Telecomunicaciones

Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escuela de Ingeniería Electrónica Departamento de Electrónica

ELECTRÓNICA III

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS FRECUENCIAL Y AL RUIDO ELÉCTRICO
Federico Miyara Luis A. Lahoz

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Tercera Edición - Año 2003
Riobamba 245 bis 2000 Rosario Argentina http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3 TEL 0341 4808543 FAX0341 4802654

Datos de publicación: Primera edición: 1982 Segunda edición: 1987 Tercera edición corregida y ampliada Primera edición digital Marzo de 2003 http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/ruido-t.pdf

CONTENIDO 1. Introducción al análisis frecuencial
1.1. Serie de Fourier 1.2. Espectro discreto de frecuencias 1.3. Relación entre el espectro de la entrada y el de la salida de un sistemalineal 1.4. Contenido de potencia de una onda periódica 1.5. Potencia en régimen permanente 1.6. Espectro de potencia 1.7. Contenido de potencia y energía en un rango de frecuencias 1.8. Función de potencia acumulada. 1.9. Espectro de densidad de potencia 1.10. Integral de Fourier 1.11. Densidad espectral 1.12. Relación entre el espectro de la entrada y el de la salida de un sistema lineal 1.13.Contenido de energía y densidad de energía de una onda no periódica. 1.14. Energía en una banda de frecuencias. 1.15. Relación entre las densidades de energía de la entrada y la salida de un sistema lineal 1.16. El teorema de convolución 1.17. Espectro de densidad de potencia media 1.18. Funciones aleatorias 1.19. Funciones de correlación 1.20. Correlación y convolución 1.21. Correlación y densidadde potencia media 1.22. Distribución estadística de las amplitudes de una señal

2. Introducción al estudio del ruido
2.1. Ruido 2.2. Clasificación de las fuentes de ruido 2.3. Ruido térmico 2.4. Circuitos con resistencias ruidosas 2.5. Ruido de emisión 2.6. Ruido 1/f 2.7. Ruido de ráfaga o de fritura 2.8. Ancho de banda equivalente de ruido 2.9. Algunas definiciones sobre potencia 2.9.1.Potencia disponible 2.9.2. Potencia disponible de ruido 2.9.3. Ganancia de potencia disponible 2.10. Factor de ruido y figura de ruido 2.10.1. Factor de ruido 2.10.2. Figura de ruido 2.10.3. Figura de ruido puntual y promedio 2.10.4. Relación señal/ruido 2.10.5. Figura de ruido de un transistor 2.10.6. Factor de ruido en amplificadores en cascada 2.10.7. Medición del factor de ruido 2.10.8. Resumen delas características del factor de ruido 2.11. Modelo de ruido con fuente de tensión y de corriente a la entrada 2.12. Ruido de banda ancha 2.13. Temperatura de ruido

1. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS FRECUENCIAL 1.1. Serie de Fourier Toda función periódica de una clase bastante amplia de funciones (que contiene a las funciones que describen fenómenos físicos) se puede representar mediante unasuperposición de senoides cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia de dicha función. Esta representación se conoce como desarrollo en serie de Fourier. Si g(t) es periódica, su período es el menor número positivo T tal que para todo t sea g(t + T) = g(t). Definimos la frecuencia angular ω como ω = Entonces ao g (t ) = 2 donde an = 2 T /2 g (t ) cos nωt dt , T −T / 2 + 2π = 2πf . T (2)(1)

n =1

∑ (a

∞

n

cos nωt + bn sen nωt ) ,

(3a)

∫

n = 0, 1, ... (3b) n = 1, 2, ...

bn =

2 g (t ) sen nωt dt , T −T / 2

∫

T /2

Transformando ligeramente la serie de Fourier (3a) pueden obtenerse formas alternativas que facilitan su interpretación o su manejo. Por medio de identidades trigonométricas se llega a la expresión: g (t ) = co donde co cn ϕn = = a 2 an 2 + bn 2 n = 1, 2, ... n = 1, 2, ... (4b) +

∑c
n =1

∞

n

cos (nωt + ϕ n )

(4a)

b = − arctg n an

1

Esta forma pone en evidencia la descomposición en armónicas con su correspondiente amplitud y fase. La forma siguiente, obtenida mediante la fórmula de Euler, es la más útil para el análisis frecuencial, por la simplicidad de su manejo: g (t ) = donde Cn = 1 T /2 g (t ) e...