1. 1. چگالی طیف توان نویز

طیف نویز که آن را “چگالی طیفی توان” (PSD) نیز می­نامند، نشان می­دهد که سیگنال چه مقدار توان در هر فرکانس حمل می­ کند. به عبارت دیگر PSD سیگنال نویز توان متوسطی است که سیگنال نویز در یک هرتز پهنای باند اطراف فرکانس خاص f حمل می­ کند. سیگنال نویز x(t) نشان داده شده در شکل (۲-۲۵) را در نظر بگیرید. برای محاسبه­ی توان متوسط نویز در پهنای باند ۱ هرتز در فرکانس خاص f₁، آن را ابتدا از یک فیلتر میان­گذر با فرکانس مرکزی f₁ و پهنای باند ۱ هرتز عبور داده و طبق رابطه­ (۲-۲۱) با متوسط­گیری از توان دوم سیگنال عبور یافته از فیلتر، چگالی طیف توان سیگنال نویز در فرکانس f₁ بدست می ­آید. با تکرار این فرایند و استفاده از فیلترهایی با فرکانس مرکزی متفاوت طیف توان نویز مورد نظر بدست می ­آید که در شکل (۲-۲۵) نشان داده شده است. بیشتر منابع نویزی که در تحلیل­ها لازم است PSD مشخصی دارند. با مشخص بودن آن می­توان اثر منابع نویز را به راحتی در مدار تحلیل کرد.

چگونگی محاسبه­ی طیف نویز

1. 1. منابع نویز در نوسان‌سازها

در این قسمت به معرفی منابع نویز موجود در نوسان‌سازها پرداخته و نحوه­ اثر گذاری آنها در نوسان‌ساز با فرمول­هایی که در ادامه بیشتر توضیح داده خواهد شد، بیان می­ شود.

1. 1. نویز حرارتی

• • نویز حرارتی مقاومت

جانسن^[۱۶] اولین نفری بود که اندازه گیری­های دقیقی از نویز مقاومت­ها گزارش کرد. در مقاومت­های عادی این نویز از حرکت تصادفی الکترون­ها ناشی می­ شود و از حضور یا عدم حضور جریان تاثیر نمی­پذیرد زیرا سرعت رانش الکترون در یک هادی خیلی کمتر از سرعت حرارتی الکترون است. چون این منبع نویز از حرکت ناشی از دمای الکترون­ها ناشی می­ شود، این انتظار وجود دارد که با دمای مطلق T متناسب باشد. در واقع نویز حرارتی^[۱۷] با دمای مطلق T نسبت مستقیم دارد و با نزدیک شدن T به سمت صفر، نویز حرارتی نیز به صفر می­گراید[۱۶]. در یک مقاومت نویز حرارتی را همانطور که در شکل (۲-۲۶) نشان داده شده است، می­توان با یک مولد ولتاژ نویز سری  و یا یک مولد جریان نویز موازی  نشان داد. این دو نمایش هم­ارز هستند و روابط زیر بین آنها برقرار می­باشد.

که در آن باند فرکانسی، T دمای مطلق بر حسب کلوین و k ثابت بولتزمن است و در دمای اتاق  می­باشد.
 
نمایش نویز حرارتی یک مقاومت
معادلات (۲-۲۴) و (۲-۲۵) نشان می­دهد که چگالی طیف این نویز نیز مستقل از فرکانس است (شکل (۲-۲۷)) و برابر است با

این نویز در هر مقاومت خطی پسیو وجود دارد. به عنوان مثال در ادوات قطبی مقاومت­ پارازیتی مثل R_b می ­تواند نویز حرارتی تولید کند. علاوه بر مقاومت­های معمولی، مقاومت تابشی آنتن، بلندگو و میکروفن نیز در این مقوله می­گنجند.

چگالی طیف نویز حرارتی یک مقاومت
در مورد بلندگو منشا نویز حرکت تصادفی مولکول­های هوا و در آنتن منشا نویز تابش جسم سیاه اشیایی است که آنتن به سمت آنها جهت گرفته است. در همه موارد روابط (۲-۲۴) و (۲-۲۵) مقدار میانگین مربع نویز را بدست می­ دهند.