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對于我們常說的電路帶寬或系統帶寬,指的是增益為-3dB時的頻率點,為什么選-3dB呢?
對于帶寬我們可以粗暴的理解為:系統的有效頻率范圍小于-3dB時的頻點。
簡單來說,比如一個系統-3dB的頻點是1Khz,那么只要系統輸入信號小于1Khz,系統都能正常輸出;對于所有超過1Khz的輸入信號,系統都不會有輸出,輸出為0。
增益的計算公式是:
G為增益,A是電壓放大倍數(注意:是電壓放大倍數),Vo為輸出電壓,Vi為輸入電壓。
G=-3dB時,A=0.707,換句話說,我們把系統放大倍數降低到0.707時的頻點,定義為系統的帶寬,如下圖所示。
下圖是一個一階RC低通濾波器,截止頻率Fc=1/(2πRC)=1Khz,也就是說輸入1V的1Khz的信號,輸出是0.707V&1Khz的信號。
紅色是輸入1Khz 1V的信號,綠色是輸出是1Khz 0.7V的信號。
有同學會有這樣的想法,為什么不把放大倍數降低為50%作為系統帶寬?放大倍數低于50%的信號被抑制,放大倍數高于50%的信號可以正常通過系統,以50%作為分水嶺(閾值)看起來更合理。
這是因為我們看系統的帶寬是從功率(能量)的角度來看待的,上面系統增益的求解公式可改寫為下面的公式:
Po是輸出功率,Pi是輸入功率,Ap是功率放大倍數(注意:是功率放大倍數),當系統增益G=-3dB時,功率放大倍數Ap剛好等于50%。
我們是從功率的角度,以50%作為分水嶺,來區分通帶和阻帶,定義系統帶寬的。
概括來說,-3dB點,即為半功率點,你學廢了嗎?