Какое значение -3 дБ?

Мой осциллограф имеет полосу пропускания 100 МГц -3 дБ. -3 дБ составляет 0,707 единиц (кв. (2) / 2). Что это значит, почему затухание 70,7%? Есть ли какая-то особая причина для этого уровня ослабления?

Напряжение против мощности при использовании дБ

Точка -3 дБ также известна как точка "половинной мощности". В напряжении может не иметь смысла, почему мы используем ( ), но давайте посмотрим на пример тогочто это означаетв энергетическом смысле.$\sqrt{2}/2$

Прежде всего, , но давайте предположим, что R - это постоянная 1 $P=V^{2}/R$$\Omega$ . Из-за постоянной 1 Ом мы можем удалить ее из уравнения все вместе.

Допустим, у вас есть сигнал на 6 В, его мощность будет $(6 \text{ V})^2 = 36 \text{ W}$ .

Теперь я беру -3дБ точку, $6\text{ V} \cdot \left( \frac{\sqrt{2}}{2} \right) = 4.2426\text{ V}$ .

Теперь давайте получим мощность в точке -3 дБ, $4.2426 \text{ V}^2=18 \text{ W}$ .

Итак, изначально у нас было 36 Вт, теперь у нас 18 Вт (что, конечно, составляет половину от 36 Вт).

Применение -3 дБ в фильтрах

Точка -3 дБ очень часто используется с фильтрами всех типов (низкочастотный, полосовой, высокочастотный ...). Это просто говорит, что фильтр отключает половину мощности на этой частоте. Скорость, с которой он падает, зависит от порядка системы, которую вы используете. Более высокий порядок может становиться все ближе и ближе к фильтру "кирпичной стены". Фильтр для кирпичной стены - это фильтр, который непосредственно перед частотой среза находится на 0 дБ (без изменений для вашего сигнала) и сразу после того, как вы на -∞ дБ (без прохождения сигнала).

Зачем фильтровать вход в Oscope?

Ну, много причин. Все устройства (аналоговые или цифровые) должны что-то делать с сигналом. Вы можете перейти от простого повторителя напряжения к чему-то более сложному, например, показать сигнал на экране или превратить сигнал в звук. Все устройства, необходимые для преобразования вашего сигнала во что-то пригодное для использования, имеют атрибуты, которые зависят от частоты. Одним простым примером этого является операционный усилитель и его GBWP.

Таким образом, в O-scope они добавят фильтр нижних частот, чтобы ни одному из внутренних устройств не приходилось иметь дело с частотами, превышающими те, которые они могут обрабатывать. Когда оскоп говорит, что его точка -3 дБ равна 100 МГц, они говорят, что на его входе установлен фильтр нижних частот с частотой среза (точка -3 дБ), равной 100 МГц.

График модуля на диаграмме Боде фильтра верхних или нижних частот первого порядка может быть аппроксимирован двумя строками. Точка, в которой встречаются две линии, по сравнению с реальной линией дает нам число -3 дБ. Эта точка называется частотой среза.

Таким образом, многие системы предназначены для работы в нормальных условиях до тех пор, пока они не достигнут частоты среза, когда они теряют максимум 3 дБ. Если вы работаете с сигналом выше этой частоты, сигнал может быть более ослабленным.

Больше информации в Википедии о непрерывных фильтрах низких частот .

-3 дБ, поступают от 20 Log (0,707) или 10 Log (0,5). определить полосу пропускания сигнала при уменьшении напряжения от максимума до 0,707Макс или уменьшении мощности от максимума до половины мощности.

Ответ Келленджба превосходен, я просто хотел добавить веб-страницу, которая дала мне «оооо» момент, когда я читал об этом -3 дБ. Может быть, это помогает визуализировать.

Я прочитал учебник по фильтрам Band Pass, который включает в себя отличное изображение графика Боде. Вы можете увидеть изображение ключа ниже. Это хорошо иллюстрирует, как ослабление сигнала изменяется в зависимости от частот. Мы видим, что на центральной частоте нет фазового сдвига, поэтому мы имеем полную передачу сигнала. Однако когда мы выходим из полосы пропускания, мы попадаем в точку, где полосовой фильтр сдвигает сигнал, чтобы отставать или опережать центральную частоту на 45 градусов, и мы видим нашу точку -3 дБ.

На данный момент, мы можем отметить, что грех (45 °) = $1/\sqrt(2)$

Для меня приведенное ниже изображение действительно помогает внести некоторый смысл в этот, казалось бы, произвольный выбор $1/\sqrt(2)$,

Внутренняя часть осциллографа имеет ограничение усилителя. Они назвали это динамическим диапазоном. Если вы используете вашу область действия, то вы не будете точными. Линейный усилитель начнет становиться нелинейным.

Если вы посмотрите на любую конструкцию блока осциллографа, вы заметите входной усилитель или предусилитель. Вы не увидите блок фильтра перед ним. Входной сигнал слишком мал, прежде чем он может быть обработан фильтром. После того, как вы усилили сигнал, вы можете использовать фильтр. Таким образом, ограничение - это предварительный усилитель, а не фильтр. Когда o-scope даст вам спецификацию 100 МГц, 3 дБ. Вы можете быть уверены, что это относится к предусилителю.