电平的测量

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电平是一种反映能量变化的物理量,它是根据电路中功率、电压、电流的相互关系来确定的,用电压关系确定的电平称为电压电平,用电流关系确定的电平称为电流电平,由功率关系确定的电平称为功率电平。实际中,通常用电压来表示电平更为方便,如果测量电路的阻抗不变,则电平=101gP2/P1=101gU\(^{2}\)\(_{2}\)/Z/U\(^{2}\)\(_{1}\)/Z=201gU\(_{2}\)/U\(_{1}\)(dB)。

电平采用分贝为单位的优点有:①人耳对声音强弱感觉不是和声音变化成比例的,而是和声音变化的对数成比例的,具体讲,放大器将一个微小的音频信号放大100倍,但人耳感觉到声音响度的增长并非100倍,而要小得多,即不是线性关系,而是对数关系。因此,用dB为单位计算音频放大器的功率增益更符合人耳听觉实际。②人耳能听到的最弱和最强的声音,其功率差别可达一万亿倍(10\(^{12}\)),差别这样大的数量,无论是记忆、运算还是书写都较麻烦。若用dB表示就方便多了,例如,功率倍数为10\(^{12}\)用dB表示就是10lg10\(^{12}\)=120dB;电压放大倍数为10000倍,只相当于20lg10000=80dB。③分贝运算是对数运算,可以把数字的乘除运算变为对数的加减运算,可以简便计算。例如,一个三级放大器,其各级电压放大倍数分别为25倍(28dB)、316倍(50dB)、100倍(40dB),电压放大倍数=35×316×100=790000倍,运算和书写都很不方便,若按dB计算,则电压增益=28+50+40=118dB,方便多了。

以上讲的电平是以对数形式来反映两个功率或两个电压的相对变化关系,因此又称为相对电平。例如,某放大器输入功率P1为5mW,输出功率P2为5W,则功率增益=10lgP2/P1dB=10lg5/5×10\(^{-}\)3=10lg1000=30dB。

现代通讯和广播技术中表征电信号大小往往将常用的P\(_{1}\)、U\(_{1}\)变为基准量P\(_{0}\)、U\(_{0}\),引出绝对电平的概念,规定以600Ω纯电阻上消耗1mW功率作为电平的基准值,称为0dB电平。相应的0dB电压的有效值U\(_{0}\)=1×10U\(^{-}\)3W×600Ω=0.775V。