[Analogique] Calcul SNR
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Calcul SNR



  1. #1
    Yodiraf

    Calcul SNR


    ------

    Bonjour à tous,

    J'aimerai savoir comment calculer le rapport signal sur bruit d'un système.

    Je sais que c'est le signal max en sortie sur le bruit mais comment je quantifie le bruit?

    Si par exemple, j'ai un AOP alimenté en +/-5V, je prend 5V en sortie max et pour le bruit, je prend le bruit des composants?

    Yodiraf.

    -----

  2. #2
    f6bes

    Re : Calcul SNR

    Bjrf à toi,

    Bruits des composants...ça veut dire ...QUOI ??
    Il te faut connaitre les données techniques et la plage d'utilisation de ce que tu veux comparés.
    Ca ne s'invente pas .
    Bonne journée

  3. #3
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Calcul SNR

    Bonjour,

    Il faut effectivement quantifier le bruit apporté au montage par chaque composant, puis combiner ces bruits de la manière qui convient pour obtenir le bruit total en sortie.

    Le bruit apporté par chaque composant se calcule en fonction de la nature du composant et/ou se trouve dans la datasheet du composant. Le bruit apporté par certains composants sera négligeable (c'est, par exemple, souvent le cas des résistances).

    L'ensemble du travail dépend du montage précis considéré.

    Pléthore de littérature a été écrite sur le sujet, voir par exemple :
    http://cds.linear.com/docs/en/design-note/dn015f.pdf
    http://www.ti.com/lit/an/slva043b/slva043b.pdf
    http://www.ti.com/lit/an/slyt094/slyt094.pdf
    http://www.analog.com/media/en/train...als/MT-047.pdf



    Tu calculeras une valeur de bruit en Vrms, il serait donc préférable d'utiliser des Vrms dans ta formule de SNR.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  4. #4
    Patrick_91

    Re : Calcul SNR

    Hello,

    Exprimer le bruit sans mentionner la bande passante associée n'est pas réaliste.
    Les résistances (ou impédances au sens large) produisent un bruit thermique non négligeable sans quoi en télécom la portée radio serait infinie ...
    Puissance de bruit thermique provoqué par une résistance : P = KTB
    K = constante de Botzman
    T = température en degrés Kelvin
    B = bande passante en Hz

    La tension de bruit sera dépendante de l'impédance sur la quelle on fait la mesure ou le calcul :
    V = racine(KTBR)
    V en Volt par racine de Hz
    R en Ohms

    Le premier lien : http://cds.linear.com/docs/en/design-note/dn015f.pdf
    donne l'indication sur le calcul du bruit ramené par un ampli et ramené a l'entrée de l'ampli.
    C'est le calcul de l'exces de bruit rapporté a l'entrée de l'ampli (excess noise ratio) c'est ce qui indiquera la dégradation du SNR introduite par le dispositif amplificateur.
    En RF et hyperfréquences on raisonne en puissance de bruit (dBm/Hz ou W/Hz) et en facteur de bruit (en dB ou linéaire) c'est plus simple il est vrai.
    Les autres sources de bruit sont dépendantes de la technologie utilisée et ne sont connues que de par les spécifications constructeur bien sur (bruits différents du bruit blanc bien sur)
    C'est un tres vaste sujet ..


    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Yodiraf

    Re : Calcul SNR

    Bonjour à tous,

    Merci pour vos retours, j'ai pas mal de chose à voir du coup!

    Donc le bruit dépend de la fréquence d'utilisation.

    Par exemple, sur l'ampli OPA365, la courbe page 9 indique une densité spectrale de bruit mais qui s'arrête à 100kHz.

    Comment savoir ce qu'il se passe après?

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    La tension de bruit sera dépendante de l'impédance sur la quelle on fait la mesure ou le calcul :
    Cad? Un exemple me serait plus parlant

    Et avant d'aller plus loin, je précise que c'est pour déterminer l'ENOB pour choisir la résolution d'un CAN.

    Est-ce que je suis à côté de la plaque ou sur la bonne voie?

  7. #6
    Yodiraf

    Re : Calcul SNR

    Re,

    En fait, j'ai compris pour la tension de bruit dépendante de l'impédance!

  8. #7
    calculair

    Re : Calcul SNR

    Bonjour,

    Pour limiter les erreurs, il est prudent de faire les calculs en puissance de bruits

    En effets, les puissances de bruit s'ajoutent , alors que les tensions de bruits ne s'ajoutent pas linéairement

    Pat ailleurs il ne faut pas oublier que la puissance de bruit inévitable est Pb = K T B ( K = Constante de Bolztman, T emperatute absolue, B la bande passante en Hertz )

    Ton montage fera toujours plus de bruit que Pb....!




