Jaký je význam -3dB?

Napětí vs. výkon při použití dB

Bod -3 dB je také známý jako “ poloviční výkon “ bod. U napětí to nemusí nutit spoustu smyslů, proč používáme ( \ $ \ sqrt {2} / 2 \ $ ), ale podívejme se na příklad co to znamená ve smyslu moci.

Za prvé, \ $ P = V ^ {2} / R \ $ , ale umožňuje předpokládejme, že R je konstanta 1 \ $ \ Omega \ $ . Kvůli konstantě 1ohm ji můžeme odstranit z rovnice dohromady.

Řekněme, že máte signál při 6 V, jeho síla by pak byla \ $ (6 \ text {V}) ^ 2 = 36 \ text {W} \ $ .

Teď vezmu bod -3 dB, \ $ 6 \ text {V} \ cdot \ left (\ frac {\ sqrt {2}} {2} \ right) = 4,2426 \ text {V} \ $ .

Nyní pojďme síla v bodě -3 dB, \ $ 4,2426 \ text {V} ^ 2 = 18 \ text {W} \ $ .

Takže původně měli jsme 36 W, nyní máme 18 W (což je samozřejmě polovina 36 W).

Aplikace -3dB ve filtrech

Bod -3dB se velmi často používá u filtry všech typů (low pass, band pass, high pass …). Říká se pouze, že filtr na této frekvenci odřízne polovinu výkonu. Rychlost, s jakou klesá, závisí na pořadí systému, který používáte. Vyšší řád se může přiblížit k filtru “ cihlové zdi „. Filtr cihlové zdi je ten, který těsně před mezní frekvencí je na 0 dB (žádná změna signálu) a těsně poté, co jste na -∞ dB (žádný signál neprochází).

Proč filtrovat vstup na Oscope?

No, mnoho důvodů. Všechna zařízení (analogová nebo digitální) musí něco udělat se signálem. Můžete jít tak jednoduše, jako sledovač napětí, do něčeho složitějšího, jako je zobrazování signálu na obrazovce nebo přeměna signálu na zvuk. Všechna zařízení potřebná k převodu vašeho signálu na něco, co je použitelné, mají atributy, které jsou závislé na frekvenci. Jedním jednoduchým příkladem je operační zesilovač a jeho GBWP.

Takže v O-oboru přidají dolní propust, takže žádné z interních zařízení nemusí řešit frekvence nad to, co mohou Rukojeť. Když oskop říká, že jeho -3dB bod je 100 MHz, říká se, že na jeho vstup umístil nízkoprůchodový filtr, který má mezní frekvenci (-3dB bod) 100 MHz.

Komentáře

• Byl jsem v polovině psaní více méně stejný. Porazíte to 🙁
• Oskop bude mít v sobě mnoho věcí, které budou všechny do určité míry závislé na frekvenci. Když hodnotí rozsah, říkají, že budete moci získat přesné hodnoty do 3 dB až do této frekvence.
• @Kortuk: Problém není ‚ pouze aliasování. AC signál dané amplitudy se bude měnit rychlostí úměrné frekvenci a mnoho obvodů má části, které se nebudou chovat správně na signály, které se mění příliš rychle. Pokud má zařízení filtr pro útlum vyšších frekvencí rychlostí 6 dB / oktávu (zdvojnásobení frekvence polovinu amplitudy), pak jeden může zaručit, že pokud vstupní amplituda zůstane pod určitou úrovní, rychlost změny na výstupu zůstane pod mezemi zařízení ‚. Pokud ‚ nezahrnuje takový filtr, maximální vstupní úroveň bez zkreslení …
• Striktně řečeno poloviční výkon není -3 dB, ale \ $ 20 \ cdot log \ lef t (\ dfrac {\ sqrt {2}} {2} \ right) \ cca -3,0103 \ text {dB} \ $, ale ‚ je pro většinu účelů dostatečně blízko.
• Chiming za 10 let později, ale nikdo nepoukázal na to, že fyzicky existuje bod 3dB, protože bod, ve kterém se reaktivní příspěvek k impedanci shoduje s odporovým příspěvkem v děliči napětí (např. filtr). Fázor impedance na komplexní rovině má velikost kořene (2), když jsou dva stejné (a z toho vyplývá, že polovina z toho je Vout / Vin). Xc = 1 / (2pi f c) a Zt = sqrt (R ^ 2 + Xc ^ 2) a 0,707 … vypadne přímo z toho.

Grafiku modulu na schématu bodu filtru prvního nebo dolního průchodu prvního řádu lze aproximovat dvěma řádky. Bod, který tyto dvě čáry splňují, ve srovnání se skutečnou přímkou nám dává počet -3 dB. Tomuto bodu se říká mezní frekvence.

Mnoho systémů je tedy navrženo tak, aby fungovaly v normálních podmínkách, dokud dosáhli mezní frekvence, když ztratili při maximálním 3db. Pokud pracujete se signálem nad touto frekvencí, signál může být zeslaben.

Více informací na Wikipedii o nepřetržitých nízkoprůchodových filtrech .

-3dB, pochází z 20 logů (0,707) nebo 10 logů (0,5). k určení šířky pásma signálu při snížení napětí z maxima na 0,707Max nebo snížení výkonu z maxima na polovinu výkonu.

Komentáře

• Toto nepřidává nic k tomu, co již řekly ostatní odpovědi.
• Krátká odpověď, ale pomáhá. ‚ Odhodil jsem se s mnoha technologickými pojmy na přijaté odpovědi a proč několik 6V na sqr (2) / 2, dokud jsem si tuto odpověď nečetl, aby se vztahovalo “ poloviční výkon “ na 0,5 místo toho pak věci začaly dávat smysl.

Kellenjb“ Odpověď je vynikající, jen jsem chtěl přidat webovou stránku, která mi poskytla okamžik „Ohhh“, když jsem četl o této -3 dB věci. Možná to pomůže vizualizovat.

Četl jsem návod k filtrům Band Pass, který obsahuje skvělý obrázek Bode Plot. Níže vidíte klíčový obrázek. Pěkně ilustruje, jak se útlum signálu liší v závislosti na frekvencích. Vidíme tam není fázový posun na střední frekvenci, takže máme úplný přenos signálu. Když však vyjdeme z pásma propusti, dostaneme se do bodu, kde filtr pásma propustí signál, aby zaostával nebo vedl střední frekvenci o 45 stupňů, a vidíme náš bod -3 dB.

V thi s bodem, můžeme si všimnout, že sin (45 °) = \ $ 1 / \ sqrt (2) \ $

Níže uvedený vizuál pro mě opravdu pomáhá vnést smysl do této zdánlivě libovolné volby \ $ 1 / \ sqrt (3) / a>

Komentáře

• Mohli byste rozvinout, co motivuje použití funkce sine při stanovení fázového posunu o 45 stupňů? Výraz samozřejmě platí, ale co naznačuje použití sinusu na prvním místě pro fázový Bodeův graf?

Interní osciloskop má omezení zesilovače. Říkali tomu dynamický rozsah. Pokud použijete svůj obor předat omezení, vaše čtení již nebude přesné. Lineární zesilovač začne být nelineární.

Pokud se podíváte na jakýkoli blokový design osciloskopu, všimnete si vstupního zesilovače nebo předzesilovače. Blok filtru před ním neuvidíte. Vstupní signál je příliš malý, než může být zpracován filtrem. Po zesílení signálu můžete použít filtr. Omezením je tedy předzesilovač, nikoli filtr. Když vám o-rozsah poskytne specifikaci 100 Mhz, 3dB. Můžete si být jisti, že se jedná o předzesilovač.

Komentáře

• Existuje nějaká konkrétní hodnota, kterou vaše odpověď přidává k otázce, to není již dostatečně pokryty stávajícími odpověďmi?
• Dynamický rozsah nemá nic společného s otázkou, která se týká šířky pásma. Ditto nelinearita, z větší části. Ditto předzesilovače.
• Předzesilovač je pouze jednou složkou osciloskopu. Útlumový bod 3db neodkazuje pouze na omezení předzesilovače ‚, ale na vstupní systém jako celek – jehož účelem není překročit 100 MHz.