Zaloguj się
Wszystkie
25 listopada 2025
45
Wprowadzenie do pojęcia szumu
Czym jest szum?
Słowo szum jest pojęciem ogólnym, odnoszącym się do szeregu zjawisk fizycznych i elektrycznych, które mają jednak ten sam skutek. Szum elektroniczny to w większości przypadków niepożądany sygnał, obecny we wszystkich punktach układu, przez które przepływa prąd elektryczny lub w których występuje napięcie.
Sygnał szumu miesza się z użytecznym sygnałem, który ma zostać przetworzony przez układ, przez co pojawia się na jego wyjściu w sposób zakłócający.
Na oscylogramach przedstawiono przykład sygnału audio bez szumu (góra) oraz z szumem (dół). Gdy sygnał użyteczny ma wartość 0 V (punkty A i B), najlepiej widać obecność szumu. Szum może nawet doprowadzić do całkowitego „zalania” małych sygnałów użytecznych (punkt C) – wówczas oryginalny sygnał znika całkowicie, a słyszalny pozostaje jedynie szum.
Jeśli osiągnąłeś już pewien wiek i pamiętasz czasy analogowej telewizji, z pewnością znasz doskonale charakterystyczny obraz „śnieżącego” ekranu, pojawiający się po wybraniu kanału, na którym nie było nic nadawane. Szare, migoczące punkty wypełniające ekran były skutkiem szumu odbieranego przez wejście antenowe i wzmacnianego przez układy wzmacniaczy telewizora.
Podstawowe źródła szumów
Na podstawie dwóch wcześniej omówionych przykładów można wskazać dwie zasadnicze przyczyny powstawania szumów. Szum może pojawić się w postaci napięcia szumowego w układzie elektronicznym – przykład zakłóconego sygnału audio doskonale to ilustruje.
Szum może jednak również powstawać pierwotnie jako promieniowanie elektromagnetyczne obecne w przestrzeni wokół nas. Takie elektromagnetyczne zakłócenia zostają przekształcone w napięcie szumowe przez przewodnik elektryczny, który zachowuje się jak antena. Klasyczny „śnieg” na ekranie starego telewizora analogowego jest właśnie tego typowym przykładem.
Nieprzewidywalna amplituda
Pojęcie amplitudy odnosi się do chwilowej wartości wielkości elektrycznej – napięcia lub prądu – w danym momencie.
Szum ma zawsze postać sygnału zmiennego o całkowicie przypadkowo zmieniającej się amplitudzie. Oznacza to, że absolutnie nie da się przewidzieć ani obliczyć, jaką wartość napięcia będzie miał sygnał szumu w danym momencie. W jednej chwili może wynosić 0,1 mV, a milisekundę później już 2,3 mV.
Szum nie jest więc sygnałem okresowym – nie zawiera żadnych powtarzających się cykli czy wzorców.
Jest to doskonale widoczne podczas obserwacji na ekranie oscyloskopu: na poniższym oscylogramie nie sposób dostrzec żadnego powtarzającego się fragmentu przebiegu. Zmiany sygnału są całkowicie nieprzewidywalne.
Jeśli rozciągniemy obraz, ustawiając krótszą podstawę czasu, widać wyraźnie, jak przypadkowo zmieniają się amplitudy w funkcji czasu.
Bardzo szerokie pasmo częstotliwości
Z przedstawionego wyżej oscylogramu można wywnioskować jeszcze jedną właściwość szumu. Widać wyraźnie, że szum charakteryzuje się nie tylko nieprzewidywalną amplitudą, ale również nieprzewidywalną częstotliwością. Krótki okres (czyli wysoka częstotliwość) może być natychmiast zastąpiony przez znacznie dłuższy (niską częstotliwość), a ten z kolei – znowu przez bardzo krótki.
Mówi się zatem, że sygnał szumowy ma bardzo szerokie pasmo.
Z czysto teoretycznego punktu widzenia w skład szumu wchodzą sygnały o częstotliwościach od 0 Hz aż po niemal nieskończenie wysokie wartości. To, w jaki sposób moc sygnału szumowego jest rozłożona w praktycznym zakresie częstotliwości, decyduje o tak zwanym kolorze szumu.
Do tego zagadnienia powrócimy w dalszej części artykułu.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
