El documento describe diferentes tipos de ruido que afectan a los sistemas electrónicos, incluyendo ruido interno, externo, blanco, rosa e impulsivo. Explica que el ruido interno se genera dentro de los dispositivos debido a fenómenos físicos, mientras que el ruido externo proviene de fuentes externas. También describe técnicas para medir y reducir el ruido, como el filtrado, promediado y blindajes. Finalmente, analiza el ruido en amplificadores operacionales y cómo

1. MAURICIO ALVAREZ HEREDIA
SERGIO ANDRES CALDERON

2. • El ruido un proceso estocástico: sucesión de variables aleatorias que
evolucionan en función de otra variable (tiempo). Cada una de las variables
aleatorias 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. Ruido interno o inherente: Ruido externo o interferencias:
-Generado internamente en los -Señales que se acoplan a los
dispositivos electrónicos debido a sistemas electrónicos generadas por
los diferentes fenómenos físicos otros sistemas naturales (tormentas,
que tienen lugar en ellos. etc.) o construidos por el hombre
(motores, instrumentación, etc.)
-Determinante en aplicaciones en
las que la información es de -Caracterizado por las señales del
amplitud reducida y/o elevado sistema que las genera y por el
ancho de banda. método de acoplo.
- Es de naturaleza aleatoria. -Debe considerarse en todas las
aplicaciones electrónicas.
-Puede ser periódico, intermitente o
aleatorio.

4. Ruido externo o interferencias:
- Se puede reducir utilizando blindajes
electrostáticos y/o magnéticos (según
campo
predominante). No se degradan las
prestaciones del sistema.
- También se reduce utilizando las
técnicas 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. 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. 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. Ruidos de tipo impulsivo:
Su valor o potencia media no describe su nivel, y es mucho más
adecuado utilizar valores pico- a-pico, que permiten predecir si el
ruido puede producir un fallo por superar
los umbrales lógicos.

8. Los instrumentos habituales para la medicíon de los ruidos de una
señal son:
Valor rms del ruido: Valor medio de Vabs:

9. En los circuitos integrados es frecuente que se presente
mezclados ruido blanco y ruido rosa. El ruido rosa domina a
baja frecuencia (por debajo de una frecuencia de corte fase) y
el ruido blanco es el residual a alta frecuencia.
La densidad espectral de potencia es:
Integrando esta densidad, se puede expresar
el valor rms de ruido:

10. Ruido Térmico o ruido Johnson:
Es un ruido que está presente en toda resistencia y que es
causado por la agitación térmica de los electrones (o huecos en
el caso de semiconductores).
El espectro de la señal de ruido térmico es de tipo blanco, y
tiene una densidad de potencia de valor:

11. Ruido de disparo (Shot noise):
Es el ruido que se genera cuando una intensidad atraviesa una
barrera de potencial, y es consecuencia de la naturaleza
discreta de las cargas. La corriente de base de los transistores
BJT presenta este tipo de ruido.
El espectro del ruido de disparo es de tipo blanco, y su densidad
de potencia es uniforme para todas las frecuencias y de valor:
El valor rms de ruido
para una anchura de
banda de medida BW:

12. Ruido de fluctuación (Flicker Noise):
Esta presente en todos los dispositivos activos y pasivos, aunque
su origen depende del tipo de dispositivo. Es un ruido de tipo
rosa (1/f) y que se caracteriza por ser función de la intensidad
que 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. Se puede hacer utilizando:
- Una fuente de ruido de tensión
- Dos fuentes de ruido de intensidad
Las dos fuentes de intensidad son de
características similares, pero no
están correlacionadas
Se estudia el circuito básico de
amplificador inversor y no inversor, en
el que las fuentes de señal se han
cortocircuitado a tierra.

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 con
entrada cortocircuitada y el generador de corriente in , corriente eficaz
de ruido a circuito abierto (un modelo más preciso implica colocar un
generador de corriente de ruido en cada entrada).

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. Esta ecuación, establece que para reducir el ruido en un circuito basado
en 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 sea
posible, y con ello reducir el ruido generado por las fuentes de intensidad.
-Limitar la anchura de banda equivalente de ruido al valor mínimo que
sea posible.

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 se
obtiene la razón
señal-ruido SNR a la
entrada del
amplificador:

18. Medida de las características de ruido de entrada de un
amplificador operacional:
Introduciendo valores suficientemente bajos de Rn y Rp, el
ruido dominante es el debido a la fuente de ruido de
tensión:

19. Medida de las características de ruido de entrada de un
amplificador operacional:
Introduciendo valores suficientemente
altos de Rn y Rp, el ruido dominante es
el debido a la fuente de ruido de
intensidad:

20. INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA I
MAURICIO ALVAREZ HEREDIA
SERGIO ANDRES CALDERON