Qual è il significato di -3dB?

Il mio oscilloscopio ha una larghezza di banda di 100 MHz -3 dB. -3 dB è 0,707 unità (sqrt (2) / 2). Cosa significa questo, perché attenuazione del 70,7%? C'è qualche motivo particolare per questo livello di attenuazione?

Tensione vs potenza quando si utilizza dB

Il punto -3dB è anche noto come punto "metà potenza". In tensione potrebbe non avere molto senso il motivo per cui usiamo ( ), ma diamo un'occhiata a un esempio di cosa significhi in termini di potere.$\sqrt{2}/2$

Prima di tutto, , ma supponiamo che R sia una costante 1 . A causa della costante 1ohm, possiamo rimuoverlo dall'equazione tutti insieme.$P=V^{2}/R$$\Omega$

Diciamo che hai un segnale a 6 V, la sua potenza sarebbe quindi .$(6 \text{ V})^2 = 36 \text{ W}$

Ora prendo il punto -3dB, .$6\text{ V} \cdot \left( \frac{\sqrt{2}}{2} \right) = 4.2426\text{ V}$

Ora consente di ottenere la potenza nel punto , .$4.2426 \text{ V}^2=18 \text{ W}$

Quindi originariamente avevamo 36 W, ora abbiamo 18 W (che ovviamente è la metà di 36 W).

Applicazione di -3dB nei filtri

Il punto -3dB è molto comunemente usato con filtri di tutti i tipi (passa basso, passa banda, passa alto ...). Sta solo dicendo che il filtro interrompe metà della potenza a quella frequenza. La velocità con cui scende dipende dall'ordine del sistema in uso. Un ordine superiore può avvicinarsi sempre più a un filtro "muro di mattoni". Il filtro muro di mattoni è uno che appena prima della frequenza di taglio sei a 0 dB (nessuna modifica al tuo segnale) e subito dopo sei a -∞ dB (nessun segnale passa attraverso).

Perché filtrare l'ingresso su un Oscope?

Bene, molte ragioni. Tutti i dispositivi (analogici o digitali) devono fare qualcosa con il segnale. Puoi diventare semplice come un follower di tensione fino a qualcosa di più complesso come mostrare il segnale su uno schermo o trasformare il segnale in audio. Tutti i dispositivi necessari per convertire il segnale in qualcosa che è utilizzabile hanno attributi che dipendono dalla frequenza. Un semplice esempio di questo è un opamp e il suo GBWP.

Pertanto, su un O-scope aggiungeranno un filtro passa-basso in modo che nessuno dei dispositivi interni abbia a che fare con frequenze superiori a quelle che possono gestire. Quando un oscope afferma che il suo punto -3 dB è 100 MHz, sta dicendo che ha posizionato un filtro passa-basso sul suo ingresso ha una frequenza di taglio (punto -3 dB) di 100 MHz.

Il modulo grafico sul diagramma di bode di un filtro passa alto o passa basso del primo ordine, può essere approssimato da due righe. Il punto in cui le due linee si incontrano, rispetto alla linea reale, ci dà il numero di -3db. Questo punto è chiamato frequenza di taglio.

Quindi, molti sistemi sono progettati per funzionare in condizioni normali fino a quando non incontrano la frequenza di taglio quando perdono al massimo 3db. Se si opera con un segnale superiore a quella frequenza, il segnale può essere più attenuato.

Maggiori informazioni su Wikipedia sui filtri passa basso continui .

I -3dB, provengono da 20 Log (0,707) o 10 Log (0,5). per determinare la larghezza di banda del segnale, quando si riduce la tensione da un massimo a 0,707 Max o si riduce la potenza da max a metà potenza.

La risposta di Kellenjb è eccellente, volevo solo aggiungere una pagina web che mi ha dato un momento "Ohhh" quando stavo leggendo questa cosa di -3db. Forse aiuta a visualizzare.

Ho letto un tutorial sui filtri passa banda che include una grande immagine di un diagramma di Bode. Puoi vedere l'immagine chiave qui sotto. Illustra bene come l'attenuazione del segnale varia a seconda delle frequenze. Vediamo che non c'è spostamento di fase alla frequenza centrale, quindi abbiamo una trasmissione del segnale completa. Tuttavia quando usciamo dalla banda passante, arriviamo a un punto in cui il filtro passa banda sposta il segnale in modo da ritardare o condurre la frequenza centrale di 45 gradi, e vediamo il nostro punto di -3dB.

$1/\sqrt(2)$

$1/\sqrt(2)$

L'interno dell'oscilloscopio ha una limitazione dell'amplificatore. Lo chiamavano gamma dinamica. Se si utilizza l'oscilloscopio superare la limitazione, la lettura non sarà più accurata. L'amplificatore lineare inizierà a diventare non lineare.

Se osservi un design a blocchi dell'oscilloscopio, noterai l'amplificatore di ingresso o il preamplificatore. Non vedrai il blocco filtro di fronte. Il segnale di ingresso è troppo piccolo prima di poter essere elaborato da un filtro. Dopo aver amplificato il segnale, è possibile utilizzare un filtro. Quindi il limite è che il preamplificatore non è un filtro. Quando l'o-scope ti fornisce una specifica di 100 Mhz, 3dB. Puoi essere sicuro che si riferisca al preamplificatore.