Расчет отношения сигнал шум. Почему разрывается связь с интернетом? Основные причины низких шумовых характеристик

К мощности шума .

S N R = P s i g n a l P n o i s e = (A s i g n a l A n o i s e) 2 {\displaystyle \mathrm {SNR} ={P_{\mathrm {signal} } \over P_{\mathrm {noise} }}=\left({A_{\mathrm {signal} } \over A_{\mathrm {noise} }}\right)^{2}}

где P - средняя мощность, а A - среднеквадратичное значение амплитуды. Оба сигнала измеряются в полосе пропускания системы.

Обычно отношение сигнал/шум выражается в децибелах (дБ). Чем больше это отношение, тем меньше шум влияет на характеристики системы.

S N R (d B) = 10 log 10 ⁡ (P s i g n a l P n o i s e) = 20 log 10 ⁡ (A s i g n a l A n o i s e) {\displaystyle \mathrm {SNR(dB)} =10\log _{10}\left({P_{\mathrm {signal} } \over P_{\mathrm {noise} }}\right)=20\log _{10}\left({A_{\mathrm {signal} } \over A_{\mathrm {noise} }}\right)}

Основные причины низких шумовых характеристик

Снижение собственных шумов усилительного тракта (малошумящие усилители) достигается соответствующими схемотехническими решениями , в частности применением активных и пассивных компонентов с низким уровнем шума.

Если спектр полезного сигнала отличается от спектра шума, улучшить отношение сигнал/шум можно ограничением полосы пропускания системы.

Для улучшения шумовых характеристик сложных комплексов применяются методы электромагнитной совместимости .

Измерение

В аудиотехнике отношение сигнал/шум определяют путём измерения напряжения шума и сигнала на выходе усилителя или другого звуковоспроизводящего устройства среднеквадратичным милливольтметром либо анализатором спектра. Современные усилители и другая высококачественная аудиоаппаратура имеет показатель сигнал/шум около 100-120 дБ.

В системах с более высокими требованиями используются косвенные методы измерения отношения сигнал/шум, реализуемые на специализированной аппаратуре.

В звукотехнике

Отношение сигнал/шум - параметр АЦП , ЦАП , микшера , микрофонного, предварительного или оконечного

Основные причины низких шумовых характеристик

Основные причины высокого уровня шума в сигнальных системах:

Измерение

В аудиотехнике отношение сигнал/шум определяют путем измерения напряжения шума и сигнала на выходе усилителя или другого звуковоспроизводящего устройства среднеквадратичным милливольтметром либо анализатором спектра. Современные усилители и другая высококачественная аудиоаппаратура имеет показатель сигнал/шум около 100-120 дБ.

В музыке

Отношение сигнал/шум - параметр усилителя активных колонок, показывает насколько сильно шумит усилитель (от 60 до 135,5 дБ), если в отсутствие сигнала выкрутить регулятор громкости на максимум. Чем больше значение сигнал/шум, тем более чистый звук обеспечивают колонки. Желательно, чтобы этот параметр был не менее 75 дБ, для мощных колонок с высококлассным звучанием не менее 90 дБ.

В видео

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Баррикады (ПО)
Гортань

Смотреть что такое "Отношение сигнал/шум" в других словарях:

Отношение сигнал-шум - Отношение сигнал/шум (ОСШ, англ. SNR, Signal to Noise Ratio) безразмерная величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума. Обычно выражается в децибелах. Чем больше это отношение, тем менее заметен шум. где P средняя… … Википедия

отношение сигнал/шум - Отношение амплитуды (или энергии) сигнала, создаваемого дефектом в материале, к среднеквадратическому значению сигнала (или энергии) шума. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения …

отношение сигнал - шум - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN signal to noise ratioS/N ratio … Справочник технического переводчика

