Quelle est la signification de -3dB?

Tension vs puissance lors de lutilisation de dB

Le point -3 dB est également appelé point  » demi-puissance « . En tension, la raison pour laquelle nous utilisons ( \ $ \ sqrt {2} / 2 \ $ ) na peut-être pas beaucoup de sens, mais regardons un exemple de ce que cela signifie dans le sens du pouvoir.

Tout dabord, \ $ P = V ^ {2} / R \ $ , mais laisse Supposons que R est une constante 1 \ $ \ Omega \ $ . En raison de la constante 1ohm, nous pouvons le supprimer de léquation tous ensemble.

Disons que vous avez un signal à 6 V, sa puissance serait alors \ $ (6 \ text {V}) ^ 2 = 36 \ text {W} \ $ .

Maintenant, je prends le point -3dB, \ $ 6 \ text {V} \ cdot \ left (\ frac {\ sqrt {2}} {2} \ right) = 4.2426 \ text {V} \ $ .

Allons maintenant la puissance au point -3dB, \ $ 4.2426 \ text {V} ^ 2 = 18 \ text {W} \ $ .

Donc à lorigine nous avions 36 W, maintenant nous avons 18 W (ce qui est bien sûr la moitié de 36 W).

Application de -3dB dans les filtres

Le point -3dB est très couramment utilisé avec filtres de tous types (passe-bas, passe-bande, passe-haut …). Cela signifie simplement que le filtre coupe la moitié de la puissance à cette fréquence. La vitesse à laquelle il baisse dépend de lordre du système que vous utilisez. Un ordre supérieur peut se rapprocher de plus en plus dun  » mur de briques  » filtre. Le filtre de mur de brique étant celui qui, juste avant la fréquence de coupure, vous êtes à 0 dB (aucun changement de votre signal) et juste après que vous soyez à -∞ dB (aucun signal ne passe).

Pourquoi filtrer lentrée sur un Oscope?

Eh bien, de nombreuses raisons. Tous les appareils (analogiques ou numériques) doivent faire quelque chose avec le signal. Vous pouvez aller aussi simple quun suiveur de tension jusquà quelque chose de plus complexe comme afficher le signal sur un écran ou transformer le signal en audio. Tous les appareils nécessaires pour convertir votre signal en quelque chose qui est utilisable ont des attributs qui dépendent de la fréquence. Un exemple simple de ceci est un ampli-op et son GBWP.

Ainsi, sur un O-scope, ils ajouteront un filtre passe-bas afin quaucun des appareils internes nait à gérer des fréquences supérieures à ce quil peut poignée. Lorsquun oscope dit que son point -3dB est de 100 MHz, il dit quil a placé un filtre passe-bas sur son entrée a une fréquence de coupure (point -3dB) de 100 MHz.

Commentaires

• Jétais à mi-chemin décrire plus ou moins la même chose. Vous avez raison 🙁
• Loscope aura beaucoup de choses internes qui seront toutes quelque peu dépendantes de la fréquence. Lorsquils évaluent la portée, ils disent simplement que vous serez en mesure dobtenir des lectures précises à moins de 3 dB jusquà cette fréquence.
• @Kortuk: Le problème nest ‘ que laliasing. Un signal CA dune amplitude donnée changera à une certaine vitesse proportionnelle à la fréquence, et de nombreux circuits ont des parties qui ne se comportent pas correctement sur des signaux qui changent trop rapidement. Si un appareil a un filtre pour atténuer les fréquences plus élevées à un taux de 6 dB / octave (doubler la fréquence divise par peut garantir que si l’amplitude d’entrée reste en dessous d’un certain niveau, le taux de variation de la sortie restera en dessous des limites du périphérique ‘. Si on n’a pas ‘ t inclure un tel filtre, le niveau dentrée maximum sans distorsion …
• À proprement parler, la moitié de la puissance nest pas -3dB mais \ $ 20 \ cdot log \ lef t (\ dfrac {\ sqrt {2}} {2} \ right) \ approx -3.0103 \ text {dB} \ $ mais ‘ est assez proche pour la plupart des cas.
• Chiming 10 ans plus tard, mais personne na souligné que physiquement, le point 3dB existe car le point où la contribution réactive à limpédance correspond à la contribution résistive dans le diviseur de tension (par exemple un filtre). Le phaseur dimpédance sur le plan complexe a une magnitude de racine (2) lorsque les deux sont égaux (et suit que la moitié de cela est Vout / Vin). Xc = 1 / (2pi f c) et Zt = sqrt (R ^ 2 + Xc ^ 2), et .707 … en tombe tout de suite.

