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Como se genera el Ruido

¿Qúe es el ruido?

Ruido: una palabra que a menudo es temida por los diseñadores de sistemas eléctricos sensibles. Cuando se genera ruido y se envía a través de un sistema a propósito y de forma controlada, puede ayudar a los diseñadores a comprender y medir mejor los efectos de interferencia del mundo real. Aquí es donde entran los generadores de ruido, que son dispositivos que generan cantidades conocidas de ruido. Además, un modelo de ruido básico y generalmente aceptado es conocido como ruido blanco gaussiano aditivo (AWGN), que imita varios procesos aleatorios que se observan en la naturaleza. Un canal AWGN agrega ruido blanco generado aleatoriamente en un sistema sobre una distribución normal.

Una vez conocido que ese ruido se puede usar como ayuda en el diseño inalámbrico, nos planteamos: ¿cómo se genera el ruido?

Primero, se usa un diodo, un diodo Zener para ser más exactos, en un circuito con polarización inversa. En algunos aspectos básicos, un diodo se define como un dispositivo o componente semiconductor que esencialmente actúa como un interruptor de corriente unidireccional. Como es un material semiconductor, los diodos pueden conducir u oponerse al flujo de corriente. En otras palabras, los diodos pueden permitir el flujo de corriente fácilmente en una dirección, pero restringe severamente el flujo de corriente en la otra dirección. En el caso donde los diodos permiten que la corriente fluya, lo que se conoce como circuito polarizado hacia adelante. Por otra parte, cuando un diodo impide que la corriente fluya, se lo refiere a un circuito polarizado en sentido inverso.

Sin embargo, el ruido AWGN se genera utilizando un diodo Zener. Cuando está en modo hacia adelante, un Zener actúa como cualquier otro diodo típico, como siempre. Sin embargo, cuando está en polarización inversa, los diodos Zener funcionan casi como un diodo estándar, pero la palabra clave es “casi”. Hay una excepción: el diodo evitará que la corriente fluya, pero solo lo hará hacia arriba a una cierta tensión. Una vez que se ha excedido la tensión de ruptura del diodo Zener, la corriente comenzará a fluir a través del circuito una vez más.

En un diodo p-n con polarización inversa, puede ocurrir un tipo de fallo eléctrica cuando el campo eléctrico permite la tunelización electrónica de electrones de valencia a la banda de conducción de un semiconductor. Esta finalmente conduce a que la corriente inversa aumente repentinamente, conocida como el efecto Zener (debajo de 7 voltios). En este caso, la avería de Zener y el ruido generado son ruidos de disparo. Una avería por encima de ese umbral se conoce como ruido de avalancha, que es más complicado y tiene un espectro de frecuencia plano (es decir, ruido blanco). Es posible utilizar estos diodos que exhiben estos efectos. como generadores de ruido para aplicaciones de prueba.

Los diodos de ruido de Noisecom, por ejemplo, están ordenados por características de rendimiento que mejoran su salida de ruido de banda ancha y respuesta espectral plana, todo lo cual ofrece un ruido blanco Gaussiano aditivo (AWGN) simétrico, y potencia de salida plana en función de la frecuencia. Al final, los diodos de ruido son los bloques de construcción fundamentales para sistemas de ruido analógico. Con estos conocimientos, los sistemas se preparan mejor para manejar algunas señales de ruido que se dirigen hacia ellos.

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