отношение сигнал-шум - (МСЭ T G.691; МСЭ Т G.983.2 G.991.2). Тематики электросвязь, основные понятия EN signal to noise ratioSNR … Справочник технического переводчика

Отношение сигнал/шум G/s д - величина, характеризующая изменение градиента G на фоне оптической плотности равноэкспо нированного радиографического снимка. Источник …

отношение сигнал-шум - 3.4 отношение сигнал шум: Отношение уровня ультразвукового сигнала к уровню «фонового» шума, выраженное в децибелах (дБ). Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

отношение сигнал/шум - signalo ir triukšmo santykis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. signal to noise ratio vok. Signal/Rausch Verhältnis, n rus. отношение сигнал/шум, n pranc. rapport signal/bruit, m … Automatikos terminų žodynas

отношение сигнал-шум при магнитном контроле Справочник технического переводчика

отношение сигнал-шум при магнитном неразрушающем контроле - отношение сигнал шум Отношение пикового значения сигнала магнитного преобразователя, вызванного изменением измеряемой характеристики магнитного поля, к среднему квадратическому значению амплитуды шумов, обусловленных влиянием мешающих параметров… … Справочник технического переводчика

отношение сигнал/шум интегральной микросхемы - отношение сигнал/шум Отношение эффективного значения выходного напряжения интегральной микросхемы, содержащего только низкочастотные составляющие, соответствующие частотам модулирующего напряжения, к эффективному значению выходного напряжения при … Справочник технического переводчика

Сразу определимся, что тут обсуждаем разрывы «физики» , а не «логики», т.е. разрывы именно с потерей несущей. Самое большое влияние на качество связи определяет кабель от АТС до РК (Распределительная Коробка - находится на лестничной клетке в щитке обычно выше рубильников и счетчиков электричества). Причем влияет не только качество и длина этого кабеля (удаленность от АТС), а также условия в котором они проложены. Все перечислять смысла нет, их много - начиная от залитых колодцев, заканчивая кабелем от домофона в подъезде. Это всё то, что вы изменить не в силах, т.е. если проблема на ЭТОМ участке, то, скорее всего, после того как вы задолбаете суппорт, вам напишут техотказ. Теперь о том, что вы можете сделать самостоятельно для диагностики проблемы:

0. а) Взять молоток.
б) Положить на табуретку ваш УСБ-модем.
в) убедиться, что при размахе непострадают люди.
г) Ударить в центр коробки три раза.
д) Собрать осколки и выкинуть в мусорное ведро.

Уважаемые, не берите усб модемы. Использование наполовину программные устройства с глючными, вечнослетающими драйверами и подключающиеся через усб, который система, «для экономии энергии», отрубает на секунду по крайней мере не логично при стоимости НОРМАЛЬНЫХ роутеров в пределах 1к рублей.

1. Проверка схемы подключения. Тут всё просто. Схему, надеюсь, объяснять не нужно. Идут разрывы? Проверять работоспособность сплиттера (читай: пробовать с другим), и исключить ВСЕ незафильтрованные устройства, использующие тел.сеть (АОН, факс, диалап модем, етц). Также проверить проводку на наличие скруток, спаек, обрывов, повреждений изоляции. Исключить неконтакт в розетке или наличие конденсаторов в ней же. Также пробуем отключать все устройства от линии, и подключать модем в телефонную розетку напрямую (если несколько - в каждую). Пробовать менять провода от модема к сплиттеру и от сплиттера в линию. Параметры линии (о них ниже) меняются со временем, и, причем, далеко не в лучшую сторону. Другими словами, если к качеству связи по телефону претензий нет - это не значит что окисление телефонной линии, например (которое кстати может быть на любом участке вплоть до атс) вас не затронуло. Возможно оно еще на ранней стадии. На более поздней появляется треск и возникают шумы.

