Os ruídos não são responsáveis apenas por prejudicar o funcionamento de determinados tipos de equipamentos. Fontes de ruído, a propósito podem ser usadas como base de muitos projetos, entre os quais instrumentos de teste, instrumentos musicais, geradores de efeitos sonoros e mesmo em equipamentos destinados à pesquisa científica. O principal tipo de gerador usado é o que produz ruído branco, no entanto, para variar temos ainda os geradores de ruído rosa. Neste artigo, apresentamos alguns circuitos práticos de geradores de ruído que podem ser utilizados como base para projetos.
Os físicos definem o ruído branco como aquele que possui um espectro de frequências contínuo e uniforme numa faixa especificada de frequências. Isso significa que em qualquer ponto da faixa considerada temos igual potência por hertz.
Uma outra forma de definir um ruído branco aditivo gaussiano é: "aquele o que tem uma função de autocorrelação igual a zero em todos os pontos, exceto no zero", e que também é chamado de Ruído de Johnson.
Na figura 1 temos uma representação simplificada do que seria o ruído branco numa faixa de frequências entre f1 e f2.
Uma outra espécie de ruído é aquela em que a intensidade ou potência em uma determinada frequência se reduz à medida que esta se torna mais elevada. Este tipo de ruído, cujo espectro entre f1 e f2 é mostrado na figura 2, denomina-se "ruído rosa".
Na linguagem popular o "ruído branco" também pode ser definido como toda espécie de estímulo ambiental-social-cultural presente no mundo em que vivemos.
Considerando-se que o que nos interessa aqui é o aspecto técnico do ruído branco, é dele que trataremos em nossos circuitos práticos.
FONTES DE RUÍDO BRANCO
Os ruídos brancos são gerados naturalmente por diversos tipos de dispositivos eletrônicos e mesmo por fenômenos naturais.
A agitação térmica dos átomos num material condutor ou semicondutor libera portadores de carga aleatoriamente, produzindo ruído branco. Qualquer componente eletrônico que esteja a uma temperatura acima do zero absoluto gera estes portadores produzindo assim ruído branco.
Descargas estáticas na atmosfera geram pulsos de frequências indeterminadas ocupando de forma aleatória o espectro eletromagnético causando assim ruído branco.
O ruído que ouvimos quando sintonizamos um rádio entre estações é o ruído branco causado por estas descargas somado ao ruído provocado pela agitação térmica dos próprios componentes do circuito.
Resistores, diodos, transistores e muitos outros componentes eletrônicos podem gerar ruído branco em maior ou menor quantidade.
OS CIRCUITOS PRÁTICOS
Para aumentar a intensidade do ruído gerado por um componente podemos fazer uso de diversos artifícios como, por exemplo, empregar etapas de amplificação, ou mesmo polarizar o componente que gera o ruído, de modo a aumentar a intensidade da corrente produzida quando da liberação aleatória dos portadores de carga.
Na prática, polarizando-se uma junção semicondutora de um diodo de silício ou de um transistor temos uma excelente fonte de ruído branco, que pode ser usada como base para projetos.
Na figura 3 mostramos como esta polarização pode ser feita.
Esta configuração será justamente usada em nossos projetos práticos que podem ser empregados como base para projetos mais avançados que necessitem deste tipo de fonte de ruído.
CIRCUITOS
a) Gerador de Ruído Branco/Rosa
Nosso primeiro circuito, exemplificado na figura 4, faz uso de dois transistores.
O primeiro é usado como gerador de ruído branco, podendo ser de qualquer tipo NPN de silício, de uso geral, ou mesmo um diodo de silício de uso geral polarizado no sentido inverso.
O segundo transistor funciona como etapa amplificadora com um bom ganho de maneira a se obter um sinal de saída que possa ser usado para excitar amplificadores de áudio.
A chave S1 quando fechada, coloca o capacitor C2 no circuito de forma a cortar as componentes de frequências mais altas do ruído gerado.
Isso significa uma redução da amplitude do sinal gerado com a frequência, o que caracteriza a produção do ruído rosa.
O leitor poderá alterar o valor deste capacitor, conforme a atenuação desejada com a frequência.
A placa de circuito impresso para este circuito é apresentada na figura 5.
O circuito não é crítico e pode ser alimentado com uma bateria de 9 V, já que o consumo é muito baixo, caso a unidade seja usada como fonte independente de ruído.
Se o circuito for agregado a um projeto mais complexo, a alimentação poderá ser feita com tensões de 8 a 15 V, com eventual necessidade de se alterar R4.
R1 também pode ser experimentado na faixa de 220 kΩ a 1 MΩ.
b) Gerador de Ruído II
O segundo circuito que apresentamos utiliza dois transistores amplificadores e um terceiro como gerador de ruído branco. Este circuito também produz ruído rosa, bastando para isso fechar a chave S1.
O circuito completo deste gerador, que pode funcionar com tensões de 9 a 12 V nesta configuração, é visto na figura 6.
