ความสำคัญของ -3dB คืออะไร?

ออสซิลโลสโคปของฉันมีแบนด์วิดธ์ 100 MHz -3dB -3dB คือ 0.707 หน่วย (sqrt (2) / 2) สิ่งนี้หมายความว่าทำไมลดทอน 70.7%? มีเหตุผลพิเศษสำหรับระดับการลดทอนนี้หรือไม่?

แรงดันไฟฟ้า vs พลังงานเมื่อใช้ dB

จุด -3dB เป็นที่รู้จักกันในชื่อ "กำลังครึ่ง" ในแรงดันไฟฟ้าอาจไม่ทำให้รู้สึกไม่ถึงสาเหตุที่เราใช้ ( ) แต่ช่วยให้ดูตัวอย่างของสิ่งที่มันหมายถึงในแง่ของการใช้พลังงานด้วย$\sqrt{2}/2$

ก่อนปิดแต่ให้ถือว่า R เป็นค่าคงที่ 1 $P=V^{2}/R$$\Omega$ Ωเนื่องจากค่าคงที่ 1ohm เราสามารถลบมันออกจากสมการทั้งหมดได้

ช่วยบอกว่าคุณมีสัญญาณที่ 6 V, อำนาจของตนแล้วก็จะ W$(6 \text{ V})^2 = 36 \text{ W}$

ตอนนี้ฉันเอาจุด -3dB, V$6\text{ V} \cdot \left( \frac{\sqrt{2}}{2} \right) = 4.2426\text{ V}$

ตอนนี้ให้ได้รับพลังงานที่จุด -3dB, W$4.2426 \text{ V}^2=18 \text{ W}$

ตอนแรกเรามี 36 W ตอนนี้เรามี 18 W (ซึ่งแน่นอนว่าครึ่งหนึ่งของ 36 W)

การประยุกต์ใช้ -3dB ในตัวกรอง

จุด -3dB มักใช้กับตัวกรองทุกประเภท (ผ่านต่ำผ่านแบนด์ผ่านสูงผ่าน ... ) เป็นเพียงการบอกว่าตัวกรองตัดกำลังครึ่งหนึ่งที่ความถี่นั้น อัตราที่จะลดลงขึ้นอยู่กับลำดับของระบบที่คุณใช้ ลำดับที่สูงขึ้นสามารถเข้าใกล้ตัวกรอง "กำแพงอิฐ" ได้มากขึ้น ตัวกรองผนังอิฐเป็นตัวกรองที่อยู่ก่อนความถี่คัทออฟคุณอยู่ที่ 0dB (ไม่เปลี่ยนสัญญาณ) และหลังจากคุณอยู่ที่-∞ dB (ไม่มีสัญญาณผ่าน)

ทำไมกรองอินพุตไปยัง Oscope

ด้วยเหตุผลหลายประการ อุปกรณ์ทั้งหมด (อนาล็อกหรือดิจิตอล) ต้องทำอะไรกับสัญญาณ คุณสามารถใช้งานได้ง่ายเหมือนผู้ติดตามแรงดันไฟฟ้าจนถึงสิ่งที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นเช่นการแสดงสัญญาณบนหน้าจอหรือเปลี่ยนสัญญาณให้เป็นเสียง อุปกรณ์ทั้งหมดที่จำเป็นในการแปลงสัญญาณของคุณเป็นสิ่งที่ใช้งานได้มีคุณสมบัติเกี่ยวกับพวกเขาที่ขึ้นอยู่กับความถี่ ตัวอย่างง่ายๆอย่างหนึ่งคือ opamp และ GBWP

ดังนั้นในขอบเขต O พวกเขาจะเพิ่มตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำเพื่อให้ไม่มีอุปกรณ์ภายในใดที่ต้องจัดการกับความถี่เหนือสิ่งที่พวกเขาสามารถจัดการได้ เมื่อออสโคปบอกว่าจุด -3dB ของมันคือ 100 MHz พวกเขากำลังพูดว่าพวกเขาได้วางตัวกรองความถี่ต่ำผ่านสัญญาณอินพุตนั้นจะมีความถี่ที่ถูกตัด (จุด -3dB) ที่ 100 เมกะเฮิรตซ์

