-3dB、0.707與截止頻率

目錄：

1、什么是dB、dBm

2、什么是0.707倍

3、-3dB和0.707倍有什么聯(lián)系

4、通過(guò)Multisim仿真論證

1、什么是dB、dBm

分貝是我國(guó)法定計(jì)量單位中的級(jí)差單位，表示為 dB，其定義為：“兩個(gè)同類功率量或可與功率類比的量之比值的常用對(duì)數(shù)乘以 10 等于 1 時(shí)的級(jí)差” 。

根據(jù)上面的定義，分貝就是級(jí)差單位。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，分貝 dB 就是用來(lái)表征兩個(gè)功率的比值關(guān)系，數(shù)值上等于功率比值取對(duì)數(shù)后再乘以 10。特別說(shuō)明：dB 僅僅是一個(gè)比值，是一個(gè)數(shù)，不是功率值，也不是電壓值。

如此，P1 = 10000*P2時(shí)，對(duì)應(yīng)40dB；P1 = 1000000*P2時(shí)，對(duì)應(yīng) 60dB。這樣倍率關(guān)系表示起來(lái)非常簡(jiǎn)潔。

舉例說(shuō)明：

輸入信號(hào)功率 P1 = 10W，經(jīng)過(guò)某電路后，輸出信號(hào)功率 P2 = 5W，那么這個(gè)電路的增益即為 -3dB，即衰減 3dB，功率降為原來(lái)的一半。

2、什么是0.707

當(dāng)保持輸入信號(hào)的幅度不變，改變頻率使輸出信號(hào)降至最大值的 0.707 倍，即為截止頻率，它是用來(lái)說(shuō)明頻率特性指標(biāo)的一個(gè)特殊頻率。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是：輸出信號(hào)幅值衰減為輸入信號(hào)幅值的 0.707 倍時(shí)，這個(gè)頻率就是截止頻率。原來(lái)這個(gè) 0.707 是電壓的比值關(guān)系。

3、-3dB和0.707倍有什么聯(lián)系

根據(jù)上述推導(dǎo)公式，發(fā)現(xiàn)：當(dāng) U1/U2 = 0.707 時(shí)，取對(duì)數(shù)再乘以 20，正好等于 3 dB。因此，當(dāng)功率降為原來(lái)的一半，此時(shí)的電壓值降為原來(lái)的 0.707 倍。

4、通過(guò)Multisim仿真論證

1）搭建RLC低通濾波電路

RLC低通濾波電路仿真參數(shù)設(shè)置如下圖所示。

2）使用“交流分析”查看電路波特圖

從上圖可以看出已經(jīng)發(fā)生了 LC 諧振，實(shí)際電路對(duì)阻尼的處理移步：如何提高電路的抗干擾能力之4）輸入端LC濾波器設(shè)計(jì)注意。

3）調(diào)整品質(zhì)因數(shù)Q消除諧振

R = 100Ω，L = 1mH，C = 1nF，計(jì)算下來(lái)，Q = 10 > 0.5(原因移步：通過(guò)RLC分析信號(hào)振鈴)，處于欠阻尼狀態(tài)，必然出現(xiàn)振鈴。如果要讓 Q ≤ 0.5，需要 R ≥ 2kΩ，這里就取 R = 2kΩ。再次看下幅頻特性曲線，如下圖，諧振果真被消除。

4）找到電路的截止頻率

雙擊波特表，打開(kāi) “Bode Plotter” 如下圖，-3dB 點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率約為 102kHz。

也可以通過(guò)“交流分析”得到截至頻率。

編輯5）設(shè)置截止頻率

將輸入信號(hào)源 V1 的正弦波(均方根值為 5V)頻率設(shè)置到截止頻率 102KHz 上面。

編輯

在另外一篇文章“Multisim14.2仿真使用匯總之2）Bode圖繪制儀與交流分析”也有相關(guān)的描述。

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