Para funcionar com tensões maiores basta agregar em série com a alimentação um resistor de 2,2 k Ω a 4,7 k Ω, de modo a reduzir a tensão no circuito para algo entre 10 e 12 V. Considerando que o consumo é muito baixo, o circuito admite como fonte uma bateria de 9 V.
Neste caso também, o fechamento da chave S1 leva à alteração do tipo de ruído que passa a ser rosa.
Este circuito não tem controle da intensidade do ruído produzido, mas nada impede que isso seja acrescentado. Basta trocar R7 por um potenciômetro de 10 k Ω ligando ao seu cursor o capacitor C4.
Na figura 7 damos uma sugestão de placa de circuito impresso para este gerador, caso ele seja usado como aparelho independente.
Os componentes que podem ser alterados de forma a adequar o circuito a cada aplicação são:
R1 que pode ficar entre 220 k Ω e 2,2 M Ω, R3 que pode ficar entre 220 k Ω e 1 M Ω, e R6 que pode ficar entre 22 k Ω e 1 M Ω.
c) Gerador de Ruído III
Nosso terceiro circuito prático, ilustrado na figura 8, tem configuração semelhante ao anterior, mas com desempenho levemente diferente.
Neste circuito temos também um transistor como gerador de ruído, e duas etapas amplificadoras com transistores na configuração de emissor comum.
A montagem pode ser feita numa placa de circuito impresso com o padrão mostrado na figura 9, caso o aparelho deva ser usado como fonte independente de ruído.
O circuito tem dois ajustes: o primeiro, feito em P1 ajusta a polarização e ganho de Q2 de modo a determinar a simetria do sinal de ruído produzido. O segundo é feito em P2 e serve para ajustar a intensidade do sinal de saída.
A alimentação deste circuito pode ser feita com tensões de 9 a 12 V de bateria ou fonte. O consumo é muito baixo.
Para alimentar o circuito com tensões maiores basta aumentar o valor de R6.
A chave S1 serve para colocar o capacitor C5 no circuito, produzindo assim ruído branco. Outros valores de capacitores diferentes do indicado podem ser experimentados para modificar a faixa dinâmica do ruído produzido, conforme a aplicação.
d) Gerador de Ruído com Amplificador Operacional
Nosso quarto circuito, ilustrado na figura 10, faz uso de um transistor de silício (ou diodo de silício) para gerar o sinal básico e um amplificador operacional no sentido de aumentar sua intensidade.
O amplificador operacional sugerido é o 741, mas os equivalentes, inclusive com transistores de efeito de campo como o CA3140 podem ser usados.
A fonte de alimentação deve ser simétrica e o nível do sinal é ajustado no potenciômetro P1.
O resistor R1 pode ser alterado na faixa de 220 k Ω a 1 M Ω, conforme o componente usado como fonte de ruído.
Observe que a fonte de alimentação deve ser simétrica, e que sua tensão deve ficar entre 9 e 15 V.
Se o aparelho for usado como fonte independente de ruído, pode-se fazer sua montagem na placa de circuito impresso com o padrão apresentado na figura 11.
APLICAÇÕES PRÁTICAS
Os geradores de ruído branco servem de base para diversos tipos de projetos, que envolvem tanto o teste de equipamentos e componentes, quanto os instrumentos musicais e os efeitos sonoros.
Uma aplicação interessante para aqueles que desejam um projeto de uso pessoal é no relaxamento.
Os ruídos brancos, como o ruído do mar e do vento, têm um efeito importante sobre a nossa capacidade de relaxamento e, se forem produzidos em grande intensidade, podem cobrir ruídos ambientes desagradáveis.
Desta forma, um gerador de ruído branco acoplado a um pequeno amplificador de áudio pode funcionar como solução terapêutica para a falta de sono.
Basta ligar o gerador e o amplificador ao lado de uma pessoa, que a indução do sono, principalmente em ambientes barulhentos, pode ser facilitada.
Indo além, o gerador de ruído branco pode ter seu sinal misturado ou modulado de modo a se obter variações de nível, que lembram o quebrar das ondas do mar numa praia. Este tipo de som tem um efeito bastante relaxante e pode servir de base para um importante projeto neste campo.
Na verdade, em revistas especializadas pode-se encontrar este equipamento de relaxamento já pronto e indicado com finalidades terapêuticas.
Outra aplicação é em instrumentos musicais onde o som do prato é obtido justamente com a mixagem de um ruído branco ao sinal de um oscilador.
Finalmente, temos os pesquisadores dos fenômenos paranormais que têm empregado fontes de ruído branco das mais diversas espécies na pesquisa do denominado EVP (Electronic Voice Phenomenon) (*). Onde e como usar os geradores de ruído branco fica por conta dos nossos leitores.
(*) Os leitores interessados em informações sobre EVP podem encontrar uma infinidade de documentos na Internet digitando "Electronic Voice Phenomenon" no mecanismo de busca Alta Vista. O livro Eletrônica Paranormal de Newton C. Braga é outra boa referência.
