信噪比/增益

來源 https://blog.csdn.net/childbor/article/details/90674325

 

信噪比
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    “噪聲”的簡單定義就是：“在處理過程中設備自行產生的信號”，這些信號與輸入信號無關。放大器的輸出信號電壓與同時輸出的噪聲電壓之比，即為放大器的信號噪聲比，簡稱為信噪比。通常用英文字符S/N來表示，S表示攝像機在假設無噪聲時的圖像信號值，N表示攝像機本身產生的噪聲值(比如熱噪聲)，二者之比即為信噪比，用分貝(dB)表示。信噪比越高越好，信噪比越大，則表示混在信號里的雜波越少，視頻質量就越高。反之，就越差。

 

增益
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    簡單地說，分貝就是放大器增益的單位。放大器輸出與輸入的比值為放大倍數，單位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。當改用“分貝”做單位時，放大倍數就稱之為增益，這是一個概念的兩種稱呼。
    電學中分貝與放大倍數的轉換關系為：AV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)]（電壓，電流）；Ap(dB)=10lg(Po/Pi)（功率）
    分貝定義時電壓(電流)增益和功率增益的公式不同，但我們都知道功率與電壓、電流的關系是P=V2/R=I2R。采用這套公式后，兩者的增益數值就一樣了：10lg[Po/Pi]=10lg(V2o/R)/(V2i/R)=20lg(Vo/Vi)。
    使用分貝做單位主要有三大好處。

(1)數值變小，讀寫方便。電子系統的總放大倍數常常是幾千、幾萬甚至幾十萬，一架收音機從天線收到的信號至送入喇叭放音輸出，一共要放大2萬倍左右。用分貝表示先取個對數，數值就小得多。附表為放大倍數與增益的對應關系。

    (2)運算方便。放大器級聯時，總的放大倍數是各級相乘。用分貝做單位時，總增益就是相加。若某功放前級是100倍(20dB)，后級是20倍(13dB)，那么總功率放大倍數是100×20=2000倍，總增益為20dB＋13dB=33dB。
　　(3)符合聽感，估算方便。人聽到聲音的響度是與功率的相對增長呈正相關的。例如，當電
功率從0.1瓦增長到1.1瓦時，聽到的聲音就響了很多；而從1瓦增強到2瓦時，響度就差不太多；再從10瓦增強到11瓦時，沒有人能聽出響度的差別來。如果用功率的絕對值表示都是1瓦，而用增益表示分別為10.4dB，3dB和0.4dB，這就能比較一致地反映出人耳聽到的響度差別了。您若注意一下就會發現，Hi－Fi功放上的音量旋鈕刻度都是標的分貝，使您改變音量時直觀些。
    分貝數值中，－3dB和0dB兩個點是必須了解的。－3dB也叫半功率點或截止頻率點。這時功率是正常時的一半，電壓或電流是正常時的1/2。在電聲系統中，±3dB的差別被認為不會影響總特性。所以各種設備指標，如頻率范圍，輸出電平等，不加說明的話都可能有±3dB的出入。例如，前面提到的頻響10Hz～40kHz，就是表示在這段頻率中，輸出幅度不會超過±3dB，也就是說在10Hz和40kHz這二個端點頻率上，輸出電壓幅度只有中間頻率段的0.707(1/根號2)倍了。0dB表示輸出與輸入或兩個比較信號一樣大。
    分貝是一個相對大小的量，沒有絕對的量值。可您在電平表或馬路上的噪聲計上也能看到多少dB的測出值，這是因為人們給0dB先定了一個基准。例如聲級計的0dB是2×10－4μb(微巴)，這樣馬路上的噪聲是50dB、60dB就有了絕對的輕響概念。
　　常用的0dB基准有下面幾種：dBFS——以滿刻度的量值為0dB，常用於各種特性曲線上；dBm——在600Ω負載上產生1mW功率(或0.775V電壓)為0dB，常用於交流電平測量儀表上；dBV——以1伏為0dB；dBW——以1瓦為0dB。
　　一般讀出多少dB后，就不用再化為電壓、聲壓等物理量值了，專業人士都能明白。只有在極少數場合才要折合。這時只需代入公式：10A/20(或A/10)×D0計算即可。A為讀出的分貝數值，D0為0dB時的基准值，電壓、電流或聲壓用A/20，電功率、聲功率或聲強則用A/10。
　　現在您就可以來回答本文開頭的問題了。第二只音箱在相同輸入時比第一只音箱響一倍，如果保持兩只音箱一樣響的話，第二只音箱只要輸入一半功率即可。第一只功放只是很普通的品種，第二只功放卻很Hi－Fi，整個頻率范圍內輸出電壓只有±2.3％的差別!

 

============= End