分貝(dB)計算機
在 dB 與比值之間換算,可作為功率比(10 × log10)或電壓比(20 × log10)。當兩點的電阻不同時,也可以求出功率比。
功率比與電壓(振幅)比
分貝是兩個量之比的對數。所用的係數取決於所比較的量是功率,還是電壓(及電流、聲壓等其他振幅量)。
- **功率比:**dB = 10 × log10(P2 ÷ P1)
- **電壓比:**dB = 20 × log10(V2 ÷ V1)。電流的振幅比,或功率與其平方成正比的量,同樣使用係數 20。
相同的 dB 會對應不同的比值。例如 6 dB 對電壓而言約為 2 倍,對功率而言約為 4 倍。功率與電壓的平方成正比(P = V² ÷ R),因此電壓加倍時功率變為四倍。
電阻不同時
「電壓 dB = 功率 dB」只有在量測 V1 與 V2 的兩點電阻相同時才成立。電阻不同時,由 P = V² ÷ R 可得:
- 功率比 = (V2 ÷ V1)² × Z1 ÷ Z2(Z1:量測 V1 之處的電阻,Z2:量測 V2 之處的電阻)
- 功率 dB = 電壓 dB + 10 × log10(Z1 ÷ Z2)
選擇電壓比並同時輸入 Z1 與 Z2,即可依此公式求出功率比與功率 dB。若留空,則假設電阻相等。
**此公式僅適用於純電阻。**具有複數阻抗的交流電路(含電容與電感等會產生相位差的電路)不在本計算機的範圍內。
邊界值
- 比值為 1 即 0 dB。比值小於 1(衰減)為負的 dB(功率比 0.5 約為 −3.0103 dB)。比值大於 1(增益)為正的 dB。
- **比值為 0:**dB 沒有定義(會是 −∞),會顯示錯誤。
- 比值為負(例如電壓比 −2):電壓的正負號代表相位反轉,而 dB 只表示大小。會顯示錯誤,並請您輸入絕對值。
- 0 dB 即比值為 1。dB 可輸入 −300 到 300。比值的小數點前最多 12 位、小數最多 6 位。像「infinity」這類文字不是數字,會被拒絕。
計算方式與精確度
對數與乘冪以一般的浮點數計算,並先對齊到小數第 10 位(比值為 12 位有效數字),再四捨五入到顯示的位數,以免顯示浮點誤差。當比值為 10 的整數次方,或 dB 為 10(或 20)的倍數時,結果是精確的,不使用浮點數(比值 10 剛好是 10 dB)。無法整除的比值會標示為「四捨五入值」。
範例
- 功率 × 2 → 約 3.0103 dB。電壓 × 2 → 約 6.0206 dB
- 功率 × 10 → 10 dB。電壓 × 10 → 20 dB
- 功率 × 0.5 → 約 −3.0103 dB
- −6 dB(電壓) → 約 0.5012 倍。−6 dB(功率) → 約 0.2512 倍
- 3 dB(功率) → 約 1.9953 倍
- 40 dB(電壓) → 100 倍(功率為 10,000 倍)
- **電阻不同:**電壓比為 2,Z1 = 600 Ω、Z2 = 50 Ω → 功率比為 4 × 12 = 48(約 16.81 dB)。電壓 dB 約為 6.02 dB
注意事項
- 本計算機**僅處理沒有基準值的相對 dB。**有基準值的分貝(dBu、dBV、dBm、dB SPL、dBFS 等)不在涵蓋範圍內。
- 小數點請使用句點;逗號只能作為千位分隔符號(1,234.5)。
- 關於電壓、電流、電阻與功率的關係,請使用歐姆定律計算機。關於乘冪與對數,請使用指數與對數計算機。
常見問題
增加 3 dB 是幾倍?
功率約 2 倍,電壓約 1.41 倍。
電壓增加 6 dB 是幾倍?
約 2 倍(功率約 4 倍)。
電壓的 −20 dB 是多少?
0.1 倍(功率為 0.01 倍)。
為什麼電壓的係數是 20?
因為功率與電壓的平方成正比。由於 log10(V²) = 2 × log10(V),功率比的 10 × log10 就變成電壓比的 20 × log10。