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輸入計算

輸入與輸出請使用相同單位──計算只看比值 Out/In。

數學公式

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結果

增益 G
40
dB
比值 Out/In 100 ×
dB 係數(k) 20

這個計算器能做什麼

分貝(dB)是一種以對數方式表示兩個振幅之間比值的單位,通常用來描述輸出相對於輸入的關係。這款通用的物理與電子工具,能把輸入值與輸出值換算成以分貝為單位的增益,並依據你所處理的量是功率還是電壓(振幅),自動套用正確的係數。無論在聲學、射頻(RF)設計、音訊工程,還是一般電路分析中,它都相當實用。

訊號鏈:輸入振幅進入增益模組,較大的輸出振幅從中輸出
增益是將系統的輸出振幅與輸入振幅進行比較。

如何使用

先選擇輸入/輸出的類型:如果 In 與 Out 代表的是功率(瓦特、毫瓦),請選擇功率;如果代表的是振幅(電壓、電流、聲壓),則選擇電壓。接著輸入輸入值 In 與輸出值 Out。兩者請務必使用相同單位──因為計算只看兩者的比值,所以不需要做任何單位換算。計算器會回傳以 dB 表示的增益,以及單純的線性比值 Out/In。

公式解析

分貝增益的公式為 $$\text{Gain (dB)} = k \cdot \log_{10}\!\left(\frac{\text{Output Out}}{\text{Input In}}\right)$$ 其中係數 \(k\) 在功率時為 10、在電壓時為 20。電壓之所以使用 20,是因為功率與電壓的平方成正比,而 \(\log(x^2) = 2 \cdot \log(x)\)。當比值為 1 時,結果為 0 dB;比值大於 1 代表正增益;比值小於 1(Out 小於 In)則會得到負的 dB 值,代表衰減或損耗。

將輸出與輸入比值對應為分貝的對數曲線,含 k=10 與 k=20 兩條曲線
dB 值隨輸出/輸入比值的對數變化;電壓(×20)的上升速度是功率(×10)的兩倍。

實際範例

以電壓的預設情況為例:In = 1、Out = 100,比值為 100。代入 \(k = 20\),增益為 $$20 \cdot \log_{10}(100) = 20 \cdot 2 = 40\ \text{dB}$$ 再看功率的例子:In = 2、Out = 200,比值同樣是 100,代入 \(k = 10\),增益為 \(10 \cdot 2 = 20\ \text{dB}\)。

常見問題

為什麼電壓用 20、功率用 10?因為功率與電壓的平方成正比,所以把係數從 10 提高為 20,正好對應對數內部的平方關係。

如果 Out 比 In 小會怎樣?此時比值小於 1,dB 值為負,代表訊號被衰減了。

為什麼輸入值必須為正且不可為零?因為對數只對正數有定義,而除以零也沒有意義──所以 In 不能為零,且比值 Out/In 必須大於零。

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