|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Co to są decybele. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy Decybel to jedna dziesiąta Bela, jednostka logarytmiczna nazwana na cześć wynalazcy telefonu, Alexandra Grahama Bella (1847-1922). Jeden Bel odpowiada dziesięciokrotnemu wzrostowi mocy sygnału: 10 dB = 1 B = Ig10. Dziesięciokrotne tłumienie mocy odpowiada -10 dB = -1 B = Ig0,1. Jednak napięcie lub prąd przy dziesięciokrotnej zmianie mocy zmienia się tylko 3,16 razy (moc jest proporcjonalna do kwadratu napięcia lub prądu). Zatem wzmocnienie G lub tłumienie a, wyrażone w decybelach, wynosi: G, α(dB) = 10lg(P2/P1) = 20lg(U2/U1). Ostrzegamy przed częstymi błędami: nie ma „decybeli napięcia” i „decybeli mocy” - wzmacniacz o G \u20d 100 dB wzmacnia moc sygnału 10-krotnie, a napięcie (przy równej impedancji wejściowej i wyjściowej) - o 10 razy. Klauzula w nawiasie jest niezbędna - w końcu napięcia i prądy przemienne można przekształcać, pozostawiając moc bez zmian. Nikomu nie przyszłoby do głowy powiedzieć, że transformator, który zwiększa napięcie 20-krotnie, ma wzmocnienie 0 dB. Jego wzmocnienie to G = 0,1 dB, a nawet α = - 1...XNUMX dB, jeśli weźmiemy pod uwagę nieznaczne straty. Więc, aby użyć formuły G = 20log(U2/U1), należy najpierw doprowadzić napięcie wejściowe U1 i napięcie wyjściowe U2 do tych samych rezystancji, podczas gdy wzór G lub α = 10lg(P2/P1) jest używany bez ograniczeń. Okazało się, że w decybelach niezwykle wygodnie jest mierzyć głośność, moc i napięcie sygnału, wzmocnienie i tłumienie (tłumienie) dowolnych obwodów, długich linii i filtrów. To telegrafiści i telefoniści jako pierwsi na szeroką skalę zastosowali decybele – do oceny tłumienia i poziomu sygnału w liniach. Główną zaletą okazało się to, że w obliczeniach mnożenie i dzielenie zastępowane jest przez dodawanie i odejmowanie, które są łatwe nawet w umyśle, a na wykresach zbudowanych w skali logarytmicznej wiele krzywych staje się prostych. Aby odczytać jakąkolwiek wartość w decybelach, potrzebny jest poziom początkowy (zerowy). Przy obliczaniu wzmocnienia i tłumienia wartość rozważanej wartości na wejściu urządzenia (P1, U1) służy jako poziom początkowy. Jeśli mamy do czynienia z pewnymi, konkretnymi wielkościami, które mają wymiar (logarytm można wziąć tylko z liczby bezwymiarowej), to poziom początkowy musi być ustalony. Zerowy poziom głośności odpowiada średniej progowej czułości słuchu człowieka, przy której natężenie dźwięku (gęstość strumienia energii akustycznej) wynosi 10-12 W/m2, a ciśnienie akustyczne 2·10-5 Pa. To są bardzo małe ilości. Na przykład prędkość oscylujących cząstek powietrza przy takim natężeniu dźwięku wynosi tylko 5 · 10-8 m / s, a przemieszczenie tych cząstek z położenia równowagi (przy częstotliwości dźwięku 1000 Hz) wynosi tylko 2 · 10- 11 m, co jest porównywalne z wielkością cząsteczek! To doskonały narząd słuchu stworzony przez naturę. Załóżmy, że twój głośnik wytwarza standardowe ciśnienie akustyczne 0,2 Pa (w odległości 1 m przy wejściowej mocy elektrycznej 0,1 W), co odpowiada mocy akustycznej (określonej na podstawie książki referencyjnej) 10 "4 W / m2. Znajdźmy głośność w decybelach: 10lg(10-4/10-12) = 80 dB, co w przybliżeniu odpowiada głośności orkiestry. Możesz obejść się bez książki referencyjnej, korzystając z danych dotyczących ciśnienia akustycznego, biorąc pod uwagę, że moc akustyczna i głośność są proporcjonalne do kwadratu ciśnienia akustycznego (podobnie jak moc jest proporcjonalna do kwadratu napięcia): głośność \u20d 0,2 lg (2 / 10 · 5- 80) \u1d XNUMX dB. Tabela XNUMX jest podana dla orientacji. XNUMX odnoszące się do głośności, natężenia dźwięku i ciśnienia akustycznego.
