¿Hay alguna circunstancia en la que pequeños ruidos (en el procesamiento de señales) puedan causar grandes problemas?

Answer 1

Puedo pensar en varias situaciones.

-Cuando hay una gran ganancia, especialmente en un sistema con un circuito de retroalimentación.

ex. en un filtro IIR de alto orden, un error de redondeo puede hacer que el integrador crezca sin límites y se vuelva inestable.

-Cuando hay señales desproporcionadas que se mezclan en un sistema.

ex. una torre celular puede recibir una señal muy débil y transmitir una señal muy fuerte en comparación. Un pequeño ruido en relación con la transmisión podría enmascarar por completo la señal recibida.

-Cuando algo está en el borde peludo de un gran escalón cuantificado y el pequeño ruido lo empuja al borde.

ex. un error de lsb agregado a una escala completa positiva sin recorte podría oscilar de escala completa positiva a escala completa negativa. O un poco de ruido en una señal que tiene un margen de tiempo de retención mínimo podría atravesar un registro y corromper los datos.

Answer 2

En la entrada de un circuito diferenciador. Ver diferenciador en la Wikipedia donde se presentan varias variaciones del circuito.

Considere, por ejemplo, el diferenciador inversor RC activo, que implementa la “ecuación” [matemática] v_O (t) = – RC \ frac {v_I (t)} {dt} [/ matemática]. Suponga que [math] v_I (t) = \ sin (2 \ pi 1000t) +0.001 \ sin (2 \ pi 1000000t) [/ math] mV, es decir, la entrada es la suma de una señal de 1 mV, 1 kHz con un ruido de alta frecuencia de 1 uV, 1 MHz. Al diferenciar [matemática] v_I (t) [/ matemática] y suponiendo RC = 1 por simplicidad (esta ganancia amplifica tanto la señal como el ruido), obtenemos [matemática] v_O (t) = 2 \ pi \ cos (2 \ pi 1000t) +2 \ pi \ cos (1000000t) [/ math] V!

En conclusión, a pesar de que la relación señal / ruido (SNR) en la entrada es 1000 = 60 dB, las amplitudes de la señal y el ruido son iguales en la salida, es decir, la salida SNR = 0 dB. ¡El diferenciador redujo la SNR en 60 dB!

En los sistemas de control se utilizan de manera común otro tipo de diferenciadores, como los tacómetros. El problema con estos es similar.

(Recuerde que [math] \ frac {d \ sin (\ omega t)} {dt} = \ omega \ cos (\ omega t) [/ math]).

Answer 3

En el procesamiento de señales de audio / video, problemas muy pequeños pueden tener efectos desastrosos en la calidad de la señal. Las simulaciones no pueden atraparlos. La calidad de audio / video no se puede determinar con mediciones SNR o pruebas de tasa de error de bit utilizadas, por ejemplo, en comunicaciones.

Los artefactos eventuales solo pueden detectarse con pruebas subjetivas en el laboratorio, escuchando señales de audio o viendo señales de video. La tarea difícil es descubrir qué bloques son realmente responsables de los artefactos y repararlos.

Answer 4

Depende de múltiples factores, incluida la relación señal / ruido y de si hay circuitos de detección y corrección de ruido. Por ejemplo, en LP analógicos, incluso el polvo de bajo nivel crearía una señal ruidosa. En contraste, los CD de audio tenían corrección de errores, por lo que el reproductor de CD podía reproducir con poco ruido, incluso arañazos, sin ningún problema.