熱雑音・とは？初心者にもわかる基礎ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

熱雑音とは？

日常の会話の中でも「ノイズ」はよく聞く言葉ですが、技術の世界でいう熱雑音は少し違います。中学生でもわかるように、熱雑音は「温度による小さな電子の乱れ」が作る、信号を壊す小さな雑音のことです。

電子は温度が高いほど、無秩序に動くため、通り道の抵抗を通るときに出る微小な電圧の変動が増えます。これを熱雑音と呼びます。熱雑音は電気回路のあらゆる場所で発生します。特に抵抗を含む回路や、センサー、信号処理機器、通信機などで気づくことが多いです。

熱雑音の大きさは三つの要因、温度 T、抵抗値 R、観測する帯域幅 B（または Δf）に依存します。式としては、 Vrms ≈ sqrt(4 k T R B) という近似がよく使われます。ここで k はボルツマン定数、約 1.38×10^-23 J/K です。この公式は厳密な値ではなく、目安として覚えておくと良いです。帯域幅が広いほど、より多くの周波数成分がノイズとして現れるため、雑音は大きくなります。

日常生活や工作の場面での影響例としては、アマチュア無線の音声のノイズ、測定器の微小信号の読み取り誤差、低温度計の読み間違いなどがあります。熱雑音は理論上は決してゼロにはならない性質のため、機器設計では「どれだけ小さくできるか」を考えることが大切です。

熱雑音を減らすには、いくつかの方法があります。温度を下げる、抵抗値を適切に選ぶ、帯域幅を絞る、信号を平均化したり、低ノイズの増幅回路を使ったり、正しい接地とシールドを行うなどです。これらの対策は、測定機や通信機器の精度を高めるために日常的に使われています。

熱雑音の基礎を表で理解する

項目	説明
原因	温度による電子の熱運動
影響を受ける場所	抵抗、センサー、測定器、無線機器
大きさの式	Vrms ≈ sqrt(4 k T R B)
対策	温度管理、帯域幅の調整、低ノイズ部品、適切な接地

まとめとして、熱雑音は私たちの周りの機器が必ず直面する現象です。完全にゼロにすることは難しいですが、設計と使い方を工夫することで、信号をより正確に受け取ることができます。身の回りの身近な例を思い浮かべながら、熱雑音の考え方を覚えると、機器の仕組みがぐっと身近に感じられるでしょう。

熱雑音の関連サジェスト解説

熱雑音帯域幅とは: この記事では、熱雑音帯域幅とは何かを、難しく感じる人にも分かるように説明します。熱雑音は電気回路が常に持つ小さな雑音で、抵抗を流れる電子の熱運動が原因です。帯域幅は信号を取り込む周波数の幅のこと。つまり、どれだけ広い範囲の周波数を同時に扱えるかを表します。熱雑音は温度と帯域幅に比例して増える性質があり、式で表すと P = k T B となります。ここで k はボルツマン定数、約 1.38e-23 J/K、T は絶対温度、B は帯域幅（Hz）です。室温程度の温度（約300K）で、1 Hz の帯域幅なら雑音電力は約 -174 dBm/Hz、1 kHz なら約 -144 dBm、1 MHz なら約 -114 dBm という目安になります。難しい話に聞こえますが、身近な例で考えると、ラジオやスマホの受信感度にも影響します。帯域幅が広いほど扱える情報量は増えますが、それだけノイズも増えるので、実際の信号を見分ける力（SNR）が大事です。日常の機器では、設計時にこの雑音レベルを下げる工夫が行われています。熱雑音帯域幅とは、こうしたノイズの基本的な考え方をつなぐ重要な概念です。

熱雑音の同意語

ジョンソン・ナイキスト雑音: 抵抗などの導体の自由電子の熱運動により生じる雑音で、スペクトルがほぼ一定、つまり白色雑音に近い性質を持つ。
ジョンソン雑音: 同じく熱運動に起因する雑音の別称。一般に抵抗を流れる電子の熱雑音を指す。
ナイキスト雑音: Nyquistの名を冠した熱雑音の表現。抵抗の熱雑音を指すことが多いが、意味はジョンソン雑音と同義に用いられることがある。
ジョンソン・ナイキストノイズ: 熱雑音の正式名の別表記。抵抗の熱運動によって生じる雑音を指す。
抵抗雑音: 抵抗（あるいは導体全般）の熱運動に起因する雑音の総称。温度や抵抗値により大きさが決まる。
抵抗ノイズ: 抵抗に由来する雑音の別表現。熱雑音と同義で用いられることが多い。
白色雑音: スペクトル密度が周波数に依存せず一定である雑音の総称。熱雑音は理想的には白色雑音に近い特性を持つことがある。
熱的雑音: 熱現象に由来する雑音。熱雑音と同義で使われることがある表現。
熱噪音: 熱雑音の別表現。日常的には同義で用いられることが多い。
熱ノイズ: 熱に由来するノイズの総称。熱雑音と同義に使われることがある。
熱ゆらぎ雑音: 熱ゆらぎ（温度の揺らぎ）に起因する雑音。熱雑音と重なることが多い表現。
熱ゆらぎノイズ: 熱ゆらぎ由来の雑音を指す別表現。