2. Диагностика линейных показателей. Важные для адсл показатели телефонной линии это уровень шума (Noise margine или SNR ratio) и уровень затухания (Attenuation Line) . Их можно посмотреть в настройках маршрутизатора обычно располагаются в меню Status. Примерная таблица значений:

Затухание сигнала:

от 5dB до 20dB - линия отличная.
от 20dB до 30dB - линия хорошая.
от 30dB до 40dB - линия плохая.
от 50dB и выше линия очень плохая.

Маржины (соотношение сигнал/шум):

6dB и ниже - отстой, может не будет работать ADSL
7dB-10dB средне, при ухудшении возможна нестабильность.
11dB-20dB хорошо
20dB-28dB отлично
29dB и более - супер

Соответственно, смотрим и делаем выводы. Подключаем модем напрямую без сплиттера и ТА и снова делаем выводы. Если все также плохо, то подключаем от распред. коробки, т.е. физически убираем старый кабель идущий в квартиру и цепляем коротким кабелем от клейм в рк до модема. затем опять замеряем «маржины».

Смотрите внимательно на соотношение сигнал/шум, очень плохо, если он не стабильный а «плавающий», то есть у вас на ап/даун 15/20, а через 10 минут 9/14. Если «проседает» SNR, то наверняка проблема в плохих контактах на всем участке от модема до РК. Стоит проверить повнимательней. Также существенно влияют все устройства излучающие электромагнитные волны, как пример dect-телефоны, базы которых ставят рядом с модемом. СТОИТ ЗАПОМНИТЬ - никаких лишних устройств рядом с модемом.

Также стоит внимательно следить за чистюлями, которые так и норовят выдрать провода, пройтись по ним шваброй. Оборудование для прачечных и химчисток тоже лучше держать подальше от модема - вода ни к чему хорошему не приведет, если у вас конечно не профессиональное оборудование от компании http://continent.com.ua/ , в котором не стоит сомневаться. Например, дома вполне можно держать высокоскоростную стиральную машинку.

3. Изменения физлика. ФИЗЛИНК - пропускная способность канала между модемом и атс (дслам), т.е. скорость физического соединения. В подробности вдаваться не будем. Будем вдаваться только в одну подробность - чем больше канальная скорость, тем больше ошибок и как правило дисконнектов и т.д. и т.п. простите за «кустарное» объяснение, при желании можно» погуглить» и узнать подробнее. Нужно реально оценивать возможности своей линии, прежде чем просить поднять физлинк, тем более что большинству это и не надо. Для установки оптимальной канальной скорости стоит обратится в службу технической поддержки (8-125 для абонентов ОАО Росстелеком) и вместе попробовать подобрать профиль который бы соответствовал возможностям/желанию.

4. Проверка модема. Само собой, что причина разрывов может быть модем. про усб модем было сказано в пункте ноль. Также если пользуетесь модемом 3-4 года - есть смысл попробовать с другим модемом. Признаком «умирающего» модема является шумы в телефоне и, медленно «сползающим» вниз, снр маржином. Проверять.

5. Мистика. Сущие на модемы коты и военная радиостанция у дедушки ветерана - давно стали классикой жанра. Вообщем у вас есть шанс 1/1000 оказаться в зоне аномалий и тогда…вообщем, стоит учесть.

Эту статью вы можете обсудить на форуме

Перед тем как начать детальное рассмотрение шума усилителя и проектирования малошумящих схем, нам нужно определить несколько терминов, которые часто употребляются для описания шумовых характеристик усилителей. Речь идет о количественных показателях напряжений шумов, измеренных в одной и той же точке схемы. Обычно напряжения шумов приводятся ко входу усилителя (хотя измерения обычно производятся на выходе), т. е. шумы источника сигнала и усилителя описываются через эквивалентные напряжения шумов на входе, которые могли бы дать на выходе наблюдаемый шум. Это имеет смысл тогда, когда вы хотите оценить относительный шум, добавленный усилителем к шуму источника сигнала, независимо от коэффициента усиления; это вполне практично, так как основной шум усилителя обычно порождается входным каскадом. Если не оговорено противное, напряжение шума всегда будет отнесено ко входу.

