dBFS、dBm、dBV、dBW、0dB、-3dB概念解析
出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2016-11-05 14:42:34
電學(xué)中分貝與放大倍數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
AV (dB) = 20 lg ( Vo / Vi )
AI (dB) = 20 lg ( Io / Ii )
Ap (dB) = 10 lg ( Po / Pi )
分貝定義時(shí)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(guān)系是P = V . V / R = I . I .R ,采用這套公式后,兩者的增益數(shù)值就一樣了:
10 lg ( Po / Pi ) = 10 lg ( Vo . Vo / R ) / ( Vi . Vi / R ) = 20 lg ( Vo / Vi )
使用分貝做單位主要有三大好處:
1、數(shù)值變小,讀寫方便
電子系統(tǒng)的總放大倍數(shù)常常是幾千、幾萬甚至幾十萬,一架收音機(jī)從天線收到的信號(hào)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(gè)對(duì)數(shù),數(shù)值就小得多。
2、運(yùn)算方便
放大器級(jí)聯(lián)時(shí),總的放大倍數(shù)是各級(jí)相乘;用分貝做單位時(shí),總增益就是相加。
若某功放前級(jí)是100倍(20dB),后級(jí)是20倍(13dB),那么總功率放大倍數(shù)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(duì)增長(zhǎng)呈正相關(guān)的。
例如,當(dāng)電功率從0.1瓦增長(zhǎng)到1.1瓦時(shí),聽到的聲音就響了很多;而從1瓦增強(qiáng)到2瓦時(shí),響度就差不太多;再?gòu)?0瓦增強(qiáng)到11瓦時(shí),沒有人能聽出響度的差別來。
如果用功率的表示都是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(huì)發(fā)現(xiàn),Hi-Fi功放上的音量旋鈕刻度都是標(biāo)的分貝,使您改變音量時(shí)直觀些。
分貝數(shù)值中,-3dB和0dB兩個(gè)點(diǎn)是必須了解的。
-3dB也叫半功率點(diǎn)或截止頻率點(diǎn),這時(shí)功率是正常時(shí)的一半,電壓或電流是正常時(shí)的1/2。在電聲系統(tǒng)中,±3dB的差別被認(rèn)為不會(huì)影響總特性,所以各種設(shè)備指標(biāo),如頻率范圍,輸出電平等,不加說明的話都可能有±3dB的出入。
0dB表示輸出與輸入或兩個(gè)比較信號(hào)一樣大。
分貝是一個(gè)相對(duì)大小的量,沒有的量值??赡陔娖奖砘蝰R路上的噪聲計(jì)上也能看到多少dB的測(cè)出值,這是因?yàn)槿藗兘o0dB先定了一個(gè)基準(zhǔn)。
常用的0dB基準(zhǔn)有下面幾種:
1、dBFS,以滿刻度的量值為0dB,常用于各種特性曲線上;
2、dBm,在600Ω負(fù)載上產(chǎn)生1mW功率(或0.775V電壓)為0dB,常用于交流電平測(cè)量?jī)x表上;
3、dBV,以1伏為0dB;
4、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,人士都能明白。只有在極少數(shù)場(chǎng)合才要折合,這時(shí)只需代入公式:
10的 A/20 (或A/10) 次方 × D0 計(jì)算即可。其中,
A為讀出的分貝數(shù)值;
D0為0dB時(shí)的基準(zhǔn)值;
電壓、電流或聲壓用A/20;
電功率、聲功率或聲強(qiáng)則用A/10。
來自網(wǎng)友的評(píng)論修改:
里面有幾處錯(cuò)誤: 首先, -3dB半功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓或電流是0dB的0.707倍(1/√2),而不是1/2。 其次,射頻系統(tǒng)中dBm=10log(P/1mW)是個(gè)功率單位,主要用于級(jí)聯(lián)的射頻電路計(jì)算。0dBm=1mW,30dBm=1W。這個(gè)并沒有局限于音頻系統(tǒng)的600Ω負(fù)載定義。 再次,人耳聲音大小聽感與聲音功率是近似對(duì)數(shù)關(guān)系,但并不表明人耳無法聽出10W和11W的區(qū)別 ,dB表示的好處 之一不是使數(shù)變小,而是可以用較短的數(shù)字表示很小或很大的數(shù),方便記錄。比如1000000000W=120dBm,以及0.0000000001W=-70dBm。 之二是增益數(shù)值上統(tǒng)一,不必再指明是功率增益還是電壓增益。 之三是級(jí)聯(lián)電路計(jì)算方便,比如前級(jí)輸出-15dBm,經(jīng)過增益10dB的放大器,、插損1dB的無源濾波器,輸出功率-15+10-1=-6dBm。
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