = vn(t) / R anch'essa prodotta da quella tensione di rumore non sollecitata.
Sperimentalmente, un resistore a circuito aperto presenta una tensione di rumore di cui si può calcolare statisticamente il valore medio:
- (1)
dove 
è la costante di Boltzmann, T è la temperatura in Kelvin e Δf è la banda di frequenza di osservazione. Lo spettro di potenza unilatero della tensione di rumore, calcolato su questa base sperimentale (1), è dato da:
- (2)Svv(ω) = 4kTR
e lo spettro di potenza della corrente di rumore:
- (3)
La potenza di rumore massima che un resistore può erogare non dipende invece dalla resistenza ma solo dalla temperatura:
- (4)
[modifica] Rumore termico quantistico
Nella (1) il rumore termico tende all'infinito all'aumentare della banda Δf, in contraddizione con l'esperienza. Questo perché nei resistori reali vi è sempre una capacità parassita in parallelo che limita la banda passante. Quantisticamente invece si può anche spiegare con una formula analitica esatta che tiene conto delle correzioni quantistiche:
dove h è la costante di Planck.