Плотность мощности шума и ширина полосы.

При рассмотрении теплового и дробового шумов было показано, что величина измеренного напряжения шума зависит и от полосы частот измерения (чем шире смотришь, тем больше видишь), и от переменных параметров (R и I) самого источника шума. Поэтому естественно говорить о среднеквадратичной плотности напряжения шума :

где - среднеквадратичное напряжение шума, измеренное в полосе ширины В. У источника белого шума не зависит от частоты, а розовый шум, например, имеет спад . Часто используется среднее значение квадрата плотности шума . Поскольку всегда относится к среднеквадратичному значению, а - к среднему значению квадрата, для получения достаточно возвести в квадрат . Это звучит просто (и по сути просто), но мы хотим быть уверены, что вы не запутаетесь.

Заметьте, что величины В и являются множителями для перехода от величин, обозначаемых строчными буквами, к величинам, обозначаемым прописными буквами. Например, для теплового шума резистора R имеем

В данных изготовителя даются графики или , соответственно в единицах «нановольт на корень из герца» или «вольт в квадрате на герц». Величины , которые скоро будут введены, используются точно так же.

При сложении двух некоррелированных сигналов (два шума или сигнал и шум) складываются квадраты амплитуд: , где - эффективное (среднеквадратичное) значение сигнала, полученного сложением сигнала с эффективным значением и шума с эффективным значением . Эффективные значения нельзя суммировать!

Отношение сигнал/шум.

Отношение сигнал/шум определяется по формуле

где для напряжений указаны эффективные значения, а ширина полосы и некоторая центральная полоса оговорены, т. е. это есть отношение (в децибелах) эффективного напряжения полезного сигнала к эффективному напряжению имеющегося шума. «Сигнал» может быть синусоидальным, или несущей частотой с модуляцией, или даже шумоподобным сигналом.

Если сигнал имеет узкополосный спектр, то существенно, в какой полосе измеряется отношение , так как оно падает, если полоса измерений становится шире полосы, содержащей спектр сигнала: с расширением полосы энергия шума увеличивается, а энергия сигнала остается постоянной.

Коэффициент шума.

Любой реальный источник сигнала или измерительный прибор генерирует шум из-за наличия теплового шума во внутреннем сопротивлении источника (реальная часть комплексного полного сопротивления). Конечно, могут быть и дополнительные источники шума от других причин. Коэффициент шума (КШ) усилителя - это просто отношение в децибелах выходного сигнала реального усилителя к выходному сигналу «совершенного» (бесшумного) усилителя с тем же коэффициентом усиления; входным сигналом в обоих случаях является тепловой шум подключенного ко входу усилителя резистора:

где - средний квадрат напряжения шума на герц, даваемого усилителем с бесшумным (холодным) резистором на входе. Значение существенно, так как напряжение шума, порождаемого усилителем, как вы вскоре увидите, сильно зависит от сопротивления источника (рис. 7.40).

Рис. 7.40. Зависимость эффективного напряжения шума от коэффициента шума и сопротивления источника. (National Semiconductor Corp.).

Коэффициент шума - удобная характеристика качества усилителя, если при заданном активном сопротивлении источника вы хотите сравнить усилители (или транзисторы, для которых также определяется КШ). Коэффициент шума изменяется с изменением частоты и сопротивления источника, поэтому он часто задается графически в виде линий уровня КШ относительно частоты и . Он может быть указан также в виде набора графиков его зависимости от частоты - одна кривая на каждое значение тока коллектора или аналогичного набора графиков зависимости КШ от - также одна кривая на каждое значение тока коллектора. Обратите внимание на следующее. Приведенная выше формула для КШ выведена в предположении, что полное входное сопротивление усилителя во много раз больше полного сопротивления источника, т. е. . Однако в особом случае для усилителей радиочастоты мы обычно имеем Ом, и КШ определен соответствующим образом. В этом специальном случае согласованных полных сопротивлений необходимо просто убрать коэффициент 4 в предыдущих выражениях.

