PCB 설계 및 분석

10 대 시절에 자동차 오디오에 대해 자세히 배우면서 모든 음표의 순수한 디테일에 흠뻑 젖었습니다. 나에게 음악은 과학과 전자 분야만큼이나 중독성이 있었다. 그러나이 기간 동안 컴팩트 디스크와 자동차 서브 우퍼의 등장이 중심 무대에 올랐습니다.

컴팩트 디스크 이전에는 비닐이 오디오 재생을위한 명확한 선택이었습니다. 듣는 즐거움의. 그러나 많은 사람들은 특정 조건에서 여전히 그렇다고 주장합니다. 더욱이 CD는 당시 게임 체인저였으며 카세트 테이프에 비해 제공되는 선명도는 부인할 수 없었습니다. 오늘날의 새로운 4K 비디오 표준을 재생하기위한 장치에 대한 요구가 있었던 것처럼 컴팩트 디스크도 마찬가지였습니다.

물론 자동차 오디오 CD 수신기를 도입했습니다. 뛰어난 선명도와 사용 편의성으로 CD 리시버의 통치는 완성되었습니다. 그러나 자본주의가있는 곳에서는 직접적인 경쟁이있을 것입니다. 이것은 CD 리시버의 경우 가장 확실했으며, 고급 자동차 오디오 구성 요소가 고객을 흔들기 위해 사용할 수있는 가장 조롱 된 차이점은 뛰어난 선명도였습니다. 그들이 말하는 명확성은 우수한 신호 대 잡음비 사양을 통해서만 달성 할 수있었습니다.

하급 브랜드보다 항상 더 나은 사양은 신호 대 잡음비 (SNR)였습니다. 또한 훈련받지 않은 귀에게도 선명도와 음악적 존재감의 차이는 부인할 수 없습니다. 따라서 SNR이 음악적 사운드 선명도에 큰 차이를 만들 수 있다면 신호 전송 애플리케이션에서의 중요성이 기하 급수적으로 더 중요합니다. 따라서 다음 몇 단락에서 SNR과 설계 정확도를 보장하기 위해 SNR을 계산하는 방법에 대해 설명하겠습니다.

신호 대 잡음비 란 무엇입니까?

정의, SNR 또는 신호 대 잡음비는 원하는 정보 또는 신호의 전력과 원하지 않는 신호 또는 배경 잡음의 전력 사이의 비율입니다.

또한 SNR은 현장에서 사용되는 측정 매개 변수입니다. 원하는 신호의 수준을 배경 소음 수준과 비교하는 과학 및 공학 즉, SNR은 잡음 전력에 대한 신호 전력의 비율이며 그 표현 단위는 일반적으로 데시벨 (dB)입니다. 또한 비율이 0dB보다 크거나 1 : 1보다 높으면 잡음보다 신호가 더 많다는 것을 의미합니다.

SNR의 기술적 정의를 제외하고 제가 다른 용어로 정의하는 방식은 비교를 사용하는 것입니다. 예를 들어, 당신과 다른 한 사람이 대화를 나누는 큰 방 안에 있다고 가정 해보십시오. 그러나 방은 대화를 나누는 다른 사람들로 가득 차 있습니다. 또한, 다른 사람들 중 일부는 귀하 및 귀하의 토론에 참여한 다른 개인과 유사한 음성 패턴을 가지고 있습니다. 상상할 수 있듯이 어떤 사람이 무엇을 말하고 있는지 해독하기 어려울 것입니다.

신호 대 잡음비가 중요한 이유는 무엇입니까?

이전 비교에서 더 나은 이해를 얻을 수 있습니다. 원치 않는 신호 나 잡음이 의미하는 바를 상상할 수 있듯이 대화에 참여한 상대방을 이해하는 것은 거의 불가능합니다. 또한 이와 같은 시나리오에서는이를 신호 대 잡음 문제 또는 허용 가능한 매개 변수 미만인 신호 대 잡음 비율에 해당하는 것으로 간주합니다.

이제 원하는 신호가 필수 데이터라고 가정합니다. 오류에 대해 엄격하거나 좁은 허용 오차가 있고 원하는 신호를 방해하는 다른 신호가 있습니다. 다시 말하지만, 수신기의 작업은 원하는 신호를 해독하는 것이 기하 급수적으로 더 어려워집니다. 요약하면, 높은 신호 대 잡음비를 갖는 것이 매우 중요합니다. 또한, 어떤 경우에는 기기의 작동 여부 차이를 의미 할 수도 있으며 모든 경우에 송신기와 수신기 간의 성능에 영향을 미칩니다.

무선 기술에서 기기 성능의 핵심은 다음과 같습니다. 적용된 신호를 배경 잡음 또는 스펙트럼의 신호와 합법적 인 정보로 구분하는 장치의 기능. 이것은 SNR 사양이 설정에 사용되는 표준의 정의를 요약합니다. 또한 적절한 무선 기능을 보장하기 위해 제가 언급하고있는 표준도 있습니다.

