Le bruit est un budget d’erreur dépendant de la bande passante

Une variation aléatoire diffère d’un décalage continu

Le bruit varie dans le temps ; le décalage est une variation systématique de la moyenne. Ils exigent des mesures et remèdes différents. Pour une densité de bruit blanc en tension en exprimée en V/√Hz et une bande de bruit rectangulaire idéale B, le bruit efficace vaut $e_n\sqrt{B}$. Les filtres réels ont une bande équivalente de bruit qui n’égale pas nécessairement la bande du signal à −3 dB. Un passe-bas à un pôle a une bande de bruit blanc égale à π/2 fois sa fréquence de coupure.

Une résistance idéale à la température absolue T a une densité de bruit thermique en tension $\sqrt{4kTR}$, avec la constante de Boltzmann k = 1.380649 × 10⁻²³ J/K. À T = 300 K et R = 10 kΩ, elle vaut 12.8716 nV/√Hz. Sur une bande rectangulaire définie de 100 Hz, la valeur efficace vaut 128.716 nV. Avec un gain idéal de 11, cela devient 1.41588 μV RMS en sortie.

Combiner correctement les sources indépendantes

Si deux contributions de bruit efficace indépendantes ramenées à l’entrée valent 2 μV et 3 μV, le total vaut $\sqrt{2^2+3^2}=3.605551$ μV, et non 5 μV. Un bruit corrélé nécessite des termes croisés et ne peut pas employer ce raccourci. Un amplificateur opérationnel a aussi une densité de bruit en courant ; à travers l’impédance de source, elle crée un bruit de tension. Le composant ayant le plus faible bruit de tension n’est donc pas automatiquement le meilleur pour un capteur à haute impédance.

Pour une densité de bruit en courant supposée de 1 pA/√Hz et une source résistive de 100 kΩ, la densité de tension équivalente vaut 100 nV/√Hz. Elle peut dépasser le terme de bruit en tension de l’amplificateur. À basse fréquence, le bruit de scintillation et la dérive peuvent dominer : une estimation limitée au bruit blanc doit donc préciser sa plage de fréquence.

Mesurer sans créer un nouveau problème

Précisez le gain, la bande passante, le moyennage et si le résultat est ramené à l’entrée ou à la sortie. Vérifiez les captations 50/60 Hz, le couplage d’alimentation et la mise à la masse avant de qualifier tout signal indésirable de « bruit du composant ». Répétez la mesure en remplaçant la source de signal par une impédance représentative, plutôt que par un court-circuit irréaliste supprimant les effets du bruit en courant. ADI MT-047 explique la dépendance à l’impédance de source et le modèle de bruit des résistances.