为什么把系统带宽定义为-3dB?

2022-06-23 10:45:16 浏览数 (2)

对于我们常说的电路带宽或系统带宽,指的是增益为-3dB时的频率点,为什么选-3dB呢?

对于带宽我们可以粗暴的理解为:系统的有效频率范围小于-3dB时的频点。

简单来说,比如一个系统-3dB的频点是1Khz,那么只要系统输入信号小于1Khz,系统都能正常输出;对于所有超过1Khz的输入信号,系统都不会有输出,输出为0。

增益的计算公式是:

G为增益,A是电压放大倍数(注意:是电压放大倍数),Vo为输出电压,Vi为输入电压。

G=-3dB时,A=0.707,换句话说,我们把系统放大倍数降低到0.707时的频点,定义为系统的带宽,如下图所示。

下图是一个一阶RC低通滤波器,截止频率Fc=1/(2πRC)=1Khz,也就是说输入1V的1Khz的信号,输出是0.707V&1Khz的信号。

红色是输入1Khz 1V的信号,绿色是输出是1Khz 0.7V的信号。

有同学会有这样的想法,为什么不把放大倍数降低为50%作为系统带宽?放大倍数低于50%的信号被抑制,放大倍数高于50%的信号可以正常通过系统,以50%作为分水岭(阈值)看起来更合理。

这是因为我们看系统的带宽是从功率(能量)的角度来看待的,上面系统增益的求解公式可改写为下面的公式G=10logPo/Pi=10logAp

Po是输出功率,Pi是输入功率,Ap是功率放大倍数(注意:是功率放大倍数),当系统增益G=-3dB时,功率放大倍数Ap刚好等于50%。

我们是从功率的角度,以50%作为分水岭,来区分通带和阻带,定义系统带宽的。

概括来说,-3dB点,即为半功率点,你学废了吗?

db vi

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