Calculadora de ruído em resistores

Calcule tensão, corrente, potência disponível e densidade de ruído de tensão Johnson-Nyquist para qualquer resistor e largura de banda.

Ruído térmico do resistor

Informe a resistência em ohms, a temperatura absoluta em kelvin e a largura de banda de medição em hertz.

Resistência (R)

Temperatura (T)

Largura de banda (B)

Sobre o ruído térmico em resistores

Todo resistor acima do zero absoluto produz flutuações elétricas aleatórias porque seus portadores de carga estão em movimento térmico contínuo. Esse fenômeno inevitável é chamado de ruído Johnson-Nyquist, ruído térmico ou simplesmente ruído do resistor. Ele existe até em um resistor ideal sem tensão aplicada e estabelece um piso fundamental de ruído para amplificadores, sensores, receptores de rádio, equipamentos de medição e sistemas de comunicação. A tensão de ruído eficaz em circuito aberto é a raiz quadrada de quatro vezes o produto da constante de Boltzmann, da temperatura absoluta, da resistência e da largura de banda. Esta calculadora usa o valor SI exato da constante de Boltzmann: 1.380649 vezes 10^-23 joules por kelvin. A corrente de ruído equivalente de curto-circuito é a raiz quadrada de quatro vezes o produto da constante de Boltzmann, da temperatura e da largura de banda, dividido pela resistência. A potência de ruído disponível para uma carga casada é o produto da constante de Boltzmann, da temperatura e da largura de banda. O ruído cresce com a raiz quadrada da largura de banda. Dobrar a largura de banda não dobra a tensão RMS; ela é multiplicada pela raiz quadrada de dois. A tensão de ruído também cresce com a raiz quadrada da resistência e da temperatura. A corrente de ruído varia no sentido oposto em relação à resistência, pois a mesma fonte pode ser representada por um modelo de tensão de Thévenin ou de corrente de Norton. A densidade de ruído de tensão elimina o termo de largura de banda e é expressa em volts por raiz quadrada de hertz, facilitando a comparação entre componentes. À temperatura ambiente, um resistor de 10 quilohms na banda de áudio de 20 quilohertz produz apenas alguns microvolts RMS, mas isso pode ser relevante em um pré-amplificador de microfone de alto ganho. Um sistema de rádio de 50 ohms tem menor densidade de tensão, porém uma largura de banda de centenas de megahertz ou mais integra um ruído total considerável. Por isso, limitar a largura de banda é uma das formas mais eficazes de melhorar a relação sinal-ruído quando a aplicação permite. A fórmula pressupõe um resistor ideal, equilíbrio térmico e uma faixa de frequências na qual vale o comportamento clássico de ruído branco. Componentes reais e dispositivos ativos acrescentam ruído excedente, ruído de disparo, ruído de cintilação, interferência e ruído de entrada do amplificador. A temperatura deve ser informada em kelvin, não em Celsius. Use a contribuição térmica calculada como um termo do orçamento completo de ruído, combine fontes RMS independentes pela raiz da soma dos quadrados e considere o ganho de transferência e a filtragem em cada estágio.

Exemplos de ruído em resistores

Condições	Aplicação	Análise do ruído
10 kΩ, 300 K, 20 kHz	Entrada de amplificador de áudio	Contribuição típica da resistência da fonte ao longo da faixa audível.
50 Ω, 300 K, 1 GHz	Circuito de RF	Uma impedância baixa com banda muito larga produz ruído integrado mensurável.
1 MΩ, 77 K, 1 kHz	Pré-amplificador resfriado	O resfriamento e o controle da largura de banda ajudam com uma fonte de alta resistência.
100 Ω, 350 K, 100 kHz	Filtro de fonte de alimentação	A elevação da temperatura do componente aumenta o ruído térmico.

Como calcular o ruído de um resistor

Informe em ohms a resistência que contribui para o ruído.
Informe em kelvin a temperatura absoluta de operação do resistor.
Informe em hertz a largura de banda equivalente de ruído do circuito.
Selecione Calcular ruído do resistor e use a tensão, corrente ou potência adequada ao modelo do seu circuito.

Perguntas frequentes sobre ruído em resistores

Um resistor gera ruído sem passagem de corrente?

Sim. A agitação térmica existe em qualquer temperatura acima do zero absoluto e não exige corrente aplicada. A tensão medida em circuito aberto flutua aleatoriamente em torno de zero.

Como posso reduzir o ruído térmico?

Reduza a resistência, a temperatura ou a largura de banda efetiva quando o projeto permitir. A topologia do circuito e os requisitos de impedância determinam quais mudanças são viáveis.

Por que a largura de banda fica dentro de uma raiz quadrada?

Contribuições independentes de ruído se somam como potência, não como amplitude. A integração de uma densidade espectral de potência plana na banda, seguida da conversão para tensão RMS, introduz a raiz quadrada.

O ruído Johnson é o único ruído de um resistor?

Não. Resistores reais podem apresentar ruído de corrente excedente, especialmente sob polarização, e os circuitos também contêm ruído de semicondutores e do ambiente. O ruído Johnson é a base térmica inevitável.

Qual temperatura devo informar?

Use a temperatura de operação do corpo do resistor em kelvin, não apenas a temperatura ambiente em Celsius. O autoaquecimento pode deixar o componente mais quente que o ambiente.