In elektronica en radio kan de verhouding van gewenste elektronische signalen tot ongewenste ruis variëren over een extreem groot bereik, tot een miljard keer of meer. De berekening voor de signaalruisverhouding (SNR) is het verschil van twee logaritmen of de logaritme van de verhouding van de hoofd- en ruissignalen.

Elektronische signalen en ruis

voor beter of slechter, ongewenste ruis is een natuurlijk voorkomend en onontkoombaar deel van signalen in alle elektronische circuits en verzonden radiogolven. Elke circuitcomponent, van transistors tot weerstanden tot de bedrading, bestaat uit atomen die willekeurig trillen in reactie op de omgevingstemperatuur; de willekeurige trillingen produceren elektrische ruis. In de lucht passeren radiosignalen een omgeving vol elektromagnetische interferentie (EMI) van elektriciteitsleidingen, industriële apparatuur, de zon en vele andere bronnen. Een elektronica-ingenieur wil weten, van het signaal dat haar apparatuur ontvangt, hoeveel lawaai is en wat de gewenste informatie is.

Over Decibel-eenheden

Wetenschappers en technici die met signalen werken, gebruiken vaak metingen in decibel (dB) -formaat in plaats van standaard lineaire eenheden zoals volt of watt. Dit komt omdat in een lineair systeem je uiteindelijk een heleboel omslachtige nullen in je figuren schrijft, of je toevlucht neemt tot een wetenschappelijke notatie. Decibel-eenheden daarentegen vertrouwen op logaritmen. Hoewel dB-eenheden even moeten wennen, maken ze het leven gemakkelijker door je te laten nummers gebruiken die compacter zijn. Een versterker heeft bijvoorbeeld een dynamisch bereik van 100 dB; dit betekent dat de sterkste signalen 10 miljard keer sterker zijn dan de zwakste signalen. Werken met "100 dB" is gemakkelijker dan "10 miljard."

Signaalmeting en -analyse

Voordat u de SNR-berekening uitvoert, heeft u de gemeten waarden van het hoofdsignaal nodig, S en de ruis, N. U zou een signaalsterkte-analysator kunnen gebruiken die de signalen op een grafisch display toont. Deze schermen tonen meestal de signaalsterkte in decibel (dB) -eenheden. Aan de andere kant krijgt u mogelijk "onbewerkte" signaal- en ruiswaarden in eenheden zoals volt of watts. Dit zijn geen dB-eenheden, maar je kunt wel tot dB-eenheden komen door een logaritmafunctie toe te passen.

SNR-berekening - Eenvoudige

Als je signaal- en ruismetingen al in dB-vorm zijn, trekt u eenvoudigweg de ruisgetal van het hoofdsignaal: S - N. Omdat als u logaritmen aftrekt, dit hetzelfde is als het delen van normale getallen. Het verschil van de nummers is de SNR. Bijvoorbeeld: u meet een radiosignaal met een sterkte van -5 dB en een ruissignaal van -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.

SNR-berekening - Gecompliceerde

Om SNR te berekenen, deelt u de waarde van het hoofdsignaal met de waarde van de ruis en neemt u vervolgens de gemeenschappelijke logaritme van het resultaat: log (S ÷ N). Er is nog een stap: als de cijfers voor uw signaalsterkte eenheden van vermogen zijn (watt), vermenigvuldig dan met 20; als ze spanningseenheden zijn, vermenigvuldig met 10. Voor vermogen SNR = 20 log (S ÷ N); voor spanning, SNR = 10 log (S ÷ N). Het resultaat van deze berekening is de SNR in decibel. Uw gemeten ruiswaarde (N) is bijvoorbeeld 1 microvolt en uw signaal (S) is 200 millivolt. De SNR is 10 log (.2 ÷ .000001) of 53 dB.

Betekenis van SNR

Signaal /ruis-verhoudingsgetallen hebben alles te maken met de sterkte van het gewenste signaal in vergelijking met de ongewenste ruis. Hoe groter het nummer, hoe meer het gewenste signaal "opvalt" in vergelijking met het geluid, wat een duidelijkere overdracht van betere technische kwaliteit betekent. Een negatief getal betekent dat de ruis sterker is dan het gewenste signaal, dat problemen kan opleveren, zoals een telefoongesprek dat te verward is om te begrijpen. Voor een spraaktransmissie van eerlijke kwaliteit, zoals een cellulair signaal, is de SNR gemiddeld ongeveer 30 dB of een signaal dat duizend keer sterker is dan het geluid. Sommige audioapparatuur heeft een SNR van 90 dB of beter; in dat geval is het signaal 1 miljard keer sterker dan het geluid.