Pembahasan tentang satuan Desibel pada sistem penguat

Dalam bentuk yang paling sederhana, gain amplifier adalah rasio peningkatan keluaran (output) dibanding masukan (input) atau satuan keuntungan dari sebuah penguatan. Seperti semua rasio, bentuk unit atau satuan dalam gain. 
 
Namun, ada satuan besaran yang sebenarnya dimaksudkan untuk mewakili pengukuran gain, dan itu disebut ‘bel’.
 
Sebagai satuan unit, bel itu sebenarnya dirancang sebagai cara yang mudah untuk mewakili daya yang hilang di sistem kabel telepon daripada keuntungan dalam amplifier.
 
Nama unit berasal dari Alexander Graham Bell, penemu dari Skotlandia yang terkenal dengan karyanya dalam mengembangkan sistem telepon.
 
Awalnya, bel mewakili jumlah kerugian kekuatan sinyal karena nilai tahanan standar yang diakibatkan pemakaian panjang kabel listrik.
Pembahasan tentang satuan Desibel pada sistem penguat
Pembahasan tentang satuan Desibel pada sistem penguat
Namun sekarang, itu didefinisikan dalam hal umum logaritma dari rasio daya (output daya dibagi dengan daya input):

AP(rasio)=Pkeluar/Pmasuk

AP(Bel)=log[Pkeluar/Pmasuk)

Karena bel adalah unit logaritmik, sehingga itu adalah non-linier. Untuk memberikan gambaran tentang bagaimana rumus ini bekerja, pertimbangkan tabel dibawah untuk membandingkan rugi daya dan keuntungan di bel dibandingkan rasio sederhana:
Rasio Keuntungan / Kerugian
Keuntungan / kerugian Bel
Pkeluar/Pmasuk
log[Pkeluar/Pmasuk]
1000
3 B
100
2 B
10
1 B
1 (tanpa keuntungan dan kerugian)
0,1
-1 B
0,01
-10 B
0,001
-100 B
 
Kemudian dinyatakan bahwa unit satuan bel terlalu besar untuk digunakan secara langsung, sehingga menjadi kebiasaan untuk menerapkan awalan deci metrik (yang berarti 1/10), sehingga desibel, atau dB digunakan.
 
Sekarang, pernyataan “dB” begitu umum bahwa banyak tidak menyadari bahwa itu adalah kombinasi dari “-deci” dan “-bel,” atau bahkan ada unit “bel.”
 
Untuk menempatkan ini dalam perspektif, di sini adalah tabel lain yang menunjukkan kontras rasio kekuatan keuntungan / kerugian terhadap desibel:
Keuntungan / Kerugian Rasio
Keuntungan / kerugian Desibel
Pkeluar/Pmasuk
10log[Pkeluar/Pmasuk]
1000
30 dB
100
20 dB
10
10 dB
1 (tanpa keuntungan dan kerugian)
0 dB
0,1
-10 dB
0,01
-20 dB
0,001
-30 dB
 
Sebagai unit logaritmik, cara ini mendapatkan daya yang mencakup berbagai rasio dengan rentang angka minimal.
 
Wajar jika muncul pertanyaan, “mengapa orang merasa perlu untuk menciptakan unit logaritmik kerugian kekuatan sinyal listrik dalam sistem telepon?” Jawabannya berkaitan dengan dinamika pendengaran manusia, intensitas perseptif yang logaritmik dari alam.
 
Pendengaran manusia sangat non-linear: untuk menggandakan intensitas yang dirasakan suara, kekuatan suara yang sebenarnya harus dikalikan dengan faktor sepuluh.
 
Berkaitan telepon sinyal daya yang hilang dalam hal logaritmik “bel” skala masuk akal dalam konteks ini: hilangnya kekuatan 1 bel diterjemahkan hilangnya suara yang dirasakan 50 persen, atau 1/2. Sebuah keuntungan kekuatan 1 bel diterjemahkan ke dua kali lipat dalam intensitas yang dirasakan suara.
 
Sebuah analogi hampir sempurna dengan skala bel adalah skala Richter yang digunakan untuk menggambarkan intensitas gempa: gempa 6,0 Richter adalah 10 kali lebih kuat dari gempa 5,0 Richter; 7,0 Richter gempa 100 kali lebih kuat dari gempa 5,0 Richter; 4,0 Richter gempa adalah 1/10 sekuat 5.0 gempa Richter, dan sebagainya.
 
Skala pada pengukuran untuk pH cemical juga logaritmik, perbedaan 1 pada skala setara dengan perbedaan sepuluh kali lipat konsentrasi ion hidrogen pada larutan kimia.
 
Keuntungan menggunakan skala pengukuran logaritmik adalah rentang luar biasa dari ekspresi yang diberikan oleh rentang yang relatif kecil dari nilai-nilai numerik, dan itu adalah keuntunganya yang mengamankan penggunaan angka Richter untuk gempa bumi dan pH untuk aktivitas ion hidrogen.
 