    Citation Envoyé par Yodiraf Voir le message
    Re,

    En fait, j'ai compris pour la tension de bruit dépendante de l'impédance!
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  9. #8
    Patrick_91

    Re : Calcul SNR

    Hello,

    Par exemple, sur l'ampli OPA365, la courbe page 9 indique une densité spectrale de bruit mais qui s'arrête à 100kHz.

    Comment savoir ce qu'il se passe après?
    Au delà, si le composant est utilisable, il faut demander au fabricant bien sur. En général il faut rechercher les Application Notes il se peut que cela soit documenté.
    Ceci étant la courbe de gain/phase donne un peu plus de 50 dB de gain @100 kHz et pas grand chose à 50 Mhz (voir 6.7 page 7) !! (ceci explique celà).

    En fait, j'ai compris pour la tension de bruit dépendante de l'impédance!
    Ce que j'en disais c'est pour éviter les erreurs du type comparaison du niveau de bruit en entrée avec le niveau de bruit en sortie d'ampli si les impédances sont différentes (et c'est le cas tres tres souvent) il vaut mieux donc raisonner en puissance ou plus simplement calculer le bruit ramené à l'entrée de l'ampli (correspondant à celui trouvé en sortie via le gain de l'ampli) pour au moins raisonner sur une impédance commune. Par ailleurs ,comme dit calculair on peut sommer des puissances , pas vraiment des tensions (alternatives) c'est source d'erreur sauf peut être pour des tensions rms/racine de Hz , la tension rms étant la valeur moyenne d'une fonction sinus au carré , faut voir !! ... (si un physicien matheux peut confirmer ou infirmer ? faut voir).Si je me souviens bien les Vrms/racine de Hz on appelait cela la "variance" ? (j'ai oublié !!!... )

    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  10. #9
    Yodiraf

    Re : Calcul SNR

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    ou plus simplement calculer le bruit ramené à l'entrée de l'ampli (correspondant à celui trouvé en sortie via le gain de l'ampli)
    Quand tu dis, gain de l'ampli, tu parles du gain que l'on trouve dans la datsheet ou celui appliqué par les résistances choisies?

    Et est-ce que c'est la bonne méthode pour définir la résolution de mon CAN?

    Sinon, je m'embête pas à me farcir les calculs ^^

  11. #10
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Calcul SNR

    Bonjour,

    La tension de bruit de l'AOP est la somme d'un bruit blanc (puissance spectrale constante) et d'une bruit rose, en 1/f. C'est partiellement visible sur le graphique figure 14 : on voit la descente en 1/sqrt(f), puis le ralentissement vers une valeur limite, constante, de bruit blanc. La densité de bruit au delà de 100 kHz devrait donc être proche de 4.5nV/sqrt(Hz).

    L'AOP ayant 50MHz de produit gain - bande-passante, son gain en boucle ouverte à 50MHz est de... 1.
    https://en.wikipedia.org/wiki/Gain%E...dwidth_product

    Le bruit RMS en entrée du CAN va dépendre de la bande passante du système global. Une façon simpliste de voir les choses est de se dire que l'ampli va ajouter du bruit à toutes les fréquences et que ces bruits vont s'ajouter pour donner le bruit global ([bruit total]rms² = somme([bruit par fréquence]rms²)). Si ton système à une grande bande passante, il faudra sommer le bruit sur une grande bande de fréquence (par ex. de 0 à 10 MHz), mais si la bande passante est réduite par filtrage, il y aura moins de bruit à sommer et donc un bruit rms plus faible.
    Sachant qu'une somme, c'est une intégrale.


    Yodiraf, je t'encourage chaudement à lire des notes d'application et des cours sur le sujet. Ce n'est pas trivial, il va falloir un peu de travail pour bien comprendre tes calculs.
    Dernière modification par Antoane ; 31/07/2017 à 16h20.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  12. #11
    Yodiraf

    Re : Calcul SNR

    Oui je suis d'accord avec toi.

    Des références à me donner?

    Merci.

  13. #12
    Yodiraf

    Re : Calcul SNR

    Après, les électroniciens d'aujourd'hui font ils ce genre de calcul ou font ils une estimation à la louche?

    Parce que mine de rien, faut se les taper les calculs....

  14. #13
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Calcul SNR

    > Des références à me donner?
    Plus ou moins... cf. post #3.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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