Warum verwenden wir dB, um die Differenz zwischen zwei Spannungen darzustellen?

7

Zum Beispiel ist das Durchlassband eines LC-Resonanzkreises die Frequenzdifferenz bei +3db und -3db.

Warum bevorzugen wir dB?

decibel

— Jichao
quelle

der "3 dB Punkt" ist tatsächlich 10⋅log10 (1/2) = -3.0102999566398 ... dB. Es wird gewählt, weil 1/2 Potenz genau dort ist, wo sich die Asymptoten treffen, wenn Sie es auf einem Log-Log-Plot zeichnen (glaube ich).

— Endolith

2

dB repräsentiert nicht den Unterschied, sondern das Verhältnis. Es ist eine andere Möglichkeit, den Prozentsatz zu schreiben. Für ein Dämpfungsglied bedeuten "auf 50% reduzierte Leistung" und "um 3dB reduzierte Leistung" dasselbe, aber zwei Dämpfungsglieder in Reihe schalten und 3dB + 3dB ist für den Computer einfacher als 50% * 50%.

— Markrages

Neper (Np) ist auch ziemlich häufig, insbesondere in der HF-Technik. Neper's sind wie dB's, basieren jedoch auf ln (Wert) anstelle von 20.log (Wert).

— Jippie

13

Viele Prozesse in der Natur sind entweder logarithmischer Natur (wie die menschlichen Sinne) oder haben einen großen Dynamikbereich.

Die logarithmische Beschreibung und das Ausdrücken von dB-Unterschieden hat mehrere Vorteile:

Oft spielt der absolute Unterschied keine Rolle, aber das Verhältnis (dafür wird dB verwendet) (z. B. Signal-Rausch-Verhältnis)
kleinere Zahlen können verwendet werden
Es gibt eine annähernd lineare Beziehung zwischen Messung und wahrgenommener Empfindung
verkettete Dämpfungen oder Verstärkungen können durch Addition anstelle von Multiplikation ausgedrückt werden (einfacher im Kopf zu berechnen)

Hier ist ein weiteres Video darüber.

— AndreKR
quelle

5

In vielen Fällen werden Spannungsverhältnisse eher in dB als in absoluten Zahlen ausgedrückt, da es viele Beziehungen gibt, die linear ausgedrückt werden, wenn sie in dB ausgedrückt werden. Es ist zum Beispiel einfacher zu sagen, dass ein N-Stufen-Tiefpassfilter Frequenzen oberhalb des Grenzwerts um dämpft $(6 \times N) \frac{dB}{octave}$ als es zu sagen ist, dass es Frequenzen über dem Grenzwert um ein Verhältnis von dämpft $({\frac{f_c}{f}})^N$ .

— Superkatze
quelle

Richtige Idee, aber zwei Konzepte mischen. Erstens ist dB ein Verhältnis zu einer Referenz, kein absoluter Wert. Zweitens handelt es sich, wie Sie hervorheben, eher um eine logarithmische Darstellung dieses Verhältnisses als um eine lineare.

— Chris Stratton

@ Chris Stratton: Mit "absoluter Zahl" habe ich keine absolute Menge gemeint, sondern eine "bloße" Zahl ohne dB-Suffix, im Gegensatz zu einer mit einem solchen Suffix. Ich hätte auch erwähnen sollen, dass es einfacher ist, Dinge zu vergleichen, die um 40, 50, 60 und 120 dB gedämpft werden, als Dinge, die ein Signal um 0,01, 0,0033 und 0,001 und 0,000001 skalieren.

— Supercat

Das Wort, das Sie wollen, ist "linear", nicht "absolut"

— Chris Stratton

4

dB ist nützlich, da es sich um einen relativen Ausdruck handelt. +/- 3dB ist eine Verdoppelung oder Halbierung der Leistung.

— morten
quelle

2

dB werden oft verwendet, weil die menschlichen Sinne eine logarithmische Reaktion haben, um den Dynamikbereich zu vergrößern.

Etwa 3 dB vermitteln das Gefühl, den Reiz zu verdoppeln oder zu halbieren sowie den physischen Wert zu verdoppeln oder zu halbieren. Dieser Wert scheint für alle menschlichen Sinne zu gelten und ist ein Grund, warum 3dB so allgegenwärtig ist. Die Psychophysik, ein Zweig der experimentellen Psychologie, hat eine lange Geschichte in der Erforschung dieses Materials. Die minimale Menge an Änderungen, die erkannt werden kann, liegt bei etwa 1 dB (Just Noticeable Difference oder JND). 0 dB ist der absolute Schwellenwert, unterhalb dessen der Stimulus nicht erkannt wird.

— Leon Heller
quelle

meinst du den Stimmwechsel?

— Jichao

3

"0 dB ist der absolute Schwellenwert, unterhalb dessen der Stimulus nicht erkannt wird." Was meinst du damit? 0 dB ist per Definition ein Verhältnis von 1 - dh keine Änderung. Meinen Sie vielleicht 0 dB relativ zu einer Referenzleistung?

— Chris Stratton

1

@ Chris - es ist nicht 0 dB relativ zu einer Referenz, sondern 0 dB als Referenz. Wir sprechen von Schallpegeln von 90 dB, aber das ist immer mit einem anderen Pegel verglichen. Welches ist der 0 dB Pegel. Es gibt mehrere dB-Skalen mit jeweils eigener Referenz. Auf der dBm-Skala beträgt beispielsweise 0 dB 775 mV bei 600 Ohm oder 1 mW.

— Stevenvh

2

@stevenh Wenn Sie über 0 dB als Referenz sprechen, sprechen Sie falsch. dB ist immer ein Verhältnis zu einer Referenz. "x dBm" ist eine Leistung, die durch ihr Verhältnis zu einem Milliwat angegeben wird, aber "x dB" ist nur ein Verhältnis, da keine Referenz angegeben ist. Sie müssen eine Referenz angeben, um eine Potenz logarithmisch anzugeben.

— Chris Stratton

2

@stevenh "Jeder, der mit dBm arbeitet, weiß, was diese Referenz ist" Ja, sie wissen, was die Referenz ist, weil sich das 'm' in 'dBm' auf die Milliwatt-Referenz bezieht. Aber wenn jemand nur 'dB' sagt, gibt es keinen Hinweis. Sie können vielleicht argumentieren, dass 'dB SPL' eine Referenzleistung in der Definition von 'SPL' codiert - aber 'dB' an sich ist ein Verhältnis, und es ist unangemessen, es als Leistung zu verwenden.

— Chris Stratton