NUEVO GENERADOR DE RUIDO
Emmanuel EscobarApuntes7 de Octubre de 2019
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REVISTA HEWLETT-PACKARD
encima: NUEVO GENERADOR DE RUIDO
RUIDO ALEATORIO GAUSSIANO; página 2
Septiembre 1967
© Copr. 1949-1998 Hewlett-Packard Co.
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Señales de prueba pseudoaleatoria y aleatoria
Utilizando técnicas digitales, esta precisión de baja frecuencia
generador de ruido puede sintetizar repetible, controlable,
patrones de ruido pseudoaleatorio, así como ruido verdaderamente aleatorio.
Por George C. Anderson, Brian W. Finnic y Gordon T. Roberts
Casi todos los sistemas naturales y artificiales
sujeto a perturbaciones aleatorias bajo operación normal
Ating condiciones. En consecuencia, a menudo es apropiado,
y a veces esencial, para probar un sistema con azar
prueba de señales en lugar de con las ondas sinusoidales que son tan
familiar para los ingenieros eléctricos.
Muchas de las áreas de aplicación para pruebas aleatorias.
las señales se encuentran fuera del campo de la ingeniería eléctrica.
Ejemplos son fenómenos biomédicos, vibraciones, aero.
dinámica y sismología. Sin embargo, un número creciente
de problemas eléctricos entran en esta misma categoría.
Por ejemplo, es mucho más apropiado probar un
sistema telefónico multicanal con simulación de ruido aleatorio
ulando cada señal de voz, que usar un número de seno
olas. El problema de comunicarse con el espacio profundo
las sondas es otro tema que puede tratarse adecuadamente
solo mediante técnicas estadísticas.
Desde el punto de vista matemático, hay
Por lo tanto, hay buenas razones para
utilizando ruido como señal de prueba. Todavía,
a pesar del hecho de que adecuado
se han desarrollado teorías,
la introducción de métodos de prueba
basado en estas teorías ha sido
retrasado por la falta de adecuado,
conveniente equipo de prueba.
Jefe entre los muchos factores
responsable de este estado de af
ferias es que los generadores de ruido convencionales emplean 'natu
fuentes de ruido ral 'como tubos de descarga de gas y
diodos de temperatura limitada. Las estadísticas del ruido
las señales producidas por estas fuentes no son muy estables,
bien definido o controlable. El problema es mas severo
a bajas frecuencias de audio y sub-audio, donde mucho
del interés actual en las pruebas de ruido está enfocado.
Para evitar estas deficiencias, el desarrollo de
Se emprendió un nuevo generador de ruido de baja frecuencia.
El resultado de este programa de desarrollo es el instrumento.
se muestra en la Fig. 1. No es una fuente de ruido "natural"; es un
generador de ruido de precisión que sintetiza ruido y
señales de ruido (pseudoaleatorio) por una excavación controlable
proceso ital. Como resultado, las características de su salida
se puede especificar con precisión y variar para adaptarse a la medida
situación de ment.
Esta nueva herramienta de medición realizará todo su potencial
solo después de que la gente lo entienda y comience a ver cómo
pueden usarlo para resolver sus problemas. Esperamos ac
Celerar este proceso describiendo cómo el nuevo ruido
El generador funciona y algunas de las cosas que puede hacer.
Fig. 1. Un instrumento digital de precisión. Modelo 3722A
El generador de ruido sintetiza el ruido repetido pseudoaleatorio
patrones o ruido aleatorio no repelente. Binario
(dos niveles) y Gaussian (múltiples niveles) se generan salidas.
Amplitudes y anchos de banda de salidas y longitudes de
Los patrones pseudoaleatorios son variables.
© Copr. 1949-1998 Hewlett-Packard Co.
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Especificando ruido
¿Cómo se puede especificar el ruido?
