Sensibilidad (electrónica)

La sensibilidad de un dispositivo electrónico, como un receptor de sistema de comunicaciones, o un dispositivo de detección, como un diodo PIN, es la magnitud mínima de la señal de entrada requerida para producir una señal de salida específica que tenga una relación señal-ruido especificada u otros criterios especificados.

En el procesamiento de señales, la sensibilidad también se relaciona con el ancho de banda y el nivel de ruido.

La sensibilidad a veces se utiliza incorrectamente como sinónimo de responsividad.

Electroacústica

La sensibilidad de un micrófono generalmente se expresa como la intensidad del campo sonoro en decibeles (dB) en relación con 1 V/Pa (Pa = N/m²) o como el factor de transferencia en milivoltios por pascal (mV/Pa) en un circuito abierto o en una carga de 1 kiloohmio.

La sensibilidad de un altavoz normalmente se expresa como dB / 2,83 V_RMS a 1 metro. Esto no es lo mismo que la eficiencia eléctrica; consulte Eficiencia versus sensibilidad.

La sensibilidad de un hidrófono generalmente se expresa como dB re 1 V/μPa.

Receptores

La sensibilidad en un receptor, tal receptor de radio, indica su capacidad de extraer información de una señal débil, cuantificada como el nivel de señal más bajo que puede ser útil. Se define matemáticamente como la señal de entrada mínima Si{displaystyle S_{i} requerido para producir una relación S/N de señal a ruido especificada en el puerto de salida del receptor y se define como la potencia de ruido media en el puerto de entrada del receptor la relación mínima requerida de señal a ruido en la salida del receptor:

Si=k()Ta+Trx)B⋅ ⋅ SoNo{displaystyle S_{i}=k(T_{a}+T_{rx}) B;cdot ;{frac {S_{o} {N_{o}}}

dónde

Si{displaystyle S_{i} = sensibilidad [W]

k{displaystyle k} = constante de Boltzmann

Ta{displaystyle T_{a} = temperatura de ruido equivalente en [K] de la fuente (por ejemplo, antena) a la entrada del receptor

Trx{displaystyle T_{rx} = temperatura de ruido equivalente en [K] del receptor referido a la entrada del receptor

B{displaystyle B} = ancho de banda [Hz]

SoNo{fnMicroc} {S_{o} {N_{o}}} = SNR requerido en la salida [-]

La misma fórmula también se puede expresar en términos de factor de ruido del receptor como

Si=Ni⋅ ⋅ F⋅ ⋅ SNRo=kTaB⋅ ⋅ F⋅ ⋅ SNRo{displaystyle S_{i}=N_{i};cdot ;F;cdot ;SNR_{o}=kT_{a}B;cdot ;F;cdot ;SNR_{o}}

dónde

F{displaystyle F} = factor de ruido

Ni{displaystyle N_{i} = potencia de ruido de entrada

SNRo{displaystyle SNR_{o} = SNR requerido en salida.

Debido a que la sensibilidad del receptor indica qué tan débil puede ser una señal de entrada para que el receptor la reciba correctamente, cuanto menor sea el nivel de potencia, mejor. Una potencia más baja para una relación S/N determinada significa una mejor sensibilidad ya que la contribución del receptor es menor. Cuando la potencia se expresa en dBm, cuanto mayor sea el valor absoluto del número negativo, mejor será la sensibilidad de recepción. Por ejemplo, una sensibilidad del receptor de −98 dBm es mejor que una sensibilidad de recepción de −95 dBm por 3 dB, o un factor de dos. En otras palabras, a una velocidad de datos específica, un receptor con una sensibilidad de -98 dBm puede escuchar señales que tienen la mitad de potencia que las que escucha un receptor con una sensibilidad de -95 dBm.