Deixando de lado os desafios de processamento de sinal, vamos examinar alguns pisos de ruído.
Um resistor de 62 ohm produz ruído RMS de 1 nanovolt / rtHz a 290 Kelvin e ignora vários contribuidores de falhas de cristal, alguns dos quais dependem do nível de corrente e podem aumentar esse nanovolt por ordens de magnitude.
Portanto, temos um piso de ruído aleatório de 1 nanovolt, em uma faixa de entrada de 1 volt em escala completa. Se você restringir a largura de banda do ruído efetivo a 1 ciclo por segundo.
Isso nos fornece 9 dígitos decimais ou 30 bits (ou com sinal, 31 bits).
Quanta energia de sinal de entrada devemos ter?
Usando V noise_cap = sqrt (K * T / C) para um filtro de capacitor comutado, aprendemos que um capacitor de 10 pF a 290 graus Kelvin produzirá ruído aleatório RMS de 20 microvolts. Esse ruído provém do SWITCH (por exemplo, um FET, quando o FET foi desligado).
Precisamos reduzir o nível de ruído em um fator de 20.000.
Isso requer um capacitor de tamanho 10 pF * 20.000 * 20.000 = 4.000 * 1.000 * 1.000 pF.
Ou 4 milifarads.
Que energia de sensor isso requer?
Potência = frequência * capacitância * tensão ^ 2
Potência do sensor = 1 * 0,004 farad * 1 volt ^ 2
Potência do sensor = 0,004 watts
Quais sensores produzem 4 miliwatts? Um fono-cartucho de bobina móvel com 10 ohms (resistência da bobina) pode produzir 200 microVoltsRMS de saída; usando Potência = Vrms ^ 2 / Resistência, encontramos Potência = 4e-8/10 = 4e-9 = 4 nanoWatts; portanto, não devemos esperar música de 30 bits de discos de vinil, mesmo para tons severamente filtrados.
Agora, por diversão, adivinhe qual é a largura de banda de ruído efetivo de 62 ohms e 0,004 Farads? O canto -3dB é de cerca de 4 radianos por segundo. Integrando do DC ao infinito, você obtém 6,28 radianos por segundo.
A natureza não é divertida?