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DeciBel dB: Fórmulas, Equações e Cálculos

DeciBel dB: Fórmulas, Equações e Cálculos

O deciBel, dB utiliza uma escala logarítmica baseada para comparar duas quantidades. É uma maneira conveniente de comparar duas grandezas físicas, como energia elétrica, intensidade ou mesmo corrente ou voltagem.

O deciBel usa os logaritmos de base dez, ou seja, aqueles comumente usados ​​em matemática. Usando uma escala logarítmica, o deciBel é capaz de comparar quantidades que podem ter grandes proporções entre elas.

O deciBel, dB ou deci-Bel é na verdade um décimo de Bel - uma unidade raramente usada.

A abreviatura de um deciBel é dB - o "B" maiúsculo é usado para denotar o Bel como a unidade fundamental.

Aplicativos DeciBel

O deciBel, dB é amplamente utilizado em muitas aplicações. É usado em uma ampla variedade de medições nas áreas científicas e de engenharia, particularmente na eletrônica, acústica e também na teoria de controle.

Normalmente, o deciBel, dB é usado para definir ganhos de amplificador, perdas de componentes (por exemplo, atenuadores, alimentadores, misturadores, etc.), bem como uma série de outras medições, como figura de ruído, relação sinal-ruído e muitos outros.

Em vista de sua escala logarítmica, o deciBel é capaz de representar convenientemente proporções muito grandes em termos de números gerenciáveis, bem como fornecer a capacidade de realizar a multiplicação de proporções por simples adição e subtração.

O deciBel é amplamente utilizado para medir a intensidade do som ou nível de pressão do som. Para isso o som é referido a uma pressão de 0,0002 microbares que equivale ao padrão para o limiar de audição.

Como o deciBel chegou

Desde o início das telecomunicações, tem havido a necessidade de medir os níveis de intensidade relativa do sinal para que a perda e o ganho possam ser vistos.

Os sistemas de telecomunicações originais usavam a perda que ocorria em uma milha de cabo padrão a uma frequência de 800Hz.

No entanto, este não era um método particularmente satisfatório de determinar os níveis de perda ou intensidades relativas do sinal e como o rádio e outras aplicações baseadas na eletrônica começaram a precisar usar alguma forma de unidade padrão para comparação, o Bel foi introduzido nos anos 1920. Este ganhou o nome do escocês Alexander Graham Bell, que foi originalmente creditado com a invenção do telefone.

Com este sistema, uma Bel equivalia a um aumento de dez vezes no nível do sinal. Depois de introduzido, o Bel foi considerado grande demais para a maioria dos usuários e, portanto, o deciBel foi usado em seu lugar. Este é agora o padrão que foi adotado universalmente.

Fórmula DeciBel para comparações de poder

A forma mais básica de cálculos decibel é uma comparação dos níveis de potência. Como seria de se esperar, é dez vezes o logaritmo da saída dividido pela entrada. O fator dez é usado porque deciBels em vez de Bels são usados.

A fórmula ou equação deciBel para potência é fornecida abaixo:

NdB=10registro10(P2P1)

Onde:
Ndb é a proporção das duas potências expressas em decibéis, dB
P2 é o nível de potência de saída
P1 é o nível de potência de entrada

Se o valor de P2 for maior do que P1, então o resultado é dado como um ganho e expresso como um valor positivo, por ex. + 10dB. Onde houver uma perda, a equação deciBel retornará um valor negativo, por ex. -15dB. Desse modo, um número positivo de decibéis implica em ganho e, onde houver um sinal negativo, significa perda.

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Fórmulas DeciBel para tensão e corrente

Embora o deciBel seja usado principalmente como comparação de níveis de potência, as equações de corrente deciBel ou equações de tensão deciBel também podem ser usadas, desde que os níveis de impedância sejam os mesmos. Desta forma, a relação de tensão ou corrente pode ser relacionada à relação de nível de potência.

Ao usar medições de tensão, é fácil fazer a transformação da fórmula deciBel porque potência = tensão ao quadrado sobre a resistência:

NdB=10registro10(V22V12)

E isso pode ser expresso de forma mais simples como

NdB=20registro10(V2V1)

Onde:
Ndb é a proporção das duas potências expressas em decibéis, dB
V2 é o nível de tensão de saída
V1 é o nível de tensão de entrada

É possível realizar uma transformação semelhante para a fórmula para usar a corrente. Potência = corrente ao quadrado sobre a resistência e, portanto, a equação da corrente deciBel torna-se:

NdB=10registro10(Eu22Eu12)

E isso pode ser expresso de forma mais simples como

NdB=20registro10(Eu2Eu1)

Onde:
Ndb é a proporção das duas potências expressas em decibéis, dB
I2 é o nível de corrente de saída
I1 é o nível de corrente de entrada

Fórmulas de deciBel de tensão e corrente para diferentes impedâncias

Como deciBel, dB é uma comparação de dois níveis de potência ou intensidade, quando são utilizadas corrente e tensão, as impedâncias para as medições devem ser as mesmas, caso contrário, isso precisa ser incorporado nas equações.

Nd=20registro10(V2V1)+10registro10(Z1Z2)

Onde:
Ndb é a proporção das duas potências expressas em decibéis, dB
V2 é o nível de tensão de saída
V1 é o nível de tensão de entrada
Z2 é a impedância de saída
Z1 é a impedância de entrada

Desta forma, é possível calcular as relações de potência em termos de decibéis entre os sinais em pontos que têm diferentes níveis de impedância usando medições de tensão ou corrente. Isso pode ser muito útil ao medir os níveis de potência em um amplificador que pode ter níveis de impedância amplamente diferentes na entrada e na saída. Se as leituras de tensão ou corrente forem feitas, esta fórmula pode ser usada para fornecer a comparação correta de energia em termos de decibéis.

Abreviações DeciBel

O deciBel é usado em muitas áreas, desde cenários de áudio a radiofrequência. Em todos eles, ele fornece um meio muito útil de comparar dois sinais.

Conseqüentemente, existem muitas variações na abreviatura e deciBel e nem sempre é óbvio o que elas significam. Uma tabela de abreviações deciBel é fornecida abaixo:

Abreviatura DeciBelSignificado / uso
dBAPressão sonora ponderada "A" ou medição da intensidade do som.
dBcNível de um sinal com referência à portadora sendo medida - normalmente usado para fornecer os níveis de emissões espúrias e ruído
dBdGanho de uma antena com referência a um dipolo de meia onda no espaço livre
dBFSNível com referência à leitura da escala completa
dBiGanho de uma antena com referência a uma fonte isotrópica, ou seja, uma que irradia igualmente em todas as direções.
dBmNível de potência com referência a 1 mW
dBVNível com referência a 1 volt
dBµVNível com referência a 1 microvolt
dBWNível de potência com referência a 1 watt

O deciBel é amplamente utilizado em muitas áreas da eletrônica e medição de som. Ele fornece um meio muito útil de comparar diferentes níveis que podem variar em uma ampla faixa. Sendo baseado logaritmicamente, o deciBel é capaz de acomodar variações de muitas ordens de magnitude sem se perder em um grande número de zeros. Desta forma, é uma forma ideal de comparar valores diferentes.


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