參拾壹、基本聲頻電路 (再解釋 dB-5)

※這篇是從『再解釋 dB-5』轉過來的。

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先解釋個名詞：「level」這英文字在中文是有水準、水平、水位、電平、位準、層級、地位…等等的解釋意思，要以這英文字是設定於什麼地方、在什麼專業領域上來說，而在電學及或電氣聲學方面，早年絕大多數人用「電平」，而我個人有時候較偏愛「電平位準」的說法。

在電路內能夠把個電平位準認定為是與個參考值有關的電位。

如果我們把電平位準想成水塔及或水庫內的水位，無論水位是在之上或是在水位之下的何位置處，這水位其實只是個「名義」的水平位準。

以這相同的概念，我們去看個電壓位準或功率位準在 dB 的數據上來說，就是在個特定的參考位準之上或之下多少的 dB 。

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在個基本的聲頻電路中，為了要決定最合適的參考電壓值 ( V_ref ) ，此時就要有標準的 600 Ω ( 歐姆； Ohm ) 負載。 請參閱下面插圖的圖示。

在那個標準負載的兩端會產生個電壓，此電壓即是那個 1 mW 參考功率的參考電壓值。

圖 3 、基本聲頻電路   05_fig-01

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這聲頻功率源的內阻 ( R_O ) 是 600 Ω ，把它的輸出連接到個 600 Ω 的標準負載 ( R_L ) 時，在那個 600 Ω 標準負載的兩端所消耗的功率為 1 mW ( 0.001 W ) ，所以我們就把這定義為 0 dBm 。

如果此時去量度那個 600 Ω 標準負載的兩端，就會得到個電壓值是 0.775 V 。

這 0.775 V 的電壓值也能以公式去求得。

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在歐姆定律方面，「電流」 ( 安培 A ) 、「電壓」 ( 伏特 V ) 、「電阻」 ( 歐姆 Ω ) 、和「功率」 ( 瓦特 W ) 它們四者之間有密切的連帶關係，而且在數學上也有不分首從的關係。

   它們的關係式：

     05_eq-01~04

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通常說到歐姆定律會是電流、電壓、與電阻這三者，在這裡我把功率加進來，並不是我自己獨創的，在事實上原來就是電流、電壓、電阻、和功率它們四者。

因為功率是個特定不可少的條件，如果缺少了功率的條款，所求得的數據就會是不確實的，甚至於會是錯誤的。

那為什麼我們在計算上或述說時甚少見或提示到功率的條款呢？

是因為在假設上或在某特定的條件下已設定於在某數據，也就是在某條款就已經包含了這功率的條件了。

功率的單位是瓦特 ( Watt ) ，如果是 dBm 或 dBW 就是功率的 dB 值單位。

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   我們要用到的式子是：

       05_eq-05

   這又有下面這樣的寫法，它們是同樣的。

       05_eq-06

   這關係到在電壓的伏特時是：

       05_eq-07

   因此就又成為這樣：

       05_eq-08

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我們現在把標準聲頻電路負載方面的功率 ( P ) 值和阻抗 ( R ) 值帶入這式子：

       05_eq-09

就這樣的給了我們這 0.775 V 的電壓值，這就是 0 dBm 與參考電壓值的由來，因此我們通常就把 0.775 V 當作參考電壓值 ( V_ref ) ，並且能夠從公式求得這個電壓位準：

       05_eq-10

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我們又把這個 0.775 V 的參考電壓值額定為 0 dBu 及或 0 dBv 這兩種單位的參考電壓值，以去表明它們是與 0.775 V 有關聯的參考電壓值。

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在前面提到的水位概念，我們去看個電壓位準或功率位準在 dB 的數據上，就是指示在個特定的參考位準之上或之下多少的 dB 。

現在已得知所謂的電平位準是與一個參考值有關的。所以，假設如果有個 -6 dBu 或 -6 dBv 的電壓位準，在這裡的「-」並不是指的是個負電壓值。

它們正確的意思是：「在參考值以下的」 6 dB 。

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同樣的還有，那個 0 dBm 並不是「零功率」的意思。

這 0 dBm 的意思是：「功率位準，是以在 600 Ω 的負載時之 1 mW 為參考值的功率位準」。

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我們可以在計算上和實際的量測上得到 0.775 V 的電壓值。這在計算上已經在前面的 05_eq-09 以公式演示出了。

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例題 1 ：有個 24 V 的電壓值是多少的電壓位準 ( L_V ) 呢？

   公式：

   05_eq-11

   代入數值

   過程是如下這樣的：

   05_eq-12

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例題 2 ：有個 15 mV 要轉換成電壓位準是多少呢？

   公式：

   05_eq-13

   代入數值

   過程是如下這樣的：

   05_eq-14

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