Ruido

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Ruido

  1. 1. MAURICIO ALVAREZ HEREDIASERGIO ANDRES CALDERON
  2. 2. • El ruido un proceso estocástico: sucesión de variables aleatorias queevolucionan en función de otra variable (tiempo). Cada una de las variablesaleatorias del proceso tiene su propia función de distribución de probabilidad y,entre ellas, pueden estar correlacionadas o no. Ruido interno o inherente: Ruido externo o interferencias: Se genera en los dispositivos Se genera en un punto del sistema electrónicos como como consecuencia de acoplamiento consecuencia de su eléctrico o magnético con otro punto naturaleza física . del propio sistema, o con otros Es de naturaleza aleatoria. sistemas. Puede ser periódico, intermitente, o aleatorio.
  3. 3. Ruido interno o inherente: Ruido externo o interferencias:-Generado internamente en los -Señales que se acoplan a losdispositivos electrónicos debido a sistemas electrónicos generadas porlos diferentes fenómenos físicos otros sistemas naturales (tormentas,que tienen lugar en ellos. etc.) o construidos por el hombre (motores, instrumentación, etc.)-Determinante en aplicaciones enlas que la información es de -Caracterizado por las señales delamplitud reducida y/o elevado sistema que las genera y por elancho de banda. método de acoplo.- Es de naturaleza aleatoria. -Debe considerarse en todas las aplicaciones electrónicas. -Puede ser periódico, intermitente o aleatorio.
  4. 4. Ruido externo o interferencias:- Se puede reducir utilizando blindajeselectrostáticos y/o magnéticos (segúncampopredominante). No se degradan lasprestaciones del sistema.- También se reduce utilizando lastécnicas de diseño adecuadas. • Ruido interno o intrínseco: -La forma de reducirlo es mediante métodos de filtrado y promediado de señal. Estas técnicas pueden afectar a las prestaciones del sistema (ancho de banda). -Realizar diseños cuidadosos desde el punto de vista de ruido y emplear elementos de bajo ruido.
  5. 5. Ruido Blanco: Si en(t) (o in(t)) es la forma de onda de una tensión (o intensidad) correspondiente a una señal de ruido, el valor cuadrático medio (rms) En (o In)del ruido, se define como Valor cuadrático medio Potencia media Disipada
  6. 6. Ruido Rosa: Una señal o un proceso con un espectro de frecuencias tal que su densidad espectral de potencia es proporcional al recíproco de su frecuencia. Su contenido de energía por frecuencia disminuye en 3 dB por octava.
  7. 7. Ruidos de tipo impulsivo:Su valor o potencia media no describe su nivel, y es mucho másadecuado utilizar valores pico- a-pico, que permiten predecir si elruido puede producir un fallo por superarlos umbrales lógicos.
  8. 8. Los instrumentos habituales para la medicíon de los ruidos de unaseñal son:Valor rms del ruido: Valor medio de Vabs:
  9. 9. En los circuitos integrados es frecuente que se presentemezclados ruido blanco y ruido rosa. El ruido rosa domina abaja frecuencia (por debajo de una frecuencia de corte fase) yel ruido blanco es el residual a alta frecuencia.La densidad espectral de potencia es:Integrando esta densidad, se puede expresarel valor rms de ruido:
  10. 10. Ruido Térmico o ruido Johnson:Es un ruido que está presente en toda resistencia y que escausado por la agitación térmica de los electrones (o huecos enel caso de semiconductores).El espectro de la señal de ruido térmico es de tipo blanco, ytiene una densidad de potencia de valor:
  11. 11. Ruido de disparo (Shot noise):Es el ruido que se genera cuando una intensidad atraviesa unabarrera de potencial, y es consecuencia de la naturalezadiscreta de las cargas. La corriente de base de los transistoresBJT presenta este tipo de ruido.El espectro del ruido de disparo es de tipo blanco, y su densidadde potencia es uniforme para todas las frecuencias y de valor:El valor rms de ruidopara una anchura debanda de medida BW:
  12. 12. Ruido de fluctuación (Flicker Noise):Esta presente en todos los dispositivos activos y pasivos, aunquesu origen depende del tipo de dispositivo. Es un ruido de tiporosa (1/f) y que se caracteriza por ser función de la intensidadque atraviesa el dispositivo: Causas del ruido de Flicker son: Esta relacionado con los estados de energía atípica que se crean en la interfase entre el silicio y el óxido, los cuales juegan el papel de trampas para las cargas. Esta relacionado con la captura y liberación de electrones y huecos en las trampas de recombinación del semiconductor.
  13. 13. Se puede hacer utilizando:- Una fuente de ruido de tensión- Dos fuentes de ruido de intensidadLas dos fuentes de intensidad son decaracterísticas similares, pero noestán correlacionadasSe estudia el circuito básico deamplificador inversor y no inversor, enel que las fuentes de señal se hancortocircuitado a tierra.
  14. 14. El ruido propio de un amplificador operacional puede especificarse en términos de un generador de tensión de valor eficaz en y un generador de corriente de valor eficaz in , que adicionados a un A.O. sin ruido como se muestra en la Figura siguiente, permiten reproducir del comportamiento de un A.O. respecto a su ruido propio.El generador en, se denomina tensión eficaz de ruido a la entrada conentrada cortocircuitada y el generador de corriente in , corriente eficazde ruido a circuito abierto (un modelo más preciso implica colocar ungenerador de corriente de ruido en cada entrada).
  15. 15. Valor rms de ruido en la salida: Para su cálculo se consideran:El valor rms total de ruido en la salida, se obtiene integrando: en el rango comprendido entre fL e ∞, siendo fl la inversa del tiempo T de observación del ruido.
  16. 16. Esta ecuación, establece que para reducir el ruido en un circuito basadoen amplificador operacional, se debe:-Seleccionar un amplificador con los mínimos valores de enw ,inw , fce y fci.-Establecer los valores de las resistencias Rn y Rp tan pequeñas como seaposible, y con ello reducir el ruido generado por las fuentes de intensidad.-Limitar la anchura de banda equivalente de ruido al valor mínimo quesea posible.
  17. 17. Razón señal-ruido: Calculado el valor rms de ruido en la salida Eno se calcula el valor rms correspondiente al punto de entrada de la señal Eni, dividiendo por la ganancia de señal A del amplificador:De este valor seobtiene la razónseñal-ruido SNR a laentrada delamplificador:
  18. 18. Medida de las características de ruido de entrada de unamplificador operacional: Introduciendo valores suficientemente bajos de Rn y Rp, el ruido dominante es el debido a la fuente de ruido de tensión:
  19. 19. Medida de las características de ruido de entrada de unamplificador operacional:Introduciendo valores suficientementealtos de Rn y Rp, el ruido dominante esel debido a la fuente de ruido deintensidad:
  20. 20. INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA I MAURICIO ALVAREZ HEREDIA SERGIO ANDRES CALDERON

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