GrundlagenSignale und Schnittstellen

Dezibel in der Elektronik: dB, dBm, dBV und dBc

Verstehen Sie Leistungs- und Spannungsverhältnisse, dBm, dBV und dBu Referenzen, Impedanz, Umwandlungen und Messfallen in Elektronik und HF.

Niveau

Zwischenprodukt

Lesezeit

15 min

Wichtigste Norm oder Quelle

IEC 80000-3, IEC 60268-3 und NIST — logarithmische Einheiten und Signalpegel

Zuletzt geprüft

13. September 2026

Zugehöriges Werkzeug

Dezibelwandler

Geschrieben und technisch geprüft vonElectroDesignForge Engineering Team

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Schlüsselpunkt: dB Drückt immer ein * Verhältnis* aus. Suffixe wie dBm, dBV, dBu, dBc, und dB Geben Sie die Referenz an, die dieses Verhältnis zu einem verwertbaren Niveau macht. Ohne eine Referenz - und gegebenenfalls eine Impedanz - ist ein Dezibelwert unvollständig.

Schnellreferenz

Dezibel komprimieren sehr große Verhältnisse in Zahlen, die leicht zu addieren sind. Eine Kette von HF-Verstärkungen und -Verlusten kann daher mit einfacher Algebra in dB gehandhabt werden.

dB ist ein logarithmisches Verhältnis

für zwei Befugnisse:

L(dB) = 10 × log10(P2 / P1)

für zwei Spannungen oder zwei Ströme, nur wenn beide Impedanzen gleich sind:

L(dB) = 20 × log10(V2 / V1) = 20 × log10(I2 / I1)

Der Faktor 20 ergibt sich aus der Leistung, die proportional zum Quadrat der Spannung bei festem Widerstand ist: P = V² / R.

Nützliche Abkürzung: +3 dB etwa verdoppelt Leistung, erhöht aber die Spannung um nur etwa 41%. +6 dB fast verdoppelt Spannung und vervierfacht Leistung.

Gewinn, Verlust und Kaskadenaddition

Ein Verstärker von +12 dB gefolgt von einem Kabel von -2,5 dB und einem Filter von -1 dB ergibt:

total gain = +12 − 2.5 − 1 = +8.5 dB

Bei einem Eingang von -20 dBm ist der ideale Ausgang -11,5 dBm. Dies funktioniert für Stromgewinne und -verluste unter Verwendung einer konsistenten Konvention, vorausgesetzt, die Geräte bleiben unter Kompression und Sättigung.

Verwechseln Sie einen Einfügeverlust von 3 dB nicht mit einem Verlust von 3%: Er überträgt nur etwa 50% der Leistung.

dBm und dBW: Bezugsleistungspegel

dBm bezieht sich auf 1 Milliwatt:

P(dBm) = 10 × log10(P(mW))
P(mW) = 10^(P(dBm) / 10)

dBW bezieht sich auf 1 Watt:

P(dBW) = P(dBm) − 30
P(dBm) = P(dBW) + 30

dBm beschreibt die reale Leistung, ohne Impedanz anzunehmen. Impedanz ist wichtig, wenn diese Leistung in Spannung oder Strom übersetzt wird.

dBV und dBu: Bezugsspannungspegel

dBV bezieht sich auf 1 V RMS:

V(dBV) = 20 × log10(VRMS / 1 V)
VRMS = 10^(V(dBV) / 20) V

dBu bezieht sich auf 0,775 V RMS, die Spannung, die einmal 1 mW in 600 Ω abgebaut hat:

V(dBu) = 20 × log10(VRMS / 0.775 V)

Der Unterschied zwischen dBu und dBV ist ungefähr 2,21 dB: 0 dBu = −2.21 dBVdBu ist jetzt eine Spannungsreferenz; es bedeutet nicht, dass eine 600 Ω Last vorhanden ist.