熱雑音の対義語・反対語

無熱雑音: 熱雑音が全く存在しない状態。温度による雑音成分が排除された、対義語として自然に使える表現です。
ノイズゼロ: 雑音が全くない状態。熱雑音の対義語として最も直感的に使われる表現です。
静寂: 騒音がほとんどない静かな状態。熱雑音を含む騒音成分が消えた様子を比喩的に表現します。
無音: 音が全くない状態。熱雑音の対比として日常語的に使われることがあります。
低雑音状態: 雑音レベルが非常に低い状態。熱雑音以外のノイズも抑えられているニュアンスを含みます。
低温ノイズ: 温度が低いことで生じるノイズが非常に小さい状態を指します。温度依存の雑音が抑制されていることを示す対比表現です。

熱雑音の共起語

ジョンソン・ナイキスト雑音: 熱雑音の正式名称で、抵抗などの導体が熱運動によって生み出すノイズ。温度Tと抵抗R、帯域幅Bに依存し、Vn_rms = sqrt(4 k T R B) で表される。
抵抗ノイズ: 抵抗が熱運動により生み出す雑音。回路全体のノイズの基本成分の一つ。
熱雑音電圧: 抵抗の両端に現れる雑音電圧。ジョンソン・ナイキスト雑音として表現されることが多い。
熱雑音電流: 回路要素を通る熱雑音電流。電気回路のノイズ源の一つ。
白色雑音: 周波数による強度変動がほとんどなく、スペクトル密度が一定の雑音。熱雑音は通常白色雑音として扱われることが多い。
ボルツマン定数: k、約1.38×10^-23 J/K。熱雑音の強さを決める基本定数。
絶対温度: 温度をケルビンで表す尺度。熱雑音の強さは絶対温度に比例して増える。
温度: 熱雑音の大きさに影響する要因。温度が高いほどノイズが大きくなる。
帯域幅: 測定や設計で用いる周波数範囲の幅。帯域幅が大きいほどノイズ電力が増える。
周波数: 雑音の観測域を決める基本量。熱雑音は広い周波数領域で分布する。
ノイズ密度: 単位周波数あたりのノイズの強さ。熱雑音の典型的な表現の一つ。
パワー密度スペクトル: ノイズの周波数ごとの電力密度。熱雑音はこのPSDで説明される。
等価ノイズ: 信号処理でのノイズの等価モデル。熱雑音を含むノイズを電圧・電流源として表す。
低雑音増幅器: 熱雑音を抑えつつ信号を増幅する設計上の重要な部品。ノイズ性能と直結する。
信号対雑音比: 信号の強さと雑音の強さの比。熱雑音が支配的なときSNRは低下する。
電気抵抗: 熱雑音の源となる基本要素。抵抗値Rが雑音電圧に影響する。
式: Vn = sqrt(4 k T R B): 熱雑音電圧の代表的な式。温度T、抵抗R、帯域幅Bに依存する。

熱雑音の関連用語

熱雑音: 電子部品内部の自由電子の熱的な無作為運動により生じる雑音。温度が高いほど大きくなり、周波数に依存せずほぼ一定のパワー密度（白色雑音）として現れます。
ジョンソン・ナイキスト雑音: 抵抗や回路に由来する熱雑音の別名。抵抗Rと温度T、帯域幅Bに依存し、RMS電圧は en = sqrt(4 k T R B) で表されます。
ボルツマン定数: 熱雑音を定量化する理論で使われる自然定数。k = 1.380649×10^-23 J/K。
温度: 熱雑音の大きさを決める主な要因。温度が上がると雑音も大きくなります。
抵抗: 熱雑音は電気的抵抗に依存します。抵抗値Rが大きいほどノイズ電圧も大きくなります。
帯域幅: 測定や回路で関与する周波数範囲。帯域幅Bが広いほどノイズの総量が増えます。
ノイズ密度: 単位周波数あたりのノイズ電力や電圧の密度。白色雑音では周波数に依存しません。
ノイズ電圧密度: 周波数1 Hzあたりの電圧ノイズの平方根。単位は V^2/Hz の平方根で表すことも。
ノイズ電流密度: 周波数1 Hzあたりの電流ノイズの平方根。単位は A^2/Hz の平方根で表すことも。
RMSノイズ電圧: 帯域幅Bに対する雑音の実効電圧。RMS値は en = sqrt(4 k T R B) で近似されます。
ノイズフロア: 測定機器が検出できる最低限のノイズレベル。熱雑音が基本的な限界になることが多いです。
SNR（信号対雑音比）: 信号の強さと雑音の強さの比。高いほどクリアな信号になります。
白色雑音: 周波数に関係なく一定のパワー密度を持つ雑音。熱雑音は白色雑音の典型例です。
1/f雑音（フリッカ雑音）: 低周波数域で強くなる雑音。熱雑音とは別の原因で発生します。
アンプのノイズ/ノイズ指数/ノイズフィギュア: 信号増幅器がもたらす追加ノイズの度合いを表す指標。熱雑音を含む入力ノイズを評価します。
入力等価ノイズ: 外部信号源の代わりに見なしたときの、入力端での等価ノイズ量。
量子ノイズ: 極端に低温・高周波領域で支配的になる、量子力学的なノイズ。熱雑音の量子限界として現れます。
抵抗器熱雑音: 最も典型的な熱雑音の例。抵抗器の熱運動に起因します。
ノイズ対策: ノイズを減らすための設計上の工夫。シールド、フィルタ、適切なバンド設計、分離など。
ノイズ密度の単位: ノイズのパワー密度の単位。典型的には V^2/Hz（電圧ノイズ）または A^2/Hz（電流ノイズ）です。