不要忽视信噪比

信噪比通常表示为电压比，由原始功率比定义转换为如下关系:功率= V2 /R。额外的电阻项可以消除，因为测量信号电压和噪声电压的电阻值通常是相等的，因此Log10(1) = 0。

无论是在自动化过程控制系统还是航天器应用中，信噪比(SNR)都被用作通信信息中的系统优劣指标和系统设计参数。信噪比值越高，系统或设备性能越好这个概念很简单，但保持高信号电平通常是不切实际的，而控制电气噪声往往成为解决方案。

这不是一项简单的任务，因为系统中存在许多噪声源，常见的噪声源包括传感器噪声、信号调节电子噪声、模数转换不确定性(建模为噪声)以及从信号中提取数据时的软件算法错误(建模为噪声)。

信噪比管理的一个极端例子是旅行者2号宇宙飞船。27年前发射升空，距离太阳超过70亿英里，预计飞船将继续传输数据，直到2020年(飞行43年)，用信号发射机的功率向美国宇航局发送数万亿比特的数据，与地球上的广播电台和电视台相比，这是微不足道的。然而，美国国家航空航天局成功地从数十亿英里外接收到这些信息，使用的是1977年的老式航天器电子设备——尽管由于距离遥远，即使无线电信号以接近光速(186,000英里/秒)的速度传播，也会有10小时的延迟。

旅行者2号还必须应对额外的噪声源，如发射机内部产生的噪声、空间电磁噪声、天线噪声和接收机电子噪声。从“嘈杂”的通信系统信号中提取信息需要广泛的滤波和复杂的软件算法。

做数学计算

与计算整个系统信噪比相关的数学可能会变得复杂;然而，以分贝(dB)表示的基本定义是直截了当的(见框中的公式)。信噪比参数的这个原始定义通常与音频-无线电-电视通信系统有关。今天的自动化过程控制系统需要现代的信噪比定义来表征包含高速模数转换器(ADC)拓扑的采集系统。

在过程控制系统中，adc通常决定着传感器数据检索的精度和速度。典型的分辨率、精度、线性度、转换时间、采样速度、单调响应、元件噪声等规格对系统设计者来说仍然很重要。然而，今天具有高n位分辨率的高速adc具有更准确地表征过程控制数据采集模块动态行为的信噪比规格，并为比较数据采集系统行为提供了有效的工具。

的信噪比理想的n位ADC模块，ADC模块的转换失真不确定性(NAD)。SINAD(不包括dc)的测量值用于确定有效位数(ENOB)，这是表征ADC模块整体性能的更现实的规范。Enob = (sinad-1.76)/6.02。

例如，考虑一个包含前置放大器、多路复用器、采样保持、ADC和输出缓冲器的16位ADC模块，其SINAD测量值为86.3 dB。使用上面的公式，ENOB = 14，这意味着这个16位模块具有an的性能理想的14位ADC用于此声明的SINAD。信号频率、幅值和采样速度影响SINAD的FFT测量;因此，ENOB值。过程控制设计人员应经常咨询制造商，以确定他们的SINAD和ENOB测量方法。

比尔·麦戈文，Dataforth公司项目经理www.dataforth.com

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