Alasan lain untuk adopsi dari bel sebagai unit untuk keuntungan adalah untuk ekspresi sederhana dari keuntungan dan kerugian sistem. Mempertimbangkan sistem contoh terakhir di mana dua amplifier yang terhubung untuk memperkuat sinyal.
 
Keuntungan masing untuk setiap penguat dinyatakan sebagai rasio, dan keuntungan keseluruhan untuk sistem ini produk (perkalian) dari dua rasio adalah:
Pembahasan tentang satuan Desibel pada sistem penguat
Jika angka-angka ini mewakili keuntungan daya, kita langsung bisa menerapkan unit bels untuk tugas mewakili keuntungan dari setiap penguat.
 
Hasil penghitungan angka keuntungan tersebut dalam satuan “bel” menghasilkan penemuan: “aditif”. Angka kenaikan rasio dengan perkalian untuk amplifier bertahap, tapi keuntungan dinyatakan dalam bel menambahkan dari  keuntungan sistem secara keseluruhan.
 
Penguat pertama dengan gain daya dari 0.477 B menambah gain power amplifier kedua tentang 0.699 B untuk membuat sebuah sistem dengan keuntungan daya keseluruhan dari 1,176 B.
Menghitung ulang untuk desibel bukan bel, kita akan melihat fenomena yang sama.
Untuk mereka yang sudah akrab dengan sifat aritmatika logaritma, ini tidak mengejutkan. Ini adalah aturan dasar aljabar bahwa anti-logaritma dari jumlah nilai logaritma dua angka ‘sama dengan hasil dari dua angka asli.
 
Dengan kata lain, jika kita mengambil dua angka dan menentukan logaritma dari masing-masing, kemudian tambahkan dua angka logaritma bersama-sama, kemudian menentukan “anti-logaritma” dari jumlah itu (meningkatkan jumlah basis logaritma dalam hal ini, 10 ke kekuatan jumlah itu), hasilnya akan sama seperti jika kita telah mengkalikan dua angka asli bersama-sama.
 
Aturan aljabar ini merupakan inti dari perangkat yang disebut aturan ‘slide’, komputer analog yang bisa, antara lain, menentukan produk dan quotients angka dengan penambahan (menambahkan bersama-sama panjang fisik ditandai pada skala geser kayu, logam, atau plastik).
 
Mengingat tabel angka logaritma, trik matematika yang sama bisa digunakan untuk melakukan perkalian kompleks dan hanya melakukan penambahan dan pengurangan, masing-masing. Dengan munculnya kecepatan tinggi.
Kekuatan Desibel
Kekuatan Desibel
Ketika mengkonversi keuntungan daya dari unit bels atau desibel untuk rasio unitless, fungsi invers matematika logaritma umum digunakan: antilog tersebut.
 
Jika:

AP(Bel)=log AP(rasio)

Maka:

AP(rasio)=10A(Bel)

Konversi desibel ke satuan unit rasio untuk mendapatkan daya adalah sama, hanya faktor pembagian 10 termasuk dalam istilah eksponen:
 
Jika:

AP=10 log AP(rasio)

Maka:

AP(rasio)=10[Ap(Bel)/10]

Karena bel adalah unit satuan  fundamental sebuah keuntungan atau kerugian daya dalam sistem, tegangan atau keuntungan dan kerugian arus maka tidak mengkonversi ke bels atau dalam dB, cukup dengan cara yang sama.
 
Bila menggunakan bels atau desibel untuk mengekspresikan keuntungan selain daya, baik itu tegangan atau arus, kita harus melakukan perhitungan dalam hal berapa banyak daya keuntungan yang didapat untuk jumlah tegangan atau keuntungan arus.
 
Jika kita kalikan baik tegangan atau arus dengan faktor tertentu, maka mendapatkan daya yang dikeluarkan oleh perkalian yang akan menjadi faktor persegi.
 
Hal ini berkaitan kembali ke bentuk Hukum Joule mana kekuasaan dihitung baik dari tegangan atau arus, dan resistensi:

P=E2/R

P=I2R

Jadi, ketika menerjemahkan tegangan atau rasio keuntungan arus menjadi keuntungan masing-masing dalam hal unit bel, kita harus menyertakan eksponen ini dalam persamaan (s):

AP(Bel)=log AP(rasio)

AV(Bel)=log AV(rasio)2

AI(Bel)=log AI(rasio)

Persyaratan eksponen sama berlaku ketika mengekspresikan tegangan atau arus dalam keuntungan desibel:

AP(dB)=10 log AP(rasio)

AV(dB)=10 log AV(rasio)2

AI(dB)=10 log AI(rasio)

