訊雜比（SNR）

想像你在聚會上努力聽清楚朋友說話。你能聽懂多少，並不只取決於他說得有多大聲（訊號），更取決於他的聲音相比背景嘈雜聲（雜訊）有多突出。訊雜比正是對一個電訊號做這種比較：你在意的那部分的功率，除以你不在意的那一切的功率。數值大，意味著訊號清晰、容易讀取；數值小，意味著你的訊號正在被淹沒。由於兩者跨越的範圍極大，我們幾乎總是用分貝來表示訊雜比，其中 SNR(dB) = 10·log10(訊號功率 / 雜訊功率)。每 10 dB 就是功率比的十倍躍升，所以 60 dB 意味著訊號攜帶的功率是雜訊的一百萬倍。

在類比與混合訊號晶片裡，訊雜比是衡量品質的終極標尺，因為它所量度的雜訊永遠不會消失——那是物理本身自帶的嘶嘶聲：每一個電阻都有的熱雜訊（功率密度 4kTR）、在低頻處佔主導的閃爍（1/f）雜訊，以及一旦你開始數位化，把每個取樣四捨五入到最近碼字所帶來的量化雜訊。這個雜訊底限定了你還能從泥潭裡分辨出來的最小訊號，而電路在不削頂（clipping）的前提下能處理的最大訊號則定了上限。兩者之間的跨度——也就是你的動態範圍——以及你能宣稱的有效解析度，都被訊雜比所封頂。你可以隨意放大一個微弱訊號，但如果你把雜訊也一起放大了，這個比值絲毫不動；真正要緊的，是在訊號誕生的最前端就把雜訊壓得很小。

這正是為什麼訊雜比是資料轉換器規格書上的頭條數字。對於一台理想的 N 位元類比數位轉換器，餵入一個滿量程正弦波，剩下的唯一雜訊就是量化雜訊，而你所能達到的最佳訊雜比算下來約為 6.02·N + 1.76 dB——每增加一位元，大約換來 6 dB，也就是一位元的解析度。因此一台 12 位元轉換器的上限約在 74 dB。真實電路總是落在這個理想值之下，因為熱雜訊、閃爍雜訊、抖動（jitter）與失真都會疊加上來，所以實測的訊雜比告訴你的，是真正有用的位元數，而不是僅僅印在封裝上的位元數。