Le graphique du module sur le diagramme de Bode dun filtre passe-haut ou passe-bas du premier ordre, peut être approximé par deux lignes. Le point de rencontre des deux lignes, par rapport à la ligne réelle, nous donne le nombre de -3db. Ce point est appelé la fréquence de coupure.

Ainsi, de nombreux systèmes sont conçus pour fonctionner dans des conditions normales jusquà ce quils rencontré la fréquence de coupure quand ils perdent au maximum 3db. Si vous travaillez avec un signal supérieur à cette fréquence, le signal peut être plus atténué.

Plus dinformations sur Wikipedia sur les filtres passe-bas continus .

Les -3dB, proviennent de 20 Log (0,707) ou 10 Log (0,5). pour déterminer la bande passante du signal, lorsque diminuer la tension du maximum à 0,707 Max ou diminuer la puissance de la puissance maximale à la moitié.

Commentaires

• Ceci ‘ najoute rien à ce que les autres réponses ont déjà dit.
• Réponse courte mais aide. Jai été égaré avec les nombreux termes techniques sur la réponse acceptée et pourquoi plusieurs 6V à sqr (2) / 2 jusquà ce que je lis cette réponse pour relier  » demi-puissance  » à 0,5 au lieu de cela, les choses ont commencé à prendre du sens.

Kellenjb » La réponse de s est excellente, je voulais juste ajouter une page Web qui ma donné un moment « Ohhh » quand je lisais à propos de ce truc -3db. Peut-être que cela aide à visualiser.

Jai lu un tutoriel sur les filtres passe-bande qui comprend une superbe image dun diagramme de Bode. Vous pouvez voir limage clé ci-dessous. Elle illustre bien comment latténuation du signal varie en fonction des fréquences. Nous y voyons il ny a pas de déphasage à la fréquence centrale, nous avons donc une transmission complète du signal. Cependant, lorsque nous sortons de la bande passante, nous arrivons à un point où le filtre passe-bande décale le signal pour retarder ou entraîner la fréquence centrale de 45 degrés, et nous voyons notre point de -3dB.

À ce point, nous pouvons noter que sin (45 °) = \ $ 1 / \ sqrt (2) \ $

Pour moi, le visuel ci-dessous aide vraiment à donner un sens à ce choix apparemment arbitraire de \ $ 1 / \ sqrt (2) \ $.

Commentaires

• Pourriez-vous nous expliquer ce qui motive lutilisation de la fonction sinus pour établir le déphasage de 45 degrés? Lexpression tient, évidemment, mais quest-ce qui suggère lutilisation du sinus en premier lieu pour le tracé de phase Bode?

Lintérieur de loscilloscope a une limitation damplification. Ils ont appelé cela la plage dynamique. Si vous utilisez votre oscilloscope dépassez la limitation, votre lecture ne sera plus exacte. Lamplificateur linéaire commencera à devenir non linéaire.

Si vous regardez une conception de bloc de loscilloscope, vous remarquerez lamplificateur dentrée ou le préamplificateur. Vous ne verrez pas de bloc de filtre devant lui. Le signal dentrée est trop petit avant de pouvoir être traité par un filtre. Après avoir amplifié le signal, vous pouvez utiliser un filtre. Donc, la limitation est le préamplificateur pas un filtre. Lorsque le o-scope vous donne une spécification de 100 Mhz, 3dB. Vous pouvez être sûr que cela fait référence au préamplificateur.

Commentaires

• Y a-t-il une valeur particulière que votre réponse ajoute à la question, qui nest pas déjà largement couvert par les réponses existantes?
• La plage dynamique na rien à voir avec la question, qui concerne la bande passante. Idem pour la plupart de la non-linéarité. Idem pour les préamplificateurs.
• Le préamplificateur n’est qu’un composant d’un oscilloscope. Le point d’atténuation de 3 dB ne se réfère pas uniquement à la limitation du préamplificateur ‘, mais au système d’entrée dans son ensemble – qui n’est pas conçu pour dépasser 100 MHz.