Namun, berkat properti lain yang menarik dari logaritma, kita dapat menyederhanakan persamaan ini untuk menghilangkan eksponen dengan memasukkan “2” sebagai faktor pengali untuk fungsi logaritma.
Desibel Meter
Desibel Meter
Dengan kata lain, mengambil logaritma dari kuadrat dari tegangan atau keuntungan saat ini, kita hanya kalikan tegangan atau keuntungan arus logaritma angka dengan 2 dan hasil pada bel atau desibel akan sama, lihat:
 
Untuk satuan Bel

AV(Bel)=log AV(rasio)2adalah sama dengan AV(Bel)=2 log AV(rasio)

AI(Bel)=log AI(rasio)2adalah sama dengan AI(Bel)=2 log AI(rasio)

Untuk satuan desibel:

AV(dB)=10 log AV(rasio)2adalah sama dengan AV(dB)=20 log AV(rasio)

AI(dB)=10 log AI(rasio)2adalah sama dengan AI(dB)=20 log AI(rasio)

Proses mengubah tegangan atau keuntungan arus dari bel atau desibel ke unit satuan rasio adalah sama untuk keuntungan daya:
 
Jika:

AV(Bel)=2 log AV(rasio) dan AI(Bel)=2 log AI(rasio)

Maka:

AV(rasio)=10Av(Bel)/2 dan AI(rasio)=10AI(Bel)/2

Berikut adalah persamaanyang digunakan untuk mengkonversitegangan atau arus keuntungan dalam desibel ke rasio:
 
Jika :

AV(dB)=20 log AV(rasio) dan dengan AI(dB)=20 log AI(rasio)

Maka:

AV(rasio)=10Av(dB)/20 dan AI(rasio)=10AI(Bel)/20

Sementara bel adalah unit asli untuk skala daya, satuan logaritmik lain telah diciptakan untuk langsung mengungkapkan tegangan atau arus keuntungan / kerugian, dan itu didasarkan pada logaritma natural daripada logaritma sebagai bels dan desibel yang.
Disebut Neper itu, simbol unit yang merupakan huruf kecil “n.”

AV(rasio)=Vkeluar/Vmasuk  dan AI(rasio)=Ikeluar/Imasuk

AV(neper)=In AV(rasio)  dan  A(neper)=InAI(rasio)

Untuk lebih baik atau buruk, baik Neper atau satuan sejenis tidak dibutuhkan seperti decineper, populer digunakan sebagai unit dalam aplikasi teknik Amerika.

Kesimpulan:

1. Keuntungan dan kerugian dapat dinyatakan dalam unit satuan rasio , atau dalam satuan bel (B) atau desibel (dB). Sebuah desibel secara harfiah deci-bel: sepersepuluh dari bel.
 
2. Bel adalah unit fundamental untuk menyatakan keuntungan atau kerugian daya. 
 
Untuk mengkonversi rasio kekuatan untuk baik bels atau desibel, gunakan salah satu dari persamaan ini:

AP(Bel)=log AP(rasio) dan AP(dB)=10 log AP(rasio)

Bila menggunakan unit bel atau desibel untuk mengekspresikan tegangan atau rasio lancar, itu harus dilemparkan dalam hal rasio kekuatan setara.
 
Praktis, ini berarti penggunaan persamaan yang berbeda, dengan faktor perkalian dari 2 untuk nilai logaritma sesuai dengan eksponen 2 untuk tegangan atau rasio keuntungan arus:

AV(Bel)=2 log AV(rasio)   dan   AV(dB)=20 log AV(rasio)

AI(Bel)=2 log AI(rasio)   dan AI(Bel)=20 log AI(rasio)

Untuk mengkonversi keuntungan desibel menjadi keuntungan rasio unit, gunakan salah satu dari persamaan ini:

AV(rasio)=10Av(dB)/20

AI(rasio)=10AI(dB)/10

AP(rasio)=10Ap(rasio)/10

Sebuah gain (amplifikasi) dinyatakan sebagai positif bel atau desibel angka. Sebuah kerugian (pelemahan) dinyatakan sebagai negatif pada bel atau desibel.
 
Gain (tidak ada keuntungan atau kerugian; rasio = 1) dinyatakan sebagai nol bels atau nol desibel.
Ketika menghitung keuntungan secara keseluruhan untuk sistem penguat terdiri dari beberapa tahap amplifier, rasio keuntungan individu dikalikan untuk menemukan rasio keuntungan secara keseluruhan. 
 
Bel atau angka desibel untuk setiap tahap penguat, di sisi lain, ditambahkan bersama-sama untuk menentukan gain keseluruhan.
Loading...
loading...
Dua tab berikut mengubah konten di bawah ini.
Saya bekerja di sebuah perusahaan Marine Service di Batam, aktivitas saya setiap hari selain melakukan kegiatan pokok di perusahaan juga menulis di blog, membangun web. Saya nge-blog sejak 2009 dan merupakan hobi sekaligus saya berbagi pengalaman.

Artikel Terakhir Dari Abi Royen (lihat semua)

Kirim Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *