ضوضاء جونسون (الحرارية)

ضوضاء جونسون (نايكوست/الحرارية) هي الأرضية الجوهرية التي لا يمكن لأي مقاومة النزول تحتها — تنشأ من حركة براونية عشوائية لحاملات الشحنة وتعتمد فقط على الحرارة المطلقة T (K)، المقاومة R (Ω)، وثابت بولتزمان k (1.38×10⁻²³ J/K). جهد الضوضاء الفعّال المفتوح في عرض النطاق B: V_n = √(4kTRB)، فيصبح ~4 nV/√Hz لـ 1 kΩ في حرارة الغرفة، 13 nV/√Hz لـ 10 kΩ، 130 nV/√Hz لـ 1 MΩ.

ضوضاء بيضاء غاوسية، يُجرى لها تكامل عبر عرض نطاق النظام. 10 kΩ في سلسلة صوتية 1 MHz: 13 nV/√Hz × √10⁶ = 13 μV فعّال، وقد تكون مهيمنة في مكبرات الإشارة المنخفضة. التبريد يساعد: عند 77 K يصبح المعامل √(77/293) ≈ 0.51. الخيار الآخر هو تقليل R، ولذلك تستخدم مدخلات مكبرات القياس أصغر مقاومات تغذية راجعة ممكنة.

المقاومات الفعلية تضيف ضوضاء 1/f زائدة طفيفة فوق جونسون (انظر noise-figure). الملفوفة ورقائق البلك تقريباً جونسون خالص؛ الفلم السميك والكربون يضيفان 10–30 dB من 1/f عند الترددات المنخفضة.