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对测量的基本限制是源电阻中的约翰逊噪声。在任何电阻中，热能都会产生带电粒子的运动。这种电荷的运动产生了噪声，通常称为约翰逊噪声或热噪声。

带电粒子运动的功率为：

P = 4kTB

其中：k = 波尔兹曼常数（1.38×10^-23 J/K）

　　 T = 绝对温度，单位为K

　　 B = 噪声带宽，单位为Hz

金属导体接近此理论的噪声极限，而其它材料产生的噪声则更高一些。电阻器（R）上产生的约翰逊噪声电压（E）为：

而电阻器（R）上产生的约翰逊噪声电流（I）为：

统计分析表明，在99%以上的时间内噪声的峰-峰值都在5倍的噪声的有效值范围内。所以通常将有效值噪声电平乘以5变成峰-峰值噪声。在室温下（300K），上述公式变为：

所有真实的电压源和电流源都具有内阻，所以它们都表现出约翰逊噪声。图2-52示出在室温下，对于不同的带宽（或上升时间），约翰逊噪声电压与源电阻的关系。

对于电流测量来说，图2-53示出在不同带宽下，不同电阻产生的电流噪声。注意，当电阻增加时，电流噪声减小，而电压噪声增大。

约翰逊噪声给出了可以达到的电压或电流测量分辨率的理论极限值。上述公式给出了降低约翰逊噪声的几种方法，即可以减小带宽、降低源的温度或者降低源电阻 。