教你区分放大器中几个长得很像的单位

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一旦我们离开了熟悉的领域,开始使用新的单位制度。我们就很容易把自己弄迷糊——对于初学放大器的朋友来说,“放大前和放大后的倍数”明显要比“以分贝形式表示的增益”要好理解一些。正如初学化学的朋友对于“摩尔”这个单位的畏惧一样,“分贝”和不常用的“贝”也是很多初学放大器的朋友心中的障碍。其实它很简单,学懂了它的道理,你就不会畏惧。    
 
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贝尔的定义
 
“贝”或“贝尔”是一个反映两个物理量之间的比值的单位。比如电压或功率的比值,你就可以用“贝”来表示。试考虑一个电信号通过一个放大器,其输出信号的功率被放大,并和输入信号存在一定的放大关系。放大器的增益就可以用输出信号的功率值比输入信号的功率值来表示。而当放大倍数较大或串联多个放大器求总放大倍数时,这个放大倍数将太大,不便于表示及书写。因此人们使用这两个数值的比值的常用对数表示系统的增益值,其单位为“贝”。    
 
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“贝尔”是以亚历山大·格拉汉姆·贝尔的名字命名的, 他最有名的发明是电话。  
 
而又因为“贝”这个单位较大,很多情况下数值较小,反映出来的变化较不明显。人们又引入了“分贝”这个概念,“分”表示十分之一,所以分贝的计算公式如下所示,对于两种功率值比,它的计算公式为功率比常用对数的10倍。    
 
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功率值比的计算公式  
 
而对于电流或电压值,它的计算公式为电压或电流比常用对数的20倍。    
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20倍的来历,由对数运算的性质得到  
 
那么,采用分贝的形式计算增益又有什么好处呢?  
 
首先是这个形式产生的本意,比如一个系统有1,000,000,000倍的增益,这个数字不管是书写还是打印都非常的麻烦。而如果改用分贝的表示方法,其增益即可表示为+90dB。而1000倍的增益则可表示为+30dB。比起用“查0”的方式计算,要简单很多。  
 
另一个好处是,它简化了计算的难度。由对数的计算性质可知,计算总增益时,分贝的表示形式可以将乘法转换成加法运算。如如上一条:+90dB的放大器和+30的放大器串联,其总增益即为90+30=+120dB,非常便于理解。dB值还可正可负,当值为正值时,表示增益是正的,而值为负值时,表示增益是负的。这也很好理解、易于计算。  
 
我们需要区分的一点是:还有一种单位叫做“分贝毫瓦(dBm)”,它是一种绝对值,以1mW为基本量来描述功率的大小。而不像是作为描述比值关系的分贝(dB)。我们常用的功率单位为瓦(W)和毫瓦(mW),其换算关系为: 
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这种单位在无线电领域比较常用,也是一种用于计算放大器参数的单位。
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