Nos eletrônicos e no rádio, a proporção de sinais eletrônicos desejados em relação a ruídos indesejados pode variar em uma faixa extremamente ampla, até um bilhão de vezes ou mais. O cálculo da relação sinal-ruído (SNR) é a diferença de dois logaritmos ou o logaritmo da razão entre os sinais principal e de ruído.
Sinais eletrônicos e ruído
Para melhor ou pior , o ruído indesejado é uma parte natural e inevitável dos sinais em todos os circuitos eletrônicos e ondas de rádio transmitidas. Todo componente do circuito, de transistores a resistores e fiação, é composto de átomos que vibram aleatoriamente em resposta à temperatura ambiente; as vibrações aleatórias produzem ruído elétrico. No ar, as transmissões de rádio passam por um ambiente cheio de interferência eletromagnética (EMI) de linhas de energia, equipamentos industriais, sol e muitas outras fontes. Um engenheiro eletrônico quer saber, do sinal que seu equipamento recebe, quanto é ruído e quanto é a informação desejada.
Sobre unidades de decibéis
Cientistas e engenheiros que trabalham com sinais geralmente usam medições em decibéis ( dB) formato no lugar de unidades lineares padrão como volts ou watts. Isso ocorre porque, em um sistema linear, você acaba escrevendo muitos zeros pesados em suas figuras ou recorrendo à notação científica. As unidades de decibéis, por outro lado, contam com logaritmos. Embora as unidades dB demorem um pouco para se acostumar, elas tornam a vida mais fácil, permitindo que você use números mais compactos. Por exemplo, um amplificador possui uma faixa dinâmica de 100 dB; isso significa que os sinais mais fortes são 10 bilhões de vezes mais fortes que os mais fracos. Trabalhar com "100 dB" é mais fácil que "10 bilhões".
Medição e análise de sinais
Antes de fazer o cálculo do SNR, você precisará dos valores medidos do sinal principal, S e do ruído, N. Você pode usar um analisador de intensidade de sinal que mostre os sinais em uma tela gráfica. Esses displays normalmente mostram a intensidade do sinal em unidades de decibéis (dB). Por outro lado, você pode receber valores de sinal e ruído "brutos" em unidades como volts ou watts. Estas não são unidades de dB, mas você pode obter unidades de dB aplicando uma função de logaritmo.
Cálculo SNR - Simples
Se suas medições de sinal e ruído já estiverem em forma de dB, basta subtrair a figura de ruído de o sinal principal: S - N. Porque quando você subtrai os logaritmos, é o mesmo que dividir os números normais. A diferença dos números é o SNR. Por exemplo: você mede um sinal de rádio com uma força de -5 dB e um sinal de ruído de -40 dB. -5 - (-40) \u003d 35 dB.
Cálculo do SNR - Complicado
Para calcular o SNR, divida o valor do sinal principal pelo valor do ruído e, em seguida, use o logaritmo comum do resultado: log (S ÷ N). Há mais uma etapa: se os valores de intensidade do sinal forem unidades de potência (watts), multiplique por 20; se forem unidades de tensão, multiplique por 10. Para potência, SNR \u003d 20 log (S ÷ N); para tensão, SNR \u003d 10 log (S ÷ N). O resultado desse cálculo é o SNR em decibéis. Por exemplo, seu valor de ruído medido (N) é de 1 microvolt e seu sinal (S) é de 200 milivolts. O SNR é 10 log (.2 ÷ .000001) ou 53 dB.
Significado do SNR
Os números da relação sinal /ruído são todos sobre a força do sinal desejado em comparação com o ruído indesejado. Quanto maior o número, mais o sinal desejado “se destaca” em comparação com o ruído, o que significa uma transmissão mais clara de melhor qualidade técnica. Um número negativo significa que o ruído é mais forte que o sinal desejado, o que pode significar problemas, como uma conversa por telefone celular que é muito distorcida para entender. Para uma transmissão de voz de qualidade razoável, como um sinal de celular, o SNR fica em média em torno de 30 dB ou um sinal 1.000 vezes mais forte que o ruído. Alguns equipamentos de áudio possuem um SNR de 90 dB ou superior; nesse caso, o sinal é 1 bilhão de vezes mais forte que o ruído.
