Thermal noise, Shot noise, Flicker noise

Noise의 종류에는 여러가지가 있지만 그 중에 가장 많이 언급되는 3가지 noise를 소개하면 다음과 같다.

 

각각의 noise의 식은 다음과 같다.

식으로도 유추해 볼 수 있지만, Thermal noise와 Shot noise는 spectrum을 보면 uniform 한 형태로 나타난다.

모든 주파수의 대역에서 다 나타나기 때문에 위와 같은 noise를 White noise라고 부른다.

 

예전에 MP3가 한창 유행인 시절에, 모 회사가 이 화이트노이즈 때문에 큰 곤욕을 치룬적이 있다.

그때 언급하던 화이트 노이즈가 위와 같이 모든 주파수 대역에서 다 나타나는 noise를 의미하는 것이다.

 

Thermal noise는 전자가 열에 의해서 excitation상태에 진입할 수가 있는데 이때 발생한다.

Shot noise는 주로 반도체 소자(ex.diode)에서 juction을 통해 흐르는 전류에 의해 발생한다. 따라서 Shot noise의 크기는 전압이 아닌 전류로 정의된다.

Flicker noise는 1/f noise라고도 불리며, 이름 자체에서 알 수 있듯이 noise spectrum이 1/f의 함수에 따라 변한다. 그렇다면 DC에서는 주파수가 0이기 때문에 noise가 무한대라고 생각할 수 있지만 실제로는 그렇지 않다. 왜냐하면 주파수가 0인 DC를 생각하기 위해선 f domain에서는 f=0에서만 성분이 존재하는 impulse response를 생각해야 하고, time domain에서는 모든 시간에 대해서 일정한 함수를 생각해야 하는데, 실제로는 특정 지점에서 값이 무한대가 되는 impulse response나, 무한한 시간에서 측정이 가능한 time domain을 물리적으로 고려하지 않기 때문에 Flicker noise는 DC에서 무한대의 값을 가지지는 않는다.

 

 

다음은 여러 종류의 noise spectrum을 합성해놓은 그래프이다. 1/f corner를 기준으로 좌측으로는 Flicker noise가 dominant하고 우측에서는 White noise(Thermal noise, Shot noise)가 dominant하다.