|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Cosa sono i decibel. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante Il decibel è un decimo del Bel, un'unità logaritmica che prende il nome dall'inventore del telefono, Alexander Graham Bell (1847-1922). Un Bel corrisponde a un aumento di dieci volte della potenza del segnale: 10 dB = 1 B = Ig10. L'attenuazione di potenza dieci volte corrisponde a -10 dB = -1 B = Ig0,1. Tuttavia, la tensione o la corrente con una variazione di dieci volte della potenza cambia solo 3,16 volte (la potenza è proporzionale al quadrato della tensione o della corrente). Pertanto, il guadagno G o attenuazione a, espresso in decibel, è: G, α(dB) = 10lg(P2/P1) = 20lg(U2/U1). Mettiamo in guardia contro errori comuni: non ci sono "decibel di tensione" e "decibel di potenza" - un amplificatore con G \u20d 100 dB amplifica la potenza del segnale di 10 volte e la tensione (se le impedenze di ingresso e uscita sono uguali) - di 10 volte. La clausola tra parentesi è essenziale: dopotutto, le tensioni e le correnti alternate possono essere trasformate, lasciando invariata la potenza. A nessuno verrebbe mai in mente di dire che un trasformatore che aumenta la tensione di 20 volte ha un guadagno di 0 dB. Il suo guadagno è G = 0,1 dB, o anche α = - 1...XNUMX dB, se prendiamo in considerazione perdite insignificanti. Quindi, per usare la formula SOL = 20lg(U2/U1), occorre prima portare la tensione di ingresso U1 e la tensione di uscita U2 alle stesse resistenze, mentre la formula G o α = 10lg(P2/P1) viene utilizzata senza limitazioni. Si è scoperto che in decibel è estremamente conveniente misurare il volume del suono, la potenza e la tensione del segnale, l'amplificazione e l'attenuazione (attenuazione) di eventuali circuiti, linee lunghe e filtri. Sono stati gli operatori del telegrafo e i telefonisti i primi a utilizzare ampiamente i decibel per valutare l'attenuazione e i livelli di segnale nelle linee. Il vantaggio principale si è rivelato essere che nei calcoli la moltiplicazione e la divisione sono sostituite da addizioni e sottrazioni, facili da fare anche mentalmente, e su grafici costruiti su scala logaritmica, molte curve diventano dritte. Per leggere qualsiasi valore in decibel, è necessario un livello iniziale (zero). Nel calcolo del guadagno e dell'attenuazione, il valore del valore considerato all'ingresso del dispositivo (P1, U1) funge da livello iniziale. Se abbiamo a che fare con determinate quantità specifiche che hanno una dimensione (il logaritmo può essere preso solo da un numero adimensionale), allora il livello iniziale deve essere impostato. Il livello di volume zero corrisponde alla sensibilità di soglia media dell'udito umano, alla quale l'intensità sonora (densità del flusso di energia acustica) è di 10-12 W/m2 e la pressione sonora è di 2·10-5 Pa. Si tratta di quantità estremamente ridotte. Quindi, ad esempio, la velocità delle particelle d'aria oscillanti a una tale intensità del suono è solo di 5 10-8 m / s, e lo spostamento di queste particelle dalla posizione di equilibrio (a una frequenza del suono di 1000 Hz) è solo di 2 10- 11 m, che è paragonabile alle dimensioni delle molecole! Questo è l'organo perfetto dell'udito che la natura ha creato. Supponiamo che il tuo altoparlante sviluppi una pressione sonora standard di 0,2 Pa (a una distanza di 1 m con una potenza elettrica in ingresso di 0,1 W), che corrisponde a una potenza sonora (determinata dal libro di riferimento) di 10 "4 W / m2. Troviamo il volume in decibel: 10lg(10-4/10-12) = 80 dB, che è approssimativamente lo stesso del volume di un'orchestra. Puoi fare a meno di un libro di riferimento, utilizzando i dati sulla pressione sonora, dato che la potenza sonora e il volume sono proporzionali al quadrato della pressione sonora (proprio come la potenza è proporzionale al quadrato della tensione): loudness \u20d 0,2lg (2 / 10 5- 80) \u1d XNUMX dB. La tabella XNUMX è fornita per l'orientamento. XNUMX relative a loudness, intensità sonora e pressione sonora.
