1-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

TABLA DE CONTENIDO Fuentes de ruido en circuitos electrónicos .................................................................................... 2

• Ruido correlacionado......................................................................................................................... 2

Ruido no correlacionado ......................................................................................................................... 3

• Ruido externo ........................................................................................................................................ 3

• Ruido interno ......................................................................................................................................... 3

Ruido externo ............................................................................................................................................... 3

• Ruido atmosférico. .............................................................................................................................. 3

• Ruido de origen humano. ................................................................................................................. 3

Ruido interno ................................................................................................................................................ 3

• Ruido de tránsito ................................................................................................................................. 4

• Ruido térmico. ....................................................................................................................................... 4

Ejemplo 1.6 ................................................................................................................................................ 4

Tensión de Ruido. ....................................................................................................................................... 5

Ejemplo 1.7 ................................................................................................................................................ 5

Ejemplo 1.8 ................................................................................................................................................ 6

Ruido correlacionado ............................................................................................................................... 6

Distorsión armónica .............................................................................................................................. 6

Ejemplo 1.9 ................................................................................................................................................ 7

Relación de potencia de señal - ruido. .............................................................................................. 7

Ejemplo 1.11 .............................................................................................................................................. 8

Ejemplo 1.12 .............................................................................................................................................. 8

2-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

FUENTES DE RUIDO EN CIRCUITOS ELECTRÓNICOS El ruido eléctrico puede definirse como cualquier tipo de energía eléctrica no deseada presente en

la banda de paso de la señal de información. Es una señal o un conjunto de señales indeseables de

origen aleatorio que se suman a la señal de información y que puede ocasionar ciertos problemas en

la comunicación, como que la señal recibida pierda calidad o incluso deje de ser recibida

correctamente.

Existen actualmente diferentes fuentes de ruido que afectan a los circuitos electrónicos de

comunicación, pudiendo clasificarse atendiendo a diferentes criterios.

En una primera aproximación, podríamos clasificar el ruido atendiendo a si existe una relación entre

la señal en viada y el propio ruido, pudiendo distinguir entonces entre:

• RUIDO CORRELACIONADO. Existe una cierta relación entre la señal y la fuente de ruido. Es un

ruido que únicamente puede manifestarse en presencia de la señal.

• NO CORRELACIONADO. Es un ruido que puede estar presente en el sistema de comunicación

independientemente de que haya o no señal. Dentro de cada tipo existen, a su vez, varias sub

categorías, como se muestra en el esquema de la Figura 1.43.

3-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

RUIDO NO CORRELACIONADO El ruido no correlacionado es aquel que puede existir en el sistema de comunicación

independientemente de que esté presente o no la señal; pudiendo clasificarse, a su vez, en dos tipos:

• RUIDO EXTERNO. Es aquel cuyo origen está fuera del medio, circuito o dispositivo de tratamiento

de la señal en el sistema de comunicaciones.

• RUIDO INTERNO. Tiene su origen en el propio medio, dispositivo o circuito de tratamiento de la

señal.

RUIDO EXTERNO El ruido externo, cuya fuente de origen se encuentra fuera de los elementos que conforman el

tratamiento de la información, puede clasificarse a su vez en tres tipos, en función de la causa que lo

genera, y son:

• RUIDO ATMOSFÉRICO.

También conocido como electricidad estática. Es una fuente de ruido que se debe a las

perturbaciones eléctricas que se producen de forma natural en la atmósfera terrestre (tal es el caso

de las tormentas eléctricas, por ejemplo), siendo frecuente que se manifieste en forma de impulsos

que distribuyen energía en un amplio rango de frecuencias. Es un ruido que se caracteriza porque su

magnitud es inversamente proporcional a la frecuencia, por lo que su influencia en los sistemas de

comunicaciones se considera insignificante a frecuencias superiores a los 30 Mhz.

• RUIDO DE ORIGEN HUMANO. Al ruido de origen humano se le conoce también como «ruido industrial», al deberse

principalmente a la actividad industrial del ser humano, teniendo su origen en las chispas» que se

producen en infinidad de automatismos como los motores eléctricos, variadores de velocidad,

contactores, relés, conmutadores, generadores, lámparas, etcétera, e incluso en las que se producen

en la ignición de los motores de explosión de los vehículos o al encender y apagar la luz de nuestro

hogar. Es un ruido que comparte el espacio por el que se propaga con las ondas de radio y abarca

un elevado número de frecuencias.

RUIDO INTERNO Cuando se generan interferencias eléctricas en el interior de un dispositivo o circuito eléctrico

decimos que estamos en presencia de un ruido interno. Se distinguen a su vez tres tipos:

• RUIDO DE DISPARO. Es un tipo de ruido descubierto y descrito matemáticamente por W. Schottky

en 1918. Es un ruido presente en componentes electrónicos como los diodos, transistores, etcétera,

y es debido a la llegada aleatoria de los electrones y huecos a la salida de estos dispositivos, como

consecuencia de que no se mueven en un

flujo continuo y estable, ya que la distancia

que recorren varía de manera aleatoria. Es,

por tanto, un ruido que varía de forma

aleatoria y que se superpone a la señal

presente en el dispositivo o circuito.

