En electrónica y radio, la relación entre las señales electrónicas deseadas y el ruido no deseado puede variar en un rango extremadamente amplio, hasta mil millones de veces o más. El cálculo de la relación señal /ruido (SNR) es la diferencia de dos logaritmos o el logaritmo de la relación de las señales principal y de ruido.

Señales electrónicas y ruido

Para mejor o peor, el ruido no deseado es una parte natural e ineludible de las señales en todos los circuitos electrónicos y las ondas de radio transmitidas. Cada componente del circuito, desde los transistores hasta las resistencias y el cableado, está formado por átomos que vibran aleatoriamente en respuesta a la temperatura ambiente; las vibraciones aleatorias producen ruido eléctrico. En el aire, las transmisiones de radio pasan a través de un entorno lleno de interferencia electromagnética (EMI) de líneas eléctricas, equipos industriales, el sol y muchas otras fuentes. Un ingeniero de electrónica quiere saber, de la señal que recibe su equipo, cuánto ruido y cuánta información se desea.

Acerca de las unidades de Decibel

Los científicos e ingenieros que trabajan con señales a menudo usan mediciones en decibelios (dB) en lugar de unidades lineales estándar como voltios o vatios. Esto se debe a que en un sistema lineal, terminará escribiendo muchos ceros engorrosos en sus figuras, o recurrirá a la notación científica. Las unidades de Decibel, por otro lado, se basan en logaritmos. Aunque las unidades de dB tardan en acostumbrarse, hacen la vida más fácil al permitirte usar números que son más compactos. Por ejemplo, un amplificador tiene un rango dinámico de 100 dB; esto significa que las señales más fuertes son 10 mil millones de veces más fuertes que las más débiles. Trabajar con "100 dB" es más fácil que "10 mil millones".

Medición y análisis de señal

Antes de hacer el cálculo de SNR, necesitará valores medidos de la señal principal, S, y el ruido, N. Puede usar un analizador de intensidad de señal que muestre las señales en una pantalla gráfica. Estas pantallas generalmente muestran la intensidad de la señal en unidades de decibeles (dB). Por otro lado, es posible que se le den valores de señal y ruido "en bruto" en unidades como voltios o vatios. Estas no son unidades de dB, pero puede obtener unidades dB mediante la aplicación de una función de logaritmo.

Cálculo SNR - Simple

Si sus mediciones de señal y ruido ya están en dB, simplemente reste la cifra de ruido de la señal principal: S - N. Porque cuando se restan logaritmos, es lo mismo que dividir los números normales. La diferencia de los números es la SNR. Por ejemplo: mides una señal de radio con una potencia de -5 dB y una señal de ruido de -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.

Cálculo de SNR - Complicado

Para calcular SNR, divida el valor de la señal principal por el valor del ruido, y luego tome el común logaritmo del resultado: log (S ÷ N). Hay un paso más: si sus cifras de fuerza de la señal son unidades de potencia (vatios), multiplique por 20; si son unidades de voltaje, multiplique por 10. Para potencia, SNR = 20 log (S ÷ N); para voltaje, SNR = 10 log (S ÷ N). El resultado de este cálculo es la SNR en decibelios. Por ejemplo, su valor de ruido medido (N) es 1 microvoltio, y su señal (S) es de 200 milivoltios. La SNR es 10 log (.2 ÷ .000001) o 53 dB.

Significado de SNR

Los números de la relación señal-ruido son todos acerca de la potencia de la señal deseada en comparación con la ruido no deseado. Cuanto mayor es el número, más se destaca la señal deseada en comparación con el ruido, lo que significa una transmisión más clara de mejor calidad técnica. Un número negativo significa que el ruido es más fuerte que la señal deseada, lo que puede significar problemas, como una conversación telefónica demasiado confusa para entender. Para una transmisión de voz de buena calidad, como una señal celular, la SNR tiene un promedio de alrededor de 30 dB, o una señal que es 1,000 veces más fuerte que el ruido. Algunos equipos de audio tienen una SNR de 90 dB o superior; en ese caso, la señal es mil millones de veces más fuerte que el ruido.