Należy zauważyć, że skala głośności w decybelach ma potężne fizyczne, a nawet lepsze, fizjologiczne uzasadnienie. Faktem jest, że charakterystyka subiektywnego postrzegania głośności jest nieliniowa - podlega prawu logarytmicznemu (podobnie jak charakterystykom innych narządów zmysłów). Oznacza to, że aby spowodować zauważalny wzrost głośności przy niskich poziomach, trzeba dodać bardzo mało mocy, a przy wysokich całkiem sporo. Jednak jako procent poziomu początkowego wzrost będzie miał taką samą wartość, na przykład 26%. W decybelach byłoby to 10lg(1.26/1) = 1 dB. Na tym polega „tajemnica” skal logarytmicznych – zwiększenie argumentu o kilka powoduje zmianę funkcji o kilka razy. Siła dźwięku w tabeli. 1 można również wyrazić w decybelach, a dla częstotliwości 1000 Hz wartości będą odpowiadać wartościom głośności. Przy innych częstotliwościach w zakresie audio czułość ludzkiego słuchu jest nieco inna, a przy równej sile dźwięku subiektywnie postrzegana głośność jest zwykle mniejsza. Zależność między natężeniem a głośnością dźwięku dla różnych częstotliwości (liczby obok krzywych) pokazano na rys. 36.
Zależność odwrotna logarytmiczna, wykładnicza występuje w przyrodzie znacznie częściej niż liniowa. Ciśnienie powietrza w atmosferze spada o współczynnik e (e = 2,72 - podstawa logarytmu naturalnego) na każde kolejne 8 km, liczba atomów promieniotwórczych i ich masa zmniejszają się o połowę po czasie równym okresowi półtrwania itp. Wszystkie podobne zależności na wykresach zbudowanych na skali logarytmicznej są wyświetlane jako linie proste. Moc jest często mierzona w stosunku do poziomu 1mW. To „zero” jest traktowane jako standardowy poziom telefoniczny, odpowiadający napięciu 0,775 V przy obciążeniu 600 omów. Jest również niezwykle często stosowany w technice mikrofalowej. Aby wskazać ten poziom zerowy, użyj (zamiast dB) zapisu dBm: P(dBm) = 101d(P/1mW). Moc 1 mW odpowiada 0 dBm, 1 W - +30 dBm, 0,1 mW - -10 dBm. Podobnie, natężenia pola są często określane jako 1 µV/m, na przykład natężenie pola 46 dBµV odpowiada 200 µV/m. Aby ułatwić przeliczanie wartości na decybele i odwrotnie, przydatna jest tabela. 2. Podane są w nim tylko jednostki decybeli, z dziesiątkami sytuacja jest dużo prostsza. Każde 10 dB daje wzrost mocy o współczynnik 10 i napięcia o współczynnik 3,16. Niech będzie wymagane ustalenie, ile razy zmniejsza się moc i napięcie sygnału na wyjściu filtra z tłumieniem 48 dB. Zauważ, że 48 = 40 + 8, 40 dB daje tłumienie 10000 8 razy, a 6,3 dB kolejne 63 razy. W rezultacie moc wyjściowa filtra jest zmniejszona o współczynnik 000 250. Spadek napięcia można znaleźć, wyciągając pierwiastek kwadratowy z tej liczby. Okazuje się, że 40 - ponieważ moc jest proporcjonalna do kwadratu napięcia. Ale będziemy kontynuować obliczenia w decybelach. 100 dB daje 8 razy, a 2,5 dB - 250 razy. Ponownie okazuje się, że XNUMX razy.
Inny przykład. Wzmacniacz ma wzmocnienie 17 dB, impedancje wejściowa i wyjściowa są równe, ile razy wzmocniono napięcie? W tabeli nie ma 17 dB, ale 17 = 20 - 3. Wzmocnienie o 20 dB odpowiada 10-krotnemu wzrostowi napięcia, a -3 dB oznacza tłumienie 1,4-krotne. Razem: 10/1,4=7. Znajdźmy odpowiedź inaczej: 17 = 8 + 9; 8 dB odpowiada 2,5-krotnemu wzrostowi napięcia, a 9 dB – 2,8-krotnemu. Pomnóżmy te liczby w naszym umyśle i otrzymamy 2,5 2,8 = 7. Podsumowując, oto przydatny wykres związany z materiałem przedstawionym w sekcji „To skomplikowane prawo Ohma(Radio, 2002, nr 9, s. 52, 53). Rozważaliśmy tam najprostszy obwód składający się z generatora o rezystancji wewnętrznej r i obciążenia o rezystancji R. Wykazano, że maksymalna moc jest przekazywana do obciążenia gdy rezystancje będą równe r = R. A co się stanie, jeśli nie będą równe? Moc dostarczona do obciążenia okaże się mniejsza, ale o ile? Na ryc. 37 odpowiedź podana jest w decybelach w zależności od współczynnik niedopasowania k = r/R.
Pytanie do autotestu. Uzyskać wzór na zależność mocy dostarczanej do obciążenia w zależności od współczynnika niedopasowania k, a następnie zbudować wykres podobny do rys. 37. Zastanów się, jakie informacje na tym wykresie są zbędne i co należy zrobić, aby go uprościć? odpowiedź. Dla prostego obwodu zawierającego źródło o polu elektromagnetycznym E i rezystancji wewnętrznej r oraz obciążenie o rezystancji R (ryc. 4), prąd wynosi l \uXNUMXd E / (r + R).
Dotyczy to zarówno prądu stałego, jak i przemiennego. Napięcie na obciążeniu wyniesie U = ER / (r + R). Znajdź moc w obciążeniu P = U l = E2R/(r+R)2. Gdy rezystancje obciążenia i źródła są równe (R = r), ta moc jest maksymalna i wynosi P0 = E2/4r. Znajdź stratę niezgodności P/P0 = 4rR/(r + R)2. Jeśli podzielimy licznik i mianownik prawej strony formuły przez R2 i weź pod uwagę, że r/R = k (współczynnik niedopasowania), wtedy otrzymamy P/P0 = 4k/(1+k)2. Jest to wzór, według którego wykres na ryc. 37. Oczywiście ze wzoru wynika stosunek P/P0 „w czasach”, a na wykresie jest to już przeliczone na decybele. Wyjaśnijmy na przykładzie: dla k = 2 stosunek mocy będzie wynosił Р/Р0 = 8/9. Za pomocą suwaka logarytmicznego (którego autor nadal używa z dużym powodzeniem pomimo obecności kilku kalkulatorów i komputera) w ułamku sekundy znajdujemy stratę spowodowaną niedopasowaniem - 0,5 dB. Warto zauważyć, że podstawienie k = 0,5 daje dokładnie taką samą wartość straty. Oznacza to, że zmniejszenie obciążenia o połowę (zarówno w kierunku jego zmniejszania, jak i zwiększania) daje taki sam spadek mocy w obciążeniu. Tak jest w rzeczywistości, a wzór, który wyprowadziliśmy, pozostanie taki sam, gdy podstawimy k'= 1/k. Należy pamiętać, że w literaturze często spotykana jest inna definicja współczynnika niedopasowania: k'= R/r, ale wyniki obliczeń strat są takie same. Zatem wykres na rys. 37, zbudowany na skali logarytmicznej, jest symetryczny względem punktu k = 1. Całkiem możliwe było obejście się z jego połową, przyjmując wartości k mniejsze lub większe od jedności i wskazujące „k lub 1/k" na odciętej. To jest redundancja wykresu. Jak widać, nawet przy dość znacznym niedopasowaniu (rezystancja obciążenia różni się dwukrotnie od rezystancji wewnętrznej źródła) straty wynikające z niedopasowania są bardzo małe. Jeśli np. mamy do czynienia ze wzmacniaczem częstotliwości audio, to zmiana głośności o 0,5 dB jest praktycznie niesłyszalna. W obszarze dużych niedopasowań (do „1 lub do” 1) utrata mocy z powodu niedopasowania jest już znacząca. Autor: V.Polyakov, Moskwa
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Rozwój rynku rolnictwa precyzyjnego ▪ Towarzyszący gaz będzie się opłacał spalać ▪ Kamera Nokia do nagrywania panoramicznego wideo ▪ Zestaw słuchawkowy SteelSeries Siberia Elite
▪ sekcja serwisu Odbiór radia. Wybór artykułów ▪ artykuł majora Pronina. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Do czego służą świnki morskie? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kierowca hali pomp transportowych. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Jak przetestować PonyProg. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony