分贝与对数坐标速查 —— 读波特图、看 EMC 限值、算裕量的换算卡
全库在用 dB 的地方:环路裕量(GM ≥ 10 dB,02_关键公式速查表)、闭环峰值快筛(Mr<2 即 6 dB,05_稳定性判据边界§3.3)、EMC 传导限值(dBµV,03_电磁兼容设计与整改)。本卡把散落的换算收成一页:乘除变加减,就靠这四张表。
1. 定义(教科书通识)
| 场景 | 定义 | 用途 |
|---|---|---|
| 功率比 | dB = 10·lg(P₂/P₁) | 噪声、损耗、EMC 功率口径 |
| 幅值比 | dB = 20·lg(A₂/A₁) | 电压/电流增益——波特图的 dB 都是它 |
为什么幅值用 20:同阻抗下 P ∝ A²,10·lg(A²) = 20·lg(A)。同一物理量两种口径差 2 倍系数,先问"这是功率还是幅值"。
2. 常用值速查(背下 3 / 6 / 20 三档,其余推)
| dB | 幅值比(电压/电流) | 功率比 | 反向 |
|---|---|---|---|
| 0 | ×1 | ×1 | 不变 |
| ±1 | ×1.12 / ×0.89 | ×1.26 | ≈ ±10% |
| ±3 | ×1.414 / ×0.707 | ×2 / ×0.5 | 半功率点 = fc |
| ±6 | ×2 / ×0.5 | ×4 / ×0.25 | 翻倍/减半 |
| ±10 | ×3.16 | ×10 | 一个数量级(功率口径) |
| ±20 | ×10 / ×0.1 | ×100 | 一个数量级(幅值口径) |
| ±40 | ×100 | ×10⁴ | 两个数量级 |
| ±60 | ×1000 | ×10⁶ | 三个数量级 |
快算口诀(本库整理):+6 dB = 幅值翻倍,+20 dB = 十倍,dB 相加 = 相乘;−3 dB 的 0.707 就是"有效值除 √2"——与正弦有效值同源,所以一阶低通在 fc 处 −3 dB。
3. 波特图专用换算(与环路笔记对口)
| 斜率/特征 | 幅值含义 | 相位含义 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 一阶极点 | fc 后 −20 dB/dec | fc 处 −45°,fc 前后各十倍频内展开到 −90° | 01_控制原理通识 §3 |
| 一阶零点 | +20 dB/dec | +90°(方向相反) | 同上 |
| 二阶(LC) | fc 后 −40 dB/dec | −180° | 02_电路 04 |
| ESR 零点 | 把 −40 拉平成 −20 | 相位回拉 +45°~+90° | 03_环路补偿 §8.2 |
| RHP 零点 | +20 dB/dec(像零点) | −90°(像极点) | 03_环路补偿 §1.3 |
| 纯延时 | 0 dB(平的) | −360°·f·td 线性下压 | 05_稳定性判据边界 §5 |
增益读法:±20 dB/dec 的两条线在图上"每横移一格(十倍频)竖移两格"——网格纸上一眼读斜率。
4. 绝对基准(EMC/仪器常用,业界口径)
| 单位 | 基准 | 场景 |
|---|---|---|
| dBµV | 0 dBµV = 1 µV | 传导/辐射限值(EMC 报告口径) |
| dBm | 0 dBm = 1 mW | 信号/噪声功率;50 Ω 系统里 0 dBm ≈ 224 mV(幅值口径,本库复算 √(10⁻³×50)) |
换算例(本库复算):传导限值 "56 dBµV @ 500 kHz" = 10^(56/20) µV ≈ 631 µV——先除 20 再 10^x,别用 10。
5. 库内用例对账
| 场景 | 数字 | 含义 |
|---|---|---|
| GM 验收 | ≥10 dB | 相位穿 −180° 处增益还有 10 倍(幅值口径 3.16 倍)余量 |
| Mr 快筛 | <2(6 dB) | 闭环峰值不足 2 倍 |
| NCP1680 EVM | >14 dB | GM 报值的单位口径(04_环路实测 §4.3) |
| 12 V/380 V 母线 | 380 V = 51.6 dBV | 对数坐标里"高电压"看清楚了量级差 |
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