Apa pentingnya -3dB?

Osiloskop saya memiliki bandwidth 100 MHz -3dB. -3dB adalah 0,707 unit (sqrt (2) / 2). Apa artinya ini, mengapa pelemahan 70,7%? Apakah ada alasan khusus untuk tingkat atenuasi ini?

Tegangan vs Daya saat menggunakan dB

Titik -3dB juga dikenal sebagai titik "kekuatan setengah". Dalam tegangan mungkin tidak masuk akal mengapa kita menggunakan ( ), tapi mari kita lihat sebuah contoh dari apa artinya dalam arti kekuasaan.$\sqrt{2}/2$

Pertama, , tetapi anggaplah R adalah konstanta 1 Ω . Karena konstanta 1ohm, kita dapat menghapusnya dari persamaan secara bersamaan.$P=V^{2}/R$$\Omega$

Katakanlah Anda memiliki sinyal pada 6 V, kekuatannya maka akan menjadi .$(6 \text{ V})^2 = 36 \text{ W}$

Sekarang saya ambil titik -3dB, .$6\text{ V} \cdot \left( \frac{\sqrt{2}}{2} \right) = 4.2426\text{ V}$

Sekarang mari kita kekuatan pada titik-3dB, .$4.2426 \text{ V}^2=18 \text{ W}$

Jadi awalnya kami memiliki 36 W, sekarang kami memiliki 18 W (yang tentu saja setengah dari 36 W).

Penerapan -3dB dalam Filter

Titik -3dB sangat umum digunakan dengan filter dari semua jenis (low pass, band pass, high pass ...). Itu hanya mengatakan filter memotong separuh daya pada frekuensi itu. Tingkat penurunannya tergantung pada urutan sistem yang Anda gunakan. Tatanan yang lebih tinggi dapat lebih dekat dan lebih dekat ke filter "dinding bata". Filter dinding bata adalah yang tepat sebelum frekuensi cutoff Anda berada pada 0dB (tidak ada perubahan pada sinyal Anda) dan tepat setelah Anda berada di -∞ dB (tidak ada sinyal yang melewati).

Mengapa memfilter input ke Oscope?

Banyak alasan. Semua perangkat (analog atau digital) harus melakukan sesuatu dengan sinyal. Anda bisa sesederhana pengikut tegangan hingga sesuatu yang lebih kompleks seperti menunjukkan sinyal di layar atau mengubah sinyal menjadi audio. Semua perangkat yang diperlukan untuk mengubah sinyal Anda menjadi sesuatu yang dapat digunakan memiliki atribut tentang mereka yang bergantung pada frekuensi. Salah satu contoh sederhana dari ini adalah opamp dan GBWP-nya.

Jadi, pada O-scope mereka akan menambahkan low pass filter sehingga tidak ada perangkat internal yang harus berurusan dengan frekuensi di atas apa yang bisa mereka tangani. Ketika sebuah oscope mengatakan titik -3dB-nya adalah 100 MHz, mereka mengatakan bahwa mereka telah menempatkan filter low-pass pada inputnya memiliki frekuensi terputus (-3dB point) 100 MHz.

Grafik modulus pada diagram pertanda dari high pass pertama atau low pass filter, dapat didekati dengan dua garis. Titik di mana dua garis bertemu, jika dibandingkan dengan garis nyata memberi kita jumlah -3db. Titik ini disebut frekuensi cutoff.

Jadi, banyak sistem dirancang untuk beroperasi dalam kondisi normal sampai mereka memenuhi frekuensi cutoff ketika mereka kehilangan pada 3db maksimum. Jika Anda beroperasi dengan sinyal di atas frekuensi itu, sinyal dapat lebih dilemahkan.

Info lebih lanjut di Wikipedia tentang filter low pass terus menerus .

-3dB, berasal dari 20 Log (0.707) atau 10 Log (0.5). untuk menentukan bandwidth sinyal, ketika mengurangi tegangan dari maksimum ke 0,707Max atau mengurangi daya dari maks ke setengah daya.

Jawaban Kellenjb sangat bagus, saya hanya ingin menambahkan halaman web yang memberi saya momen "Ohhh" ketika saya membaca tentang hal -3db ini. Mungkin membantu memvisualisasikan.

Saya membaca a tutorial tentang filter Band Pass yang mencakup gambar Bode Plot yang bagus. Anda dapat melihat gambar kunci di bawah ini. Ini menggambarkan dengan baik bagaimana atenuasi sinyal bervariasi tergantung pada frekuensi. Kami melihat tidak ada pergeseran fasa di frekuensi tengah, jadi kami memiliki transmisi sinyal yang lengkap. Namun ketika kita keluar dari Pass Band, kita sampai ke titik di mana Band Pass Filter menggeser sinyal untuk lag atau memimpin frekuensi pusat sebesar 45 derajat, dan kita melihat titik -3dB.

$1/\sqrt(2)$

Bagi saya visual di bawah ini benar-benar membantu masuk akal ke dalam pilihan tampaknya sewenang-wenang ini $1/\sqrt(2)$

Bagian dalam osiloskop memiliki batasan penguat. Mereka menyebutnya rentang dinamis. Jika Anda menggunakan ruang lingkup Anda melewati batasan, bacaan Anda tidak akan lagi akurat. Amplifier linier akan mulai menjadi nonlinier.

Jika Anda melihat desain blok osiloskop apa pun, Anda akan melihat penguat input atau preamplifier. Anda tidak akan melihat blok filter di depannya. Sinyal input terlalu kecil sebelum dapat diproses oleh filter. Setelah Anda memperkuat sinyal maka Anda dapat menggunakan filter. Jadi batasannya adalah preamplifier bukan filter. Ketika o-scope memberi Anda spesifikasi 100 Mhz, 3dB. Anda bisa yakin itu merujuk ke preamplifier.