Dalam elektronik dan radio, rasio sinyal elektronik yang diinginkan dengan suara yang tidak diinginkan dapat bervariasi pada rentang yang sangat luas, hingga satu miliar kali atau lebih. Perhitungan untuk rasio signal-to-noise (SNR) adalah selisih dua logaritma atau logaritma dari rasio sinyal utama dan noise.
Sinyal dan Kebisingan Elektronik
Baik atau buruk, kebisingan yang tidak diinginkan adalah bagian sinyal yang terjadi secara alami dan tak terhindarkan di semua sirkuit elektronik dan gelombang radio yang ditransmisikan. Setiap komponen sirkuit, dari transistor hingga resistor hingga kabel, terdiri dari atom-atom yang bergetar secara acak sebagai respons terhadap suhu sekitar; getaran acak menghasilkan kebisingan listrik. Di udara, transmisi radio melewati lingkungan yang penuh dengan interferensi elektromagnetik (EMI) dari saluran listrik, peralatan industri, matahari, dan banyak sumber lainnya. Seorang insinyur elektronik ingin tahu, tentang sinyal yang diterima peralatannya, berapa banyak noise, dan berapa banyak informasi yang diinginkan.
Tentang Satuan Desibel
Para ilmuwan dan insinyur yang bekerja dengan sinyal sering menggunakan pengukuran dalam format desibel (dB) sebagai pengganti unit linier standar seperti volt atau watt. Ini karena, dalam sistem linier, Anda akhirnya akan menulis banyak angka nol yang rumit dalam angka Anda atau menggunakan notasi ilmiah. Unit desibel, di sisi lain, bergantung pada logaritma. Meskipun unit dB membutuhkan waktu untuk membiasakan diri, unit ini membuat hidup lebih mudah dengan memungkinkan Anda menggunakan angka yang lebih ringkas. Misalnya, penguat memiliki jangkauan dinamis 100 dB; ini berarti sinyal terkuat 10 miliar kali lebih kuat dari yang terlemah. Bekerja dengan "100 dB" lebih mudah daripada "10 miliar".
Pengukuran dan Analisis Sinyal
Sebelum melakukan perhitungan SNR, Anda memerlukan nilai terukur dari sinyal utama, S, dan noise, N. Anda mungkin menggunakan penganalisis kekuatan sinyal yang menunjukkan sinyal pada tampilan grafik. Tampilan ini biasanya menunjukkan kekuatan sinyal dalam satuan desibel (dB). Di sisi lain, Anda mungkin diberi sinyal "mentah" dan nilai noise dalam satuan seperti volt atau watt. Ini bukan satuan dB, tetapi Anda bisa mendapatkan satuan dB dengan menerapkan fungsi logaritma.
Perhitungan SNR – Sederhana
Jika pengukuran sinyal dan kebisingan Anda sudah dalam bentuk dB, cukup kurangi angka kebisingan dari sinyal utama: S - N. Karena ketika Anda mengurangi logaritma, itu sama dengan membagi angka normal. Perbedaan angka adalah SNR. Misalnya: Anda mengukur sinyal radio dengan kekuatan -5 dB dan sinyal noise -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
Perhitungan SNR – Rumit
Untuk menghitung SNR, bagi nilai sinyal utama dengan nilai noise, lalu ambil logaritma umum dari hasilnya:
\text{SNR}=\log{\frac{S}{N}}
Ada satu langkah lagi: Jika angka kekuatan sinyal Anda adalah satuan daya (watt), kalikan dengan 20; jika itu adalah satuan tegangan, kalikan dengan 10.
Untuk daya:
\text{SNR}=20\log{\frac{S}{N}}
Untuk tegangan:
\text{SNR}=10\log{\frac{S}{N}}
Hasil dari perhitungan ini adalah SNR dalam desibel. Misalnya, nilai kebisingan terukur Anda (N) adalah 1 mikrovolt, dan sinyal Anda (S) adalah 200 milivolt. SNRnya adalah:
\text{SNR}=10\log{\frac{0.2}{0.000001}}=53\text{ dB}
Arti dari SNR
Angka rasio signal-to-noise adalah tentang kekuatan sinyal yang diinginkan dibandingkan dengan noise yang tidak diinginkan. Semakin besar angkanya, semakin "menonjol" sinyal yang diinginkan dibandingkan dengan noise, yang berarti transmisi yang lebih jernih dengan kualitas teknis yang lebih baik. Angka negatif berarti kebisingan lebih kuat dari sinyal yang diinginkan, yang mungkin menimbulkan masalah, seperti percakapan telepon seluler yang terlalu kacau untuk dipahami. Untuk transmisi suara berkualitas wajar seperti sinyal seluler, SNR rata-rata sekitar 30 dB, atau sinyal yang 1.000 kali lebih kuat daripada noise. Beberapa peralatan audio memiliki SNR 90 dB atau lebih baik; dalam hal ini, sinyalnya 1 miliar kali lebih kuat dari noise.