โมดูลัสกราฟิกบนไดอะแกรม bode ของตัวกรอง high pass หรือ low pass ลำดับแรกสามารถประมาณสองบรรทัดได้ จุดที่ทั้งสองบรรทัดมาบรรจบกันเมื่อเทียบกับเส้นจริงทำให้เรามีจำนวน -3db จุดนี้เรียกว่าความถี่ลัด

ดังนั้นระบบจำนวนมากได้รับการออกแบบให้ทำงานในสภาวะปกติจนกว่าพวกเขาจะได้พบกับความถี่ตัดยอดเมื่อพวกเขาสูญเสียที่ 3db สูงสุด หากคุณใช้งานด้วยสัญญาณที่อยู่เหนือความถี่นั้นสัญญาณจะลดทอนลงได้มากขึ้น

ข้อมูลอื่น ๆ ในวิกิพีเดียเกี่ยวกับฟิลเตอร์ผ่านต่ำอย่างต่อเนื่อง

-3dB มาจาก 20 Log (0.707) หรือ 10 Log (0.5) เพื่อกำหนดแบนด์วิดท์ของสัญญาณเมื่อลดแรงดันไฟฟ้าจากสูงสุดเป็น 0.707Max หรือลดกำลังไฟจากกำลังสูงสุดเป็นครึ่งหนึ่ง

คำตอบของ Kellenjb นั้นยอดเยี่ยมฉันแค่อยากจะเพิ่มเว็บเพจที่ให้ช่วงเวลา "Ohhh" เมื่อฉันอ่านเกี่ยวกับสิ่งนี้ -3db บางทีมันอาจช่วยให้เห็นภาพ

ฉันอ่านบทช่วยสอนเกี่ยวกับตัวกรอง Band Pass ซึ่งมีภาพที่ยอดเยี่ยมของ Bode Plot คุณสามารถดูรูปกุญแจด้านล่าง มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการลดทอนสัญญาณแตกต่างกันไปอย่างไรขึ้นอยู่กับความถี่ เราเห็นว่าไม่มีการเปลี่ยนเฟสที่ความถี่กลางดังนั้นเราจึงมีการส่งสัญญาณที่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตามเมื่อเราออกจาก Pass Band เราจะไปยังจุดที่ตัวกรอง Pass Pass เปลี่ยนสัญญาณไปเป็นความล่าช้าหรือนำความถี่กลาง 45 องศาและเราเห็นจุด -3dB ของเรา

$1/\sqrt(2)$

$1/\sqrt(2)$

ภายในของออสซิลโลสโคปมีข้อ จำกัด ของแอมพลิฟายเออร์ พวกเขาเรียกมันว่าช่วงไดนามิก หากคุณใช้ขอบเขตผ่านการ จำกัด การอ่านของคุณจะไม่ถูกต้องอีกต่อไป เครื่องขยายเสียงเชิงเส้นจะเริ่มไม่เป็นเชิงเส้น

หากคุณดูการออกแบบบล็อกของออสซิลโลสโคปคุณจะสังเกตเห็นเครื่องขยายเสียงอินพุทหรือเครื่องขยายสัญญาณล่วงหน้า คุณจะไม่เห็นบล็อคตัวกรองอยู่ด้านหน้า สัญญาณอินพุตมีขนาดเล็กเกินไปก่อนที่จะสามารถประมวลผลโดยตัวกรอง หลังจากที่คุณขยายสัญญาณแล้วคุณสามารถใช้ตัวกรอง ดังนั้นข้อ จำกัด คือ preamplifier ไม่ใช่ตัวกรอง เมื่อขอบเขตการให้ข้อมูลจำเพาะของคุณที่ 100 Mhz, 3dB คุณสามารถมั่นใจได้ว่ามันหมายถึง preamplifier