Mettant de côté les défis du traitement du signal, examinons quelques planchers de bruit.
Une résistance de 62 ohms produit un bruit RMS de 1 nanovolt / rtHz à 290 Kelvin, et en ignorant divers contributeurs de défauts de cristal, dont certains dépendent du niveau de courant et peuvent amplifier cette nanovolt par des ordres de grandeur.
Nous avons donc un plancher de bruit aléatoire de 1 nanovolt, dans une plage pleine échelle d'entrée de 1 volt. Si vous limitez la bande passante de bruit effectif à 1 cycle par seconde.
Cela nous donne 9 chiffres décimaux, soit 30 bits (ou avec signe, 31 bits).
Quelle puissance de signal d'entrée devons-nous avoir?
En utilisant V noise_cap = sqrt (K * T / C) pour un filtre à condensateur commuté, nous apprenons qu'un condensateur de 10 pF à 290 degrés Kelvin produira un bruit aléatoire RMS de 20 microvolts. Ce bruit vient du SWITCH (par exemple un FET, car le FET est désactivé).
Nous devons réduire le bruit de fond d'un facteur 20 000.
Cela nécessite un condensateur de taille 10 pF * 20 000 * 20 000 = 4 000 * 1 000 * 1 000 pF.
Ou 4 millifarades.
Quelle énergie de capteur cela nécessite-t-il?
Puissance = fréquence * capacité * tension ^ 2
Puissance du capteur = 1 * 0,004 farad * 1 volt ^ 2
Puissance du capteur = 0,004 watts
Quels capteurs produisent 4 milliwatts? Une phono-cartouche à bobine mobile de 10 ohms (résistance de la bobine) peut produire 200 microVoltsRMS en sortie; en utilisant Power = Vrms ^ 2 / Resistance, nous trouvons Power = 4e-8/10 = 4e-9 = 4 nanoWatts; il ne faut donc pas s'attendre à de la musique 30 bits à partir de disques vinyles, même pour des sons sévèrement filtrés.
Maintenant, pour le plaisir, devinez quelle est la bande passante de bruit efficace de 62 ohms et 0,004 Farads? Le coin -3 dB est d'environ 4 radians par seconde. En intégrant de DC à l'infini, vous obtenez 6,28 radians par seconde.
La nature n'est-elle pas amusante?