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输入计算

输入和输出请使用同一单位——只有比值 Out/In 才有意义。

数学公式

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结果

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

这个计算器能做什么

分贝(dB)是用对数方式来表示两个幅度之比——也就是输出相对于输入的比值。这款通用的物理与电子工具,可以把一个输入值和一个输出值换算成以分贝为单位的增益,并根据你的量是功率还是电压(幅度)自动套用正确的系数。它在声学、射频设计、音频工程以及一般电路分析中都非常实用。

信号链:输入幅度进入增益模块,更大的输出幅度从中输出
增益是将系统的输出幅度与输入幅度进行比较。

使用方法

先选择输入/输出的类型:如果 In 和 Out 是功率(瓦、毫瓦),选择功率;如果它们是幅度量(电压、电流、声压),则选择电压。接着填入输入值 In 和输出值 Out。两者要保持同一单位——因为只有它们的比值才有意义,所以无需做任何单位换算。计算器会输出以 dB 表示的增益,以及简单的线性比值 Out/In。

公式解析

分贝增益的公式为

$$\text{Gain (dB)} = k \cdot \log_{10}\!\left(\frac{\text{Output Out}}{\text{Input In}}\right)$$

其中系数 \(k\) 在功率情形下取 10,在电压情形下取 20。电压之所以用 20,是因为功率与电压的平方成正比,而 \(\log(x^2) = 2 \cdot \log(x)\)。比值为 1 时增益为 0 dB;比值大于 1 表示正增益;比值小于 1(即 Out 小于 In)则得到负的 dB 值,代表衰减或损耗。

将输出与输入比值映射为分贝的对数曲线,含 k=10 和 k=20 两条曲线
dB 值随输出/输入比值的对数变化;电压(×20)的上升速度是功率(×10)的两倍。

实例演算

以电压默认值为例:In = 1,Out = 100,比值为 100。取 \(k = 20\),则增益为

$$20 \cdot \log_{10}(100) = 20 \cdot 2 = 40\ \text{dB}$$

再看一个功率例子:In = 2,Out = 200,比值同样是 100,取 \(k = 10\),增益为 \(10 \cdot 2 = 20\ \text{dB}\)。

常见问题

为什么电压用 20,功率用 10? 功率随电压的平方变化,因此把系数从 10 翻倍到 20,正好对应对数里的平方项。

如果 Out 比 In 小怎么办? 此时比值小于 1,dB 值为负,说明信号被衰减了。

为什么输入必须是正数且不能为零? 对数只对正数有定义,而除以零没有意义——因此 In 不能为零,且比值 Out/In 必须大于零。

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