Las señales deterministas simples pueden ser completamente específicas
Fied por un pequeño número de parámetros. Por ejemplo, dc
se especifica con solo un parámetro. Una función de paso es
especificado por dos parámetros: amplitud y tiempo. Y
una onda sinusoidal se especifica mediante tres parámetros: amplitud,
frecuencia y fase.
Las señales aleatorias, por otro lado, no pueden ser completamente
especificado por un número finito de parámetros. Pero todavía
Necesitamos alguna forma de describirlos, así que recurrimos a statis
descripciones ticas que nos dicen sobre el promedio be
comportamiento de las señales.
La estadística más simple de una señal de ruido es su media
valor cuadrado o, equivalentemente, su valor eficaz. Este param
eter es bastante fácil de medir, siempre que tengamos un
instrumento con una verdadera respuesta de ley cuadrática. También tenemos
para llevar a cabo el proceso de promedio durante un tiempo suficiente
tiempo para reducir la varianza estadística de los resultados a
Un valor aceptablemente pequeño.
Espectro de densidad de potencia
Otra descripción estadística de una señal aleatoria que
No es difícil de medir es su espectro de densidad de potencia.
Esto nos dice cómo el poder de ruido contribuido por separado
componentes de frecuencia de la señal se distribuyen en
El espectro de frecuencia. Debería tener unidades de vatios
por unidad de ancho de banda, pero es una práctica común en ruido
teoría a considerar (amplitud) - como la unidad de poder. por
señales eléctricas, esto da el espectro de densidad de potencia
unidades de V2 / Hz.
Un espectro de densidad de potencia se muestra en la Fig. 2. El
El área total bajo esta curva da la potencia total con
atrapado en la señal. El poder aportado por todos los fre
Los componentes de la frecuencia en cualquier banda, digamos de f a f2, son
igual al área bajo la curva de densidad de potencia entre
fy f2 (área sombreada en la Fig. 2). Espectros de densidad de potencia
puede medirse experimentalmente con una banda estrecha,
analizador de onda de ancho de banda constante seguido de un verdadero
Medidor de ley cuadrada con un largo tiempo promedio.
* Esta inconsistencia en las unidades de poder es inaceptable para algunos ingenieros; ellos
reconcilie la dificultad asumiendo una resistencia de carga de un ohmio.
Pantallas del osciloscopio modelo 180A (abajo)
una porción del gen de patrón de ruido gaussiano pseudoaleatorio
eliminado por el generador de ruido modelo 3722A (centro). Parte superior
El instrumento es una unidad de visualización del nuevo modelo HP 5400A
Analizador multicanal, que se describirá en un
Edición futura del Hewlett-Packard Journal. Aquí el
El analizador muestra la función de densidad de probabilidad de
salida gaussiana del generador de ruido.
FRECUENCIA (Hz)
Fig. 2. Espectro típico de densidad de potencia para un sig aleatorio
nal. El área total bajo la curva es el valor medio cuadrado de la señal,
generalmente se habla de "poder" en la teoría del ruido. Area sombreada
es la potencia en la banda de frecuencia f, a f :.
Es importante notar que la especificación de densidad de potencia
trum no es lo mismo que el espectro de potencia. El primero
tiene unidades de V - '/ Hz. Este último es solo el cuadrado de la
espectro de amplitud y tiene unidades de V-. El poder
espectro se utiliza para describir señales que tienen un finito
Número de componentes de frecuencia discreta. El ampli
tude o (amplitud) 2 de cada componente se pueden representar
sentado por una línea de la longitud adecuada en el gráfico. Pero
cuando la señal es una forma de onda aleatoria compleja, el
El espectro de potencia debe tener un número infinito de líneas,
todo de amplitud cero. Por lo tanto, el espectro de potencia se reduce
a cero para una señal aleatoria. El espectro de densidad de potencia,
Sin embargo, no desaparece.
Ruido que contiene cantidades iguales de todas las frecuencias.
se llama ruido "blanco", por analogía con la luz blanca. Blanco
el ruido tiene un espectro de densidad de potencia que es simplemente un
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