4-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

• RUIDO DE TRÁNSITO. Cuando se producen variaciones en la corriente de electrones y huecos que

viajan a través de ciertos dispositivos, como podría ser desde la entrada del emisor de un transistor

bipolar al colector del mismo, esto produce una serie de variaciones aleatorias e irregulares.

• RUIDO TÉRMICO. El ruido térmico se debe a la agitación térmica de los electrones que forman la

materia, estando presente en todos los medios, circuitos y dispositivos. Es un ruido aleatorio,

continuo, aditivo y predecible. También se le conoce como ruido blanco, ya que tiene la propiedad

de que su densidad de potencia, definida como la potencia del ruido por unidad de ancho de banda,

se mantiene constante a lo largo de todo el espectro de frecuencias.

Podemos expresar como la cantidad de ruido térmico presente en un ancho de banda de 1 Hz en

cualquier circuito o conductor como:

* Donde No, es la densidad de potencia de ruido, expresado en vatios por unidad de frecuencia,

* El ruido térmico presente en un ancho de banda B sería:

Podemos observar que la potencia del ruido térmico es, efectivamente, proporcional al ancho de

banda y la temperatura.

* La tensión promedio , debido a la potencia de ruido, sobre una carga resistiva es 0 V cd.

* La tensión eficaz de CA, sobre una carga resistiva es distinta de 0V.

La potencia de ruido, expresada en dBm (decibeles referidos a 1 mW), es una función logarítmica,

igual a :

(1.25)

* Cuando se alcanza el cero absoluto ( 0 ºK o -273 ºC ) no hay movimiento molecular aleatorio, y la

potencia de ruido blanco es igual a 0 W.

EJEMPLO 1.6

Convertir los siguientes valores de potencia absoluta en dBm: 0,002W ; 0,0001W; 10 mW; 0,001 W.

Solución: Los valores absolutos de potencia se convierten a unidades de dBm, con la ecuación, 1.25

5-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

TENSIÓN DE RUIDO. La fig. 1-31 muestra el circuito equivalente de una fuente de ruido, donde su resistencia interna RI,

está en serie con la tensión rms de ruido VN. En su máxima transferencia de potencia de ruido, se

iguala la resistencia de carga R ,con la RI. La caída de tensión de ruido sobre R es igual a la mitad

de la tensión de la fuente, VR = VN / 2, La potencia de ruido N, que se genera en R , es igual a

K.T.B, por lo tanto VN es igual:

EJEMPLO 1.7

Para un dispositivo que funciona a la temperatura de 17 ºC, con ancho de banda de 10 kHz,

calcular:

a) La potencia de ruido térmico, en W y en dBm.

b) La tensión rms del ruido, para una resistencia interna de 100 ohm, y resistencia de carga de

100 ohm.

6-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

EJEMPLO 1.8

RUIDO CORRELACIONADO El ruido correlacionado no puede existir en un dispositivo o circuito a menos que haya una señal de

entrada, al estar directamente relacionado con la presencia de esta. Se debe fundamentalmente a las

no linealidades presentes en diversos circuitos electrónicos, especialmente en los amplificadores de

señal. Las no linealidades en los

circuitos de amplificación pueden causar

dos fenómenos principalmente: la

distorsión armónica y la distorsión de

intermodulación.

DISTORSIÓN ARMÓNICA

La distorsión armónica consiste en la aparición de armónicos no deseados de una señal. Los

armónicos son múltiplos enteros de la señal de entrada original. Aparecen tras el proceso de

amplificación de la señal, debido a las no linealidades. La señal de información deseada es lo que se

denomina el primer armónico o frecuencia fundamental Si multiplicamos la frecuencia de la señal

original por dos, obtendremos el

segundo armónico, por tres, el tercer

armónico, y así sucesivamente.

7-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

Para poder evaluar el nivel de distorsión armónica que introduce un componente o circuito

electrónico, se define el término distorsión armónica total o THD, que no es más que una relación

entre las amplitudes de los armónicos superiores (los más significativos) de la señal y la amplitud de

la frecuencia fundamental. Se expresar como:

EJEMPLO 1.9

RELACIÓN DE POTENCIA DE SEÑAL - RUIDO. La relación de potencia de señal - ruido, S/N, es el cociente de la potencia de la señal y la potencia

del ruido.

Relación señal ruido , en función logarítmica:

8-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

EJEMPLO 1.11

EJEMPLO 1.12

9-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020

10-10 rev 1.00

TELECOMUNICACIONES EETP 485 - 502

APUNTE RUIDO AÑO 2020