Va notato che la scala del volume in decibel ha una potente giustificazione fisica, anche migliore, fisiologica. Il fatto è che la caratteristica della percezione soggettiva del volume non è lineare: obbedisce a una legge logaritmica (così come alle caratteristiche di altri organi di senso). Ciò significa che per provocare un notevole aumento di volume a bassi livelli, è necessario aggiungere pochissima potenza e ad alti livelli, parecchia. Tuttavia, come percentuale del livello iniziale, l'aumento sarà dello stesso valore, ad esempio il 26%. In decibel, questo sarebbe 10lg(1.26/1) = 1 dB. Questo è il "segreto" delle scale logaritmiche: un aumento dell'argomento di alcuni provoca un cambiamento nella funzione di alcune volte. La forza del suono in tavola. 1 può essere espresso anche in decibel, e per una frequenza di 1000 Hz i valori coincideranno con i valori di loudness. Ad altre frequenze nella gamma audio, la sensibilità dell'udito umano è in qualche modo diversa e, a parità di potenza del suono, il volume percepito soggettivamente è solitamente inferiore. La dipendenza tra l'intensità e il volume del suono per diverse frequenze (numeri vicino alle curve) è mostrata in Fig. 36.
La dipendenza logaritmica inversa ed esponenziale si verifica in natura molto più spesso di quella lineare. La pressione dell'aria nell'atmosfera diminuisce di un fattore e (e = 2,72 è la base dei logaritmi naturali) per ogni 8 km successivi, il numero di atomi radioattivi e la loro massa si dimezzano dopo un tempo pari all'emivita, ecc. Tutte le dipendenze simili su grafici costruiti su scala logaritmica vengono visualizzate come linee rette. La potenza viene spesso misurata rispetto al livello di 1 mW. Questo "zero" è considerato il livello telefonico standard, corrispondente a una tensione di 0,775 V su un carico di 600 ohm. È anche estremamente spesso utilizzato nella tecnologia a microonde. Per indicare questo livello zero, utilizzare (invece di dB) la notazione dBm: P(dBm) = 101d(P/1mW). Una potenza di 1 mW corrisponde a 0 dBm, 1 W - +30 dBm, 0,1 mW - -10 dBm. Allo stesso modo, le intensità di campo sono spesso riferite a 1 µV/m, ad esempio un'intensità di campo di 46 dBµV corrisponde a 200 µV/m. Per facilitare la conversione dei valori in decibel e viceversa, è utile la tabella. 2. In esso vengono fornite solo unità di decibel, con decine la situazione è molto più semplice. Ogni 10 dB aumenta la potenza di un fattore 10 e la tensione di un fattore 3,16. Lascia che sia necessario scoprire quante volte la potenza e la tensione del segnale all'uscita del filtro con un'attenuazione di 48 dB diminuiscono. Si noti che 48 = 40 + 8, 40 dB fornisce un'attenuazione di 10000 volte e 8 dB altre 6,3 volte. Di conseguenza, la potenza di uscita del filtro viene ridotta di un fattore di 63. La diminuzione della tensione può essere trovata prendendo la radice quadrata di questo numero. Risulta 000 - perché la potenza è proporzionale al quadrato della tensione. Ma continueremo il calcolo in decibel. 250 dB danno 40 volte e 100 dB - 8 volte. Di nuovo risulta 2,5 volte.
Un altro esempio. L'amplificatore ha un guadagno di 17 dB, le impedenze di ingresso e uscita sono uguali, quante volte viene amplificata la tensione? Non ci sono 17 dB nella tabella, ma 17 = 20 - 3. Un guadagno di 20 dB corrisponde a un aumento di tensione di 10 volte e -3 dB significa un'attenuazione di 1,4 volte. Totale: 10/1,4=7. Troviamo la risposta in modo diverso: 17 = 8 + 9; 8 dB corrisponde a un aumento di tensione di 2,5 volte e 9 dB a 2,8 volte. Moltiplichiamo questi numeri nella nostra mente e otteniamo 2,5 2,8 = 7. In conclusione, ecco un utile grafico relativo al materiale presentato nella sezione "Questa complicata legge di Ohm"(Radio, 2002, n. 9, pp. 52, 53). Lì abbiamo considerato il circuito più semplice costituito da un generatore con resistenza interna r e un carico con resistenza R. È stato dimostrato che la massima potenza viene trasferita al carico quando le resistenze sono uguali r = R. E cosa succede se non sono uguali?La potenza erogata al carico risulterà minore, ma di quanto?In Fig. 37 la risposta è data in decibel a seconda della coefficiente di mismatch k = r/R.