Огромное заблуждение: не пытайтесь улучшить положение добавлением последовательного резистора к источнику сигнала для попадания в область минимального КШ. Все, чего вы добьетесь, стараясь, чтобы усилитель выглядел - это добавите шума в источник! Коэффициент шума может быть весьма обманчив в этом случае; обманчив он еще и потому, что спецификация КШ (например, 2 дБ) для биполярного или полевого транзистора всегда дается при оптимальной комбинации и . Об истинных рабочих характеристиках эта величина говорит мало, кроме разве того, что изготовитель считает полезным похвастаться малой величиной КШ.

Вообще говоря, при оценке характеристик усилителя легче всего не запутаться, если придерживаться отношения , подсчитанного для данного напряжения и полного сопротивления источника.

Вот как надо перейти от КШ к отношению

где - среднеквадратичная амплитуда сигнала, - полное сопротивление источника, а КШ - коэффициент шума усилителя при данном .

Температура шума.

Иногда вместо коэффициента шума для выражения шумовых характеристик усилителя используется температура шума. Оба способа несут одну и ту же информацию, а именно дополнительный вклад в шум усилителя, возбуждаемого источником сигнала с полным сопротивлением КИ; в этом смысле они эквивалентны.

Взгляните на рис. 7.41, чтобы понять, как работает температура шума: вначале вообразим себе, что имеется реальный (шумящий) усилитель, подключенный к бесшумному источнику с полным сопротивлением (рис. 7.41, а). Если вы затрудняетесь представить бесшумный источник, вообразите резистор с сопротивлением , охлажденный до абсолютного нуля. Однако, хотя источник и бесшумный, на выходе будет некоторый шум, поскольку усилитель имеет шумы. Теперь представьте конструкцию рис. , в которой мы волшебным образом сделали усилитель бесшумным и привели источник к некоторой температуре такой, что выходное напряжение шума стало таким же, как и на рис. 7.41, а. называется температурой шума данного усилителя для полного сопротивления источника .

Как мы отмечали ранее, коэффициент шума и температура шума представляют собой просто разные способы выражения одной и той же информации. В самом деле, можно показать, что они связаны друг с другом следующими соотношениями:

где Т - температура окружающей среды, обычно принимаемая равной 290 К.

Вообще говоря, хорошие малошумящие усилители имеют температуру шума гораздо ниже комнатной (или это эквивалентно тому, что коэффициент шума у них много меньше 3 дБ). Позже в этой главе мы объясним, как можно измерить коэффициент (или температуру) шума усилителя. Вначале, однако, нам нужно разобраться в шумах транзисторов и методах проектирования малошумящих схем. Мы надеемся, что последующие рассуждения прояснят то, что часто покрыто мраком непонимания.

Мы уверены, что, прочитав следующие два раздела, вы никогда больше не будете введены в заблуждение коэффициентом шума!

Отношение "сигнал/шум" (SNR) - это отношение среднеквадратического значения величины входного сигнала к среднеквадратическому значению величины шума (за исключением гармонических искажений), выраженное в децибелах:

SNR(dB) = 20 log [ V signal(rms) / V noise(rms) ]

Это значение позволяет определить долю шума в измеряемом сигнале по отношению к полезному сигналу.

Шум, измеряемый при расчете SNR, не включает гармонические искажения, но включает шум квантования. Для АЦП с определенным разрешением именно шум квантования ограничивает возможности преобразователя теоретически лучшим значением отношения сигнал/шум, которое определяется как:

SNR(db) = 6.02 N + 1.76,

где N - разрешение АЦП.

Спектр шума квантования АЦП стандартных архитектур имеет равномерное распределение по частоте. Поэтому величина этого шума не может быть уменьшена путем увеличения времени преобразования и последующего усреднения результатов. Шум квантования может быть снижен только путем проведения измерений с помощью АЦП большей разрядности.

Особенность сигма-дельта АЦП состоит в том, что спектр шума квантования у него распределен по частоте неравномерно - он смещен в сторону высоких частот. Поэтому, увеличивая время измерения (и, соответственно, количество выборок измеряемого сигнала), накапливая и затем усредняя полученную выборку (фильтр нижних частот), можно получить результат измерений с более высокой точностью. Естественно, при этом общее время преобразования будет возрастать.

Другие источника шума АЦП включают тепловой шум, шум составляющей 1/f и джиттер опорной частоты.

9.2 Общие гармонические искажения

Нелинейность в результатах преобразования данных приводит к появлению гармонических искажений. Такие искажения наблюдаются как "выбросы" в спектре частот на четных и нечетных гармониках измеряемого сигнала (рис. 15).

Эти искажения определяют как общие гармонические искажения (THD). Они определяются как:

Величина гармонических искажений уменьшается на высоких частотах до точки, в которой амплитуда гармоник становится меньше, чем уровень шума. Таким образом, если мы анализируем вклад гармонических искажений в результаты преобразования, это можно делать либо во всем спектре частот, ограничивая при этом амплитуду гармоник уровнем шума, либо ограничивая полосу частот для анализа. Например, если в нашей системе стоит ФНЧ, то высокие частоты нам просто неинтересны и высокочастотные гармоники не подлежат учету.

9.3 Отношение "сигнал/шум и искажения"

Отношение "сигнал/шум и искажения" (SiNAD) более полно описывает шумовые характеристики АЦП. SiNAD учитывает величину как шума, так и гармонических искажений по отношению к полезному сигналу. SiNAD рассчитывается по следующей формуле:

9.4 Динамический диапазон, свободный от гармоник

«Спецификация» ацп

Существуют общие определения, которые принято использовать в отношении аналого-цифровых преобразователей.

Тем не менее, характеристики, приводимые в технической документации производителей АЦП, могут показаться довольно путаными.

Правильный же выбор оптимального по сочетанию своих характеристик АЦП для конкретного приложения требует точной интерпретации данных, приводимых в технической документации.

Наиболее часто путаемыми параметрами являются разрешающая способность и точность, хотя эти две характеристики реального АЦП крайне слабо связаны между собой. Разрешение не идентично точности, 12-разрядный АЦП может иметь меньшую точность, чем 8-разрядный. Для АЦП разрешение представляет собой меру того, на какое количество сегментов может быть поделен входной диапазон измеряемого аналогового сигнала (например, для 8-разрядного АЦП это 2 8 =256 сегментов). Точность же характеризует суммарное отклонение результата преобразования от своего идеального значения для данного входного напряжения. То есть, разрешающая способность характеризует потенциальные возможности АЦП, а совокупность точностных параметров определяет реализуемость такой потенциальной возможности.

АЦП преобразует входной аналоговый сигнал в выходной цифровой код. Для реальных преобразователей, изготавливаемых в виде интегральных микросхем, процесс преобразования не является идеальным: на него оказывают влияние как технологический разброс параметров при производстве, так и различные внешние помехи. Поэтому цифровой код на выходе АЦП определяется с погрешностью. В спецификации на АЦП указываются погрешности, которые дает сам преобразователь. Их обычно делят на статические и динамические. При этом именно конечное приложение определяет, какие характеристики АЦП будут считаться определяющими, самыми важными в каждом конкретном случае.

«Спецификация» АЦП, приводимая в технической документации на микросхемы, помогает обоснованно выбрать преобразователь для конкретного применения. В качестве примера рассмотрим спецификацию АЦП, интегрированного в новый микроконтроллер C8051F064 производства фирмы Silicon Laboratories.