Fluctuaciones aleatorias no deseadas en una señal eléctrica.El ruido eléctrico se refiere a fluctuaciones no deseadas y aleatorias en el voltaje o la corriente que se superponen a una señal intencionada. Es una limitación fundamental en todos los sistemas electrónicos, desde amplificadores de audio hasta sensores cuánticos. El ruido puede oscurecer señales débiles, corromper datos y establecer un límite mínimo en la precisión de las mediciones. En los experimentos de física, distinguir una señal verdadera del ruido es a menudo el desafío central, especialmente al medir efectos diminutos como fotones individuales o transiciones atómicas.
La primera descripción cuantitativa del ruido térmico fue dada por John B. Johnson en 1926, y Harry Nyquist proporcionó la explicación teórica el mismo año. El ruido de disparo fue predicho por Walter Schottky en 1918.
El ruido surge de varias fuentes físicas. El ruido térmico (Johnson-Nyquist) proviene del movimiento térmico aleatorio de los portadores de carga en un conductor, aumentando con la temperatura y la resistencia. El ruido de disparo resulta de la naturaleza discreta de la carga eléctrica, apareciendo como fluctuaciones aleatorias en la corriente cuando los electrones llegan en momentos aleatorios. El ruido de parpadeo (ruido 1/f) domina a bajas frecuencias y está relacionado con imperfecciones del material. Estas fluctuaciones son inherentemente aleatorias, por lo que no pueden predecirse exactamente, solo caracterizarse estadísticamente (por ejemplo, mediante su densidad espectral de potencia).
Los ingenieros diseñan amplificadores de bajo ruido y utilizan técnicas como el promediado de señales y la detección por bloqueo para extraer señales enterradas en el ruido, esenciales en imágenes médicas (ECG, EEG), radioastronomía y relojes atómicos de precisión.
Incluso a la temperatura del cero absoluto, las fluctuaciones cuánticas del punto cero implican que el ruido eléctrico nunca desaparece por completo: un límite conocido como el suelo de ruido cuántico.
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