Ruído branco e ruído rosa são utilizados como sinais de teste para diversos tipos de equipamentos. Sistemas de telecomunicações, equipamentos de áudio, linhas de transmissão, sistemas de som podem ser testados usando esse tipo de sinais. Em alguns casos, a injeção de ruído num sistema é importante para se obter maior inelegibilidade dos sinais de voz transmitidos. Neste artigo ensinamos como montar um simples gerador de ruído branco e rosa usando um diodo como fonte geradora.
O ruído branco caracteriza-se por ter uma intensidade média constante ao longo de seu espectro. Em outras palavras, os sinais se distribuem aleatoriamente no espectro, com intensidade constante. A figura 1 mostra o espectro de um ruído branco.
O ruído rosa, por outro, se caracteriza por ter uma amplitude decrescente com a frequência num determinado intervalo do espectro, conforme mostra a figura 2.
Podemos gerar ruído branco e rosa aproveitando o ruído térmico da junção de um diodo comum polarizado no sentido inverso ou da junção semicondutora entre o emissor e a base de um transistor comum. É justamente esse o princípio de funcionamento do circuito mostrado na figura 3.
Nessa figura temos então o circuito completo do nosso gerador de ruído branco/rosa que utiliza apenas componentes discretos podendo ser implementado com facilidade, sem a necessidade de circuitos integrados especiais.
Com uma tensão suficientemente elevada aplicada a junção de um transistor, conforme mostrado na figura, podemos ter um sinal de ruído que, amplificado por dois transistores se torna suficientemente intenso para a maioria das aplicações práticas.
Para se gerar um ruído rosa basta agregar ao circuito um capacitor que funciona como um filtro passa baixas, de modo a atenuar a parte do espectro do ruído que está nas freqüências mais altas. Basta então fechar S1 para que em lugar de ruído branco passemos a ter ruído rosa na saída do circuito.
Dentre as aplicações possíveis para esse circuito está o teste de equipamentos de telecomunicações, equipamentos de áudio e mesmo em laboratórios de psicologia experimental onde o relaxamento pode ser obtido com sua amplificação e reprodução.
O circuito deve ser alimentado com uma tensão contínua muito bem filtrada na faixa de 9 a 15 V. Uma bateria de 9 V é uma solução mais apropriada, pois permite que o aparelho seja totalmente portátil. Para reprodução num alto-falante ou obtenção do sinal com maior intensidade, um amplificador externo deve ser utilizado.
Para gerar o ruído qualquer transistor NPN de uso geral como BC548 podem ser empregados.
A montagem pode ser feita numa matriz de contactos, placa de circuito impresso comum ou qualquer outra tecnologia que o leitor tenha acesso.
Observamos que o cabo de saída para o amplificador deve ser blindado para que o ronco da rede de energia de 60 Hz não se sobreponha ao ruído branco gerado.
Q1, Q2, Q3 – BC548 ou equivalente – transistor NPN de uso geral
R1 – 470 k Ω x 1/8 W – resistor
R2 – 1 k Ω x 1/8 W – resistor
R3, R6 – 330 k Ω x 1/8 W – resistor
R4, R7 – 10 k Ω x 1/8 W – resistor
R5 – 68 k Ω x 1/8 W – resistor
C1 – 100 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2, C3 – 47 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C4 – 220 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
S1 – Interruptor simples
Diversos: placa de circuito impresso, caixa para montagem, fonte de alimentação, fios, solda, etc.
Ressonância Estocástica
Sistemas naturais estão sujeitos a variações de uma forma aleatória, as quais são denominadas “ruídos”. O resultado dessas flutuações é aumentar a desordem (entropia) de modo que o comportamento passa a ser tanto mais imprevisível quanto maior for o ruído. No entanto, existem interações entre o ruído e as características não lineares do sistema fazem com que ocorra um aumento da ordem em lugar de diminuição. Um caso importante em que isso ocorre é o da denominada ressonância estocástica, que foi proposto por pesquisadores há vários anos para explicar diversos fenômenos naturais. Outro exemplo ocorre nas telecomunicações. Podemos explicar isso de uma maneira relativamente simples: se tivermos um sinal de voz cuja intensidade seja insuficiente para que ele seja percebido, podemos injetar ruído nesse mesmo sinal. O ruído aleatoriamente aumenta a intensidade do sinal de voz que se torna então audível. Esse fenômeno é aproveitado em diversas tecnologias de telecomunicações.