¿Cuál es el significado de -3dB?

Tensión frente a potencia cuando se utiliza dB

El punto -3dB también se conoce como el punto de "media potencia". En voltaje, puede que no tenga mucho sentido el por qué usamos (\ $ \ sqrt {2} / 2 \ $), pero veamos un ejemplo de lo que significa en el sentido de poder.

Primero que nada, \ $ P = V ^ {2} / R \ $, pero asumamos que R es una constante 1 \ $ \ Omega \ $. Debido a la constante 1ohm, podemos eliminarlo de la ecuación todos juntos.

Digamos que tienes una señal a 6 V, su potencia sería entonces \ $ (6 \ text {V}) ^ 2 = 36 \ text {W} \ $.

Ahora tomo el punto -3dB, \ $ 6 \ text {V} \ cdot \ left (\ frac {\ sqrt {2}} {2} \ right) = 4.2426 \ text {V} \ $.

Ahora obtengamos el poder en el punto -3dB, \ $ 4.2426 \ text {V} ^ 2 = 18 \ text {W} \ $.

Originalmente teníamos 36 W, ahora tenemos 18 W (que por supuesto es la mitad de 36 W).

Aplicación de -3dB en los filtros

El punto -3dB es muy comúnmente usado con filtros de todo tipo (paso bajo, paso de banda, paso alto ...). Solo está diciendo que el filtro corta la mitad de la potencia a esa frecuencia. La velocidad a la que cae depende del orden del sistema que está utilizando. Un orden superior puede acercarse más y más a un filtro de "pared de ladrillo". El filtro de pared de ladrillo es uno que justo antes de la frecuencia de corte se encuentra en 0 dB (sin cambio en su señal) y justo después de que está en -∞ dB (no pasa ninguna señal).

¿Por qué filtrar la entrada a un Oscope?

Bueno, muchas razones. Todos los dispositivos (analógicos o digitales) tienen que hacer algo con la señal. Puede ir tan simple como un seguidor de voltaje hasta algo más complejo, como mostrar la señal en una pantalla o convertirla en audio. Todos los dispositivos necesarios para convertir su señal en algo utilizable tienen atributos sobre ellos que dependen de la frecuencia. Un ejemplo simple de esto es un opamp y su GBWP.

Por lo tanto, en un O-scope agregarán un filtro de paso bajo para que ninguno de los dispositivos internos tenga que lidiar con frecuencias por encima de lo que pueden manejar. Cuando un oscope dice que su punto de -3dB es de 100 MHz, dicen que han colocado un filtro de paso bajo en su entrada que tiene una frecuencia de corte (punto de -3dB) de 100 MHz.

El gráfico de módulo en el diagrama bode de un filtro de paso alto o paso bajo de primer orden, se puede aproximar mediante dos líneas. El punto con el que se encuentran las dos líneas, en comparación con la línea real, nos da el número de -3db. Este punto se llama frecuencia de corte.

Porlotanto,muchossistemasestándiseñadosparafuncionarencondicionesnormaleshastaquealcanzanlafrecuenciadecortecuandopierdenalmáximo3db.Sioperaconunaseñalporencimadeesafrecuencia,laseñalsepuedeatenuarmás.

MásinformaciónenWikipediasobre filtros continuos de paso bajo .

Los -3dB, provienen de 20 Log (0.707) o 10 Log (0.5). para determinar el ancho de banda de la señal, cuando disminuir el voltaje de máximo a 0.707Max o disminuyendo la potencia de potencia máxima a media.

La respuesta de Kellenjb es excelente, solo quería agregar una página web que me dio un momento "Ohhh" cuando estaba leyendo sobre esta cosa de -3db. Tal vez ayude a visualizar.

Leí un tutorial sobre los filtros de paso de banda que incluye una gran imagen de un diagrama de Bode. Puedes ver la imagen clave abajo. Ilustra muy bien cómo la atenuación de la señal varía según las frecuencias. Vemos que no hay cambio de fase en la frecuencia central, por lo que tenemos una transmisión de señal completa. Sin embargo, a medida que salimos de la banda de paso, llegamos a un punto donde el filtro de paso de banda cambia la señal para retrasar o dirigir la frecuencia central en 45 grados, y vemos nuestro punto de -3dB.

En este punto, podemos observar que sin (45 °) = \ $ 1 / \ sqrt (2) \ $

Para mí, lo visual a continuación realmente ayuda a darle sentido a esta elección aparentemente arbitraria de \ $ 1 / \ sqrt (2) \ $.

El interno del osciloscopio tiene una limitación del amplificador. Lo llamaron rango dinámico. Si utiliza su alcance, pase la limitación, su lectura ya no será precisa. El amplificador lineal comenzará a volverse no lineal.

Si observa cualquier diseño de bloque del osciloscopio, notará el amplificador de entrada o el preamplificador. No verás un bloque de filtro delante de él. La señal de entrada es demasiado pequeña antes de que pueda ser procesada por un filtro. Después de amplificar la señal, puede utilizar un filtro. Entonces la limitación es que el preamplificador no es un filtro. Cuando el o-scope le da una especificación de 100 Mhz, 3dB. Puede estar seguro de que se refiere al preamplificador.