通信中dBFS、dBm、dBV、dBW、0dB、-3dB的定义解析

dbv(v大写),dbu(u小写),是模拟音频时代最常用到的两个单位。
简单来说专业音频领域,标准工作电平+4dbu。通常为平衡信号传输,例如卡农(xlr),大三芯(trs)。
民用音频领域,标准工作电平-10dbv。通常为非平衡信号传输,例如莲花(rca),大二芯(ts)。
两者之间电压差了多少?12db。
为什么是12db?因为标准值不一样。
dbv取1v为标准电平,dbu取0.7746v为标准电平。
但是有一点请注意,无论dbv还是dbu,都是取的平均电压值,为什么平均,因为音频信号不是直流信号,电压是一直在改变的,而dbu的标准电压最初也是以交流电的功率换算出来的。
dbfs则是数字时代的产物。fs表示full scale。满调幅。
dbfs的世界里最大的数字就是0。代表的就是16个二进制的1(16bit),或24个1(24bit)。超过它还是它。
所以标有dbfs的电平表,一般称为峰值表。
而标有dbv或dbu的,称为vu表。
简单地说,分贝就是放大器增益的单位。放大器输出与输入的比值为放大倍数,单位是“倍”,如10倍放大器,100倍放大器。当改用“分贝”做单位时,放大倍数就称之为增益,这是一个概念的两种称呼。
电学中分贝与放大倍数的转换关系为:
av (db) = 20 lg ( vo / vi ) 
ai (db) = 20 lg ( io / ii )
ap (db) = 10 lg ( po / pi )
分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同,但我们都知道功率与电压、电流的关系是p = v . v / r = i . i .r ,采用这套公式后,两者的增益数值就一样了:
10 lg ( po / pi ) = 10 lg ( vo . vo / r ) / ( vi . vi / r ) = 20 lg ( vo / vi )
使用分贝做单位主要有三大好处:
1) 数值变小,读写方便
电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万,一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出,一共要放大2万倍左右。
用分贝表示先取个对数,数值就小得多。
2) 运算方便
放大器级联时,总的放大倍数是各级相乘;用分贝做单位时,总增益就是相加。
若某功放前级是100倍(20db),后级是20倍(13db),那么总功率放大倍数是100×20=2000倍,总增益为20db+13db=33db。
3) 符合听感,估算方便
人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。
例如,当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时,听到的声音就响了很多;而从1瓦增强到2瓦时,响度就差不太多;再从10瓦增强到11瓦时,没有人能听出响度的差别来。
如果用功率的绝对值表示都是1瓦,而用增益表示分别为10.4db,3db和0.4db,这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。
您若注意一下就会发现,hi-fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝,使您改变音量时直观些。
分贝数值中,-3db和0db两个点是必须了解的。
-3db也叫半功率点或截止频率点,这时功率是正常时的一半,电压或电流是正常时的1/2。在电声系统中,±3db的差别被认为不会影响总特性,所以各种设备指标,如频率范围,输出电平等,不加说明的话都可能有±3db的出入。
0db表示输出与输入或两个比较信号一样大。
分贝是一个相对大小的量,没有绝对的量值。可您在电平表或马路上的噪声计上也能看到多少db的测出值,这是因为人们给0db先定了一个基准。
常用的0db基准有下面几种:
1) dbfs,以满刻度的量值为0db,常用于各种特性曲线上;
2) dbm,在600ω负载上产生1mw功率(或0.775v电压)为0db,常用于交流电平测量仪表上;
3) dbv,以1伏为0db;
4) dbw,以1瓦为0db。
一般读出多少db后,就不用再化为电压、声压等物理量值了,专业人士都能明白。只有在极少数场合才要折合,这时只需代入公式:
10的 a/20 (或a/10) 次方 × d0 计算即可。
其中,
a为读出的分贝数值;
d0为0db时的基准值;
电压、电流或声压用a/20;
电功率、声功率或声强则用a/10。
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