신호 대 잡음비 계산의 기본

기본적으로 SNR은 원하는 신호 간의 차이입니다. 그리고 노이즈 플로어. 또한 정의 측면에서 노이즈 플로어는 다른 장치 또는 유사한 주파수에서 의도하지 않게 간섭을 생성하는 장치에 의해 생성되는 특정 배경 전송입니다. 따라서 신호 대 잡음비를 확인하려면 신호 강도 값에서 잡음 값을 빼서 원하는 신호 강도와 원하지 않는 잡음 사이의 정량화 가능한 차이를 찾아야합니다.

원하는 신호 무결성을 달성하면 설계의 모든 단계에서 어렵습니다.

가정적으로 말하면 기기의 라디오가 -65dBm (밀리 와트 당 데시벨)의 신호를 수신하고 노이즈 플로어가 -80dBm이면 결과 신호가 잡음비는 15dB입니다. 그러면이 무선 연결에 대해 15dB의 신호 강도로 반영됩니다. 아시다시피 무선 네트워크의 연결 측면에서 전문가들은 최소 SNR 요구 사항을 언급합니다. 웹 서핑이라고하면 20dB입니다. 그러나 다음은 SNR 값에 대한 SNR 요구 사항입니다.

• 5dB ~ 10dB : 연결을 설정하는 데 필요한 최소 수준보다 낮습니다. 원하는 신호 (유용한 정보)와 거의 구분할 수없는 노이즈 수준까지.

• 10dB ~ 15dB : 신뢰할 수없는 연결을 설정하는 데 허용되는 최소값입니다.

• 15dB ~ 25dB : 일반적으로 단점 연결 불량을 설정하기 위해 최소 허용 수준을 초과했습니다.

• 25dB ~ 40dB : 좋은 것으로 간주됩니다.

• 41dB 이상 : 우수한 것으로 간주됩니다.

SNR은 전기 신호의 선명도 또는 강도를 정량화하는 데 일상적으로 사용되지만 모든 형태의 신호 (전송). 예를 들어, 아이스 코어의 동위 원소 수준, 세포 간의 생화학 적 신호 전달 또는 자동차 증폭기 및 소스 장치 (DVD, CD 또는 디지털)의 오디오 사운드 선명도를 설명하는 데 사용됩니다. 그러나 오디오 구성 요소의 경우 SNR은 항상 양의 값입니다. 예를 들어, SNR이 95dB이면 오디오 신호의 레벨이 노이즈 레벨보다 95dB 더 높다는 것을 의미합니다. 즉, 95dB의 SNR이 80dB의 SNR보다 낫습니다.

신호 대 잡음비 계산 방법

SNR 계산은 간단하거나 복잡 할 수 있습니다. , 문제의 장치 및 사용 가능한 데이터에 따라 다릅니다. 따라서 SNR 측정 값이 이미 데시벨 형식이면 원하는 신호에서 노이즈 양을 뺄 수 있습니다. SNR = S-N. 이는 로그를 뺄 때 일반 수를 나누는 것과 동일하기 때문입니다. 또한 숫자의 차이는 SNR과 같습니다. 예를 들어 강도가 -10dB이고 노이즈 신호가 -50dB 인 무선 신호를 측정합니다. -10-(-50) = 40dB.

앞서 언급했듯이 SNR 계산도 포함될 수 있습니다. 따라서 복잡한 계산의 경우 원하는 신호의 값을 노이즈의 양으로 나눈 다음 결과의 공통 로그, 즉 log (S ÷ N)을 취합니다. 그런 다음 신호 강도 측정 값이 와트 (전력)이면 20을 곱합니다. 그러나 전압 단위 인 경우 10을 곱합니다.

신호 대 잡음비 공식 및 채널 용량

신호 대 잡음비는 모든 무선 네트워크에 영향을 미치며 여기에는 Bluetooth, Wi-Fi, 4G, 4G LTE 및 5G가 포함됩니다. 작동은 무선 신호에 의존하기 때문입니다. 또한 무선 신호를 사용하여 기능하기 때문에 언급 된 각 통신 방법은 최대 채널 용량을 갖습니다. 또한 SNR이 증가하면 채널 용량도 증가합니다.

전체적으로 채널 용량, 대역폭 및 신호 대 잡음비는 모두 통신 채널의 최대 용량에 영향을 미칩니다. 더욱이,이 발견은 Claude Shannon의 소유이며 그는 제 2 차 세계 대전 중에이 상관 관계를 만듭니다. 오늘날의 전자 및 과학 분야에서는 엔지니어와 과학자 모두이를 Shannon의 법칙 또는 Shannon-Hartley 정리라고합니다.

Shannon의 법칙에 따르면 다음 공식은 용량을 형성하는이 상관 관계를 나타냅니다. 종속 관계 :

C = W log2 (1 +)

이 공식 내 :

C는 채널 용량 (비트 / 초)과 같습니다.

S는 평균 수신 신호 전력과 같습니다.