Power-to-Spannungs-Wandlung: Impedanz ist unerlässlich

Für eine Widerstandslast R und RMS-Spannung:

P = V² / R
V = √(P × R)

Kombiniert mit dBm und dBV Referenzen:

dBm = dBV + 10 × log10(1000 / R)
dBV = dBm + 10 × log10(R / 1000)

RF Beispiel: +10 dBm in eine abgestimmte 50 Ω Last ist 10 mW und 0,707 V RMS. Bei einer nicht übereinstimmenden Last kann sich die gemessene Spannung unterscheiden, da die Leistung reflektiert wird.

dBc und dBFS: relative Fachebenen

dBc bedeutet dB relativ zum Träger. Eine Harmonische bei -40 dBc ist 10.000 mal weniger leistungsfähig als der Träger. Bei einem Träger von +10 dBm liegt diese Harmonische idealerweise bei -30 dBm:

−40 dBc + 10 dBm = −30 dBm

dB dB bezogen auf den digitalen Vollmaßstab. 0 dBFS ist der maximal darstellbare Pegel, so dass nützliche Signalwerte negativ sind, wie -18 dBFS. Die Umwandlung in dBu oder dBV hängt von der vom Konverter angegebenen analogen Ausrichtung ab.

Eine zuverlässige Berechnungsmethode

1. Identifizieren Sie die Menge: Strom, Spannung, Strom oder digitales Niveau.
2. Geben Sie die Referenz an: 1 mW, 1 V RMS, 0,775 V RMS, Träger oder im vollen Maßstab.
3. Für die Strom-Spannungs-Wandlung, Zustand Impedanz und überprüfen Sie, ob es resistiv und angepasst ist.
4. 10 × log10 für Strom und 20 × log10 für Spannung/Strom bei gleicher Impedanz verwenden.
5. Halten Sie RMS, Peak und Peak-to-Peak getrennt. für eine Sinuswelle, Vpeak = √2 × VRMS.
6. Fügen Sie Gewinne und Verluste in dB nur nach Prüfung kompatibler Ebenen hinzu.

Verwenden Sie die Dezibelwandler dB, dBm, dBW, dBV und dBu mit der entsprechenden Referenz zu konvertieren.

Gemeinsame Laborfallen

• Verwenden von 20 log für die macht. Strombedarf 10 log10.
• Umwandlung von dBm in Volt ohne Impedanz. Es gibt keine Einzelspannung für 0 dBm: Es ist 224 mV RMS in 50 Ω und 775 mV RMS in 600 Ω.
• Mischen von RMS, Peak und Peak-to-Peak. Bestätigen Sie die Instrumenteneinstellung und die Wellenform.
• 50 Ω Terminierung vergessen. Ein Generator, der für eine Last von 50 Ω spezifiziert ist, scheint im Leerlauf die doppelte eingestellte Spannung zu liefern; überprüfen Sie seine Anzeigekonvention.
• Verwirrende dB und dBm. +6 dB ist eine relative Verstärkung; +6 dBm ist eine absolute Leistung von 3,98 mW.
• Direktes Hinzufügen unkorrelierter Quellen. Fügen Sie ihre Kräfte linear hinzu und konvertieren Sie dann zurück zu dB. Zwei gleiche unkorrelierte Quellen geben +3 dB, nicht +6 dB.

Bearbeitetes HF-Strombudget

Eine Quelle liefert +5 dBm. Das Signal durchläuft ein Kabel mit 1,2 dB Verlust, ein 0,8 dB Filter, dann einen 15 dB Verstärker.

Amplifier input = +5 − 1.2 − 0.8 = +3 dBm
Ideal output = +3 + 15 = +18 dBm

+18 dBm ist etwa 63,1 mW. In einem abgestimmten 50-Ω-System sind das etwa 1,78 V RMS. Überprüfen Sie dann die maximale Bewertung des Verstärkers, die Filterleistung und alle Reflexionen: Eine Link-Budget-Berechnung ersetzt diese Prüfungen nicht.

Bibliographie

• NIST — Einheiten außerhalb des SI: Bel und Dezibel
• IEC 80000-3 — Mengen und Einheiten, Teil 3: Raum und Zeit
• IEC 60268-3 — Ausrüstung für Schallsysteme, Teil 3: Verstärker
• Nationale Instrumente — dB und dBm verstehen