En este informe distinguimos entre los distintos tipos de ruidos, es decir, de las señales contaminadas. Estos pueden deberse a causas internas, un circuito, o externas, el sol, las estrellas, o lo que es lo mismo, causas naturales. Además, atenderemos a conceptos tan determinantes como el de temperatura, ya que a mayor graduación de ésta, mayor será el ruido que se produzca.
Toda señal llega contaminada por otras señales. Si esta contaminación ,el ruido, es comparable a la señal, la señal deseable se pierde. Tenemos que cuantificar el ruido, tendremos que analizar la señal y el ruido en todo elemento electrónico.
El ruido se define como todo aquel conjunto de señales que se superponen a la señal deseada y la degradan. Este conjunto de señales tiene que producirse por causas naturales, porque si las causas son artificiales, como por ejemplo otro transmisor, estaríamos hablando de interferencias, no de ruido propiamente dicho.
Las causas naturales pueden ser debidas a causas externas e internas de propio elemento de comunicaciones. Un claro ejemplo de causa externa es el cosmos, las estrellas, el sol, etc. Hasta niveles bajos de energía radiados pueden ser críticos si el nivel de señal útil es bajo.
Un ejemplo de causa interna son los propios circuitos internos, ya que generan ruido. El más común es el ruido térmico. Este tipo de ruido se debe a los movimientos aleatorios de cargas eléctricas en los medios conductores y semiconductores. Siempre están presentes porque la causa principal de estos movimientos erráticos es la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura mayor va a ser el ruido.
Tipos de ruido
Haremos una distinción de los tipos de señales de ruido que hay en función de la evolución temporal.
- Ruido continuo: la amplitud de la señal, aunque no sea constante siempre mantiene unos valores que no llegan nunca a ser cero o muy cercanos al cero. Por decirlo de alguna forma, la señal no tiene un valor constante, pero si lo es su valor medio, o valor r.m.s.
- Ruido intermitente: Cuando en el caso anterior se producen ciertas detenciones en el nivel de señal.
- Ruido impulsivo: Se produce cuando la señal presenta duraciones muy breves, con grandes espacios de tiempo sin señal. Hasta puede llegar a presentar una cierta periodicidad.
Ruidos en el amplificador
El ruido generado por los componentes pasivos y activos de un amplificador serán en definitiva los limitadores de la capacidad de amplificar un nivel mínimo de señal, ya que una señal que esté por debajo del nivel de ruido propio del amplificador, será imposible de ser discriminada de la de ruido, quedando enmascarada por ésta. Este límite de ruido fijará un umbral para el amplificador, a tener en cuenta especialmente para el manejo de señales de muy bajo nivel, y la relación de señal/ruido permisible dependerá de la aplicación.
Para un análisis detallado del ruido total generado por el amplificador se deberá hacer una análisis del ruido de cada uno de los componentes para luego establecer el ruido global.
El ruido en el amplificador se puede caracterizar por el fenómeno físico al cual está ligado, por lo cual se puede tipificar de la siguiente manera:
- Ruido térmico
- Shot noise
- Flicker noise
- Popcorn noise
- Ruido de avalancha
Ruido térmico
El ruido térmico es causado por la agitación térmica de los portadores en un conductor o un semiconductor, por lo tanto es aplicable a electrones y huecos, y estará presente en todo componente pasivo que ofrezca una resistencia al paso de la corriente.
Ruido de impacto
El ruido de impacto es un ruido inherente a las junturas semiconductoras, donde el mecanismo que produce dicho ruido está asociado a las cargas que cruzan la barrera de potencial de la juntura. Este ruido de impacto se produce por el cambio de energía cinética de las cargas en el momento de la recombinación, o sea el cambio de velocidad de movimiento de la carga eléctrica conlleva la radiación de un campo eléctrico, y que por el mecanismo de recombinación, es puramente aleatorio.
Noise
El ruido de flicker también se conoce como ruido 1/f por tener una característica de amplitud que es inversa a la frecuencia y deja de tener influencia por encima de los 1000 Hz para los transistores, no así en otras aplicaciones, como en el caso del láser.
Popcorn noise
Este tipo de ruido está originado por las imperfecciones del material semiconductor y a los implantes de iones pesados en el dopaje. También se le conoce como ruido de fritura y sus ruidos tienen una presencia aleatoria con frecuencias muy bajas.
Ruido de avalancha
Este ruido es particular de las junturas inversamente polarizadas, donde el campo eléctrico puede alcanzar valores del orden de 105 V/cm, por lo que se obtiene una corriente derivada de la ruptura de los enlaces que produce un ruido eléctrico de una magnitud considerable.