A deciBel [dB] fogalma

Az elektronikában, mint a valós életben, a mért értékeknek elsősorban nem az abszolút nagysága a döntő, hanem az egymáshoz való viszonyuk, azaz arányuk. Jó példa erre, ha egy 100 Ohm belsőellenállású generátorunk van, és azt 10 Ohm-al terheljük, akkor jellegében ez áramgenerátor. De ha ugyan ezt a generátort 1 kOhm terheléssel üzemeltetjük, akkor jellegében feszültséggenerátornak tekinthetjük. Tehát minden csak viszonyítás kérdése.

A dB egység bevezetésének alapvető oka, hogy egy skálán (grafikonon) nagyobb léptékű feszültség- (teljesítmény-) viszonyokat tudjunk ábrázolni. Ebből a célból a skála nem lineáris, hanem logaritmikus osztású. Tehát a kiszámított arányérték egy hatványkitevő, melynek alapja 10. Ha az erősítés egynél nagyobb, az érték pozitív, ha kisebb, negatív értékű. Ennek hússzoros értéke a feszültség dB.

Sok kezdő amatőr hibásan értelmezi a dB fogalmát. A dB egy viszonyszám, aminek dimenziója nincs!

Az erősítésnél, a feszültség dB érték számítását, a 20 * log(Au) képlet alapján végezzük, ahol az "Au" alatt, a feszültségerősítést értjük, Au = Uki / Ube. Ha az erősítés egyszeres, akkor ez 0 dB értéknek felel meg. Teljesítmény esetén 10 * log(Pki / Pbe) a számítás menete.

Ha két erősítő fokozatot egymás után kötünk, akkor az eredő erősítés a két erősítés szorzata. Ugyanitt a hatványkitevők (dB) esetén, a számot egyszerűen össze kell adni. Tehát, ha az egymás után kötött erősítők közül az egyik erősítő erősítése 10-szeres, a másiké 2-szeres, akkor az eredő erősítés 10 * 2, azaz 20-szoros. Feszültség dB-ben ez kifejezve 20 dB + 6 dB, vagyis 26 dB.

A 20-as szorzó miatt az erősítés dB értéke dekádonként 20-al nő. Érdemes megjegyezni néhány jellegzetes dB és viszonyszám értékét: 

Részértékeket könnyen kaphatunk dB összeadással (Au-nál szorzatra bontássall)
pld. 17 dB erősítés +20dB - 3 dB = 17dB,  Au = 10 * 0,7 = 7-szeres erősítést jelent.

Jellegzetes pont a -3dB, mely egyben a fél teljesítmény pontját is jelenti.

Tehát nulla dB alatt általában a vonatkoztatási szintnek megfelelő kimeneti jelet értjük (erősítők esetében ez a közepes 1 kHz frekvencián mért kimeneti jel). Ehhez képest értelmezzük az erősítés növekedését, vagy csökkenését. Szűrők esetében természetesen a maximális kimeneti jelhez tartozó feszültséget vesszük 0dB értéknek.

Normál generátor - normál nívó

Hangfrekveciás és átviteli áramkörök esetében bevezették a normál generátor fogalmát:

Ez olyan generátor, melynek üresjárati kapocsfeszültsége 1,55 V, és belső ellenállása 600 Ohm. Ha ezt a generátort az Rb belső ellenállással megegyező, 600 Ohm-os Rt terhelő ellenállással terheljük (optimális illesztés), akkor a kapocsfeszültsége 775 mV.

 Ezt a feszültséget normál nívó-nak nevezzük, ahol a 0 dB a 775 mV RMS értéknek felel meg. A "furcsa" értéknek gyakorlati értelme van. Ugyanis, valaha a hírközlés technikában 600 Ohm-os lezárás volt a szokványos ellenállás. Ha kiszámoljuk, akkor a 775 mV ezen az ellenálláson, pont 1 mW teljesítményt ad. (Szinte minden tudományágban vezettek be normál nívó értékeket, eltérő alapegységekkel és értékekkel, pld. antenna- és kábelrendszereknél a vonatkoztatási nívó  dBuV = 1 uV 75 Ohm lezáráson)

 Hangfrekvenciás erősítők ki- és bemeneti jelei sokszor igazodnak ehhez a normál nívó értékhez, ezzel megkönnyítve egymás utáni kapcsolásukat.

Hozzászólásokat és véleményeket a Kivezérlésjelző, de nem ledekkel! c. topikban várom.

Az áramkör elkészítéséhez jó munkát kíván:  proli007