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Christian BOURGEOIS : Institut de physique nucléaire d’Orsay - Université Paris-VII-Denis-Diderot
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans cette annexe, l’analyse des signaux électriques est esquissée et les phénomènes de fluctuations statistiques inhérents au comptage d’événements aléatoires sont évoqués.
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5. Bruits
On appelle bruit tout phénomène qui altère la qualité d’un signal. Dans le cas des détecteurs étudiés, le signal est un signal électrique, et les principaux bruits auront également une origine électrique.
Le bruit dans un système de mesures est de deux types : fondamental ou en excès (non fondamental). Dans le premier cas, le bruit est généré par le déplacement aléatoire de charges dans le circuit, et ne peut pas être éliminé (par exemple : bruit thermique, bruit de grenaille). Le bruit en excès concerne tout ce qui a une origine mal définie, le plus important étant le bruit en 1/f . Les bruits fondamentaux ne dépendent pas de la fréquence et sont qualifiés de bruits blancs. Le bruit en 1/f est surtout gênant à basse fréquence et est qualifié de bruit rose.
5.1 Bruit thermique ou bruit Johnson
Ce bruit est produit par le déplacement aléatoire des électrons dans les résistances par effet thermique. La ddp aux bornes d’une résistance va ainsi fluctuer au gré de l’agitation thermique. Pour un système de mesure de bande passante Δf , les fluctuations (variance) de la ddp aux bornes de la résistance R sont données par la formule de Nyquist :
avec :
- k :
- constante de Boltzmann (kT = 25 meV à température ambiante).
La densité spectrale de bruit,
, ne dépend pas de la fréquence.
La puissance du bruit Johnson,
, est indépendante de la valeur de R.
5.2 Bruit de grenaille ou shot noise
Ce bruit a pour origine le caractère discret des charges électriques...
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