Domanda per autotest. Ottieni la formula per la dipendenza della potenza erogata al carico in base al coefficiente di mismatch k, quindi costruisci un grafico simile alla Fig. 37. Pensa a quali informazioni su questo grafico sono ridondanti e cosa è necessario fare per semplificarlo? risposta. Per un circuito semplice contenente una sorgente con EMF E e resistenza interna r e un carico con resistenza R (Fig. 4), la corrente è l \uXNUMXd E / (r + R).
Questo vale sia per la corrente continua che per quella alternata. La tensione al carico sarà U = ER / (r + R). Trova la potenza nel carico P = U l = E2R/(r+R)2. Quando le resistenze di carico e sorgente sono uguali (R = r), questa potenza è massima ed è P0 = e2/4r. Trova la perdita di mancata corrispondenza P/P0 = 4rR/(r + R)2. Se dividiamo sia il numeratore che il denominatore del lato destro della formula per R2 e teniamo conto che r/R = k (coefficiente di mismatch), otteniamo P/P0 = 4k/(1+k)2. Questa è la formula con cui il grafico in Fig. 37. Naturalmente, la formula fornisce il rapporto P/P0 "in tempi", e sul grafico è già tradotto in decibel. Spieghiamo con un esempio: per k = 2, il rapporto di potenza sarà Р/Р0 = 8/9. Con l'ausilio di un regolo calcolatore (che l'autore utilizza ancora con grande successo nonostante la presenza di diverse calcolatrici e di un computer), in una frazione di secondo troviamo la perdita dovuta a un mismatch - 0,5 dB. È curioso notare che la sostituzione k = 0,5 dà esattamente lo stesso valore di perdita. Ciò significa che un dimezzamento del carico (sia nella direzione della sua diminuzione che in quella dell'aumento) dà la stessa diminuzione di potenza nel carico. Questo è davvero il caso, e la formula che abbiamo derivato rimarrà la stessa quando si sostituisce k'= 1/k. Si tenga presente che in letteratura si trova spesso un'altra definizione del coefficiente di mismatch: k'= R/r, ma i risultati del calcolo della perdita sono gli stessi. Pertanto, il grafico in Fig. 37, costruito in scala logaritmica, è simmetrico rispetto al punto k = 1. Era del tutto possibile cavarsela con una metà di esso, assumendo valori di k minori o maggiori dell'unità e indicando "k o 1/k" sull'ascissa. Questa è la ridondanza del grafico. Come puoi vedere, anche con un disadattamento abbastanza significativo (la resistenza di carico differisce dalla resistenza interna della sorgente di un fattore due), le perdite dovute al disadattamento sono molto piccole. Se, ad esempio, abbiamo a che fare con un amplificatore di frequenza audio, una variazione di volume di 0,5 dB non è praticamente udibile. Nell'area di grandi disallineamenti (a " 1 oa " 1), la perdita di potenza dovuta al disadattamento è già significativa. Autore: V.Polyakov, Mosca
Il rumore del traffico ritarda la crescita dei pulcini
06.05.2024 Altoparlante wireless Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Un nuovo modo di controllare e manipolare i segnali ottici
05.05.2024
▪ La fotocamera con microlenti imita la visione dell'aquila ▪ Fotocamera mirrorless Canon EOS M10 ▪ La Germania rifiuta le auto con motori a combustione interna ▪ La scheda madre Supermicro A1SA7-2750F ha 17 porte SATA
▪ sezione del sito Storie dalla vita dei radioamatori. Selezione dell'articolo ▪ articolo Poeta, non amare l'amore del popolo. Espressione popolare ▪ articolo Chi ha inventato il paracadute? Risposta dettagliata ▪ articolo Indicatore livello carburante moto. Trasporto personale ▪ articolo Oscillatore LC semplice. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica ▪ Articolo Filo meraviglioso. Esperienza chimica
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina