信号的幅度低于0 dB是什么意思？

我是一名软件开发人员（使用.NET，C，C ++等高级语言），试图了解计算机如何在较低级别工作。

我知道振幅总是正的，因为它是由（上下）/ 2计算的。但是，我不明白实际上是一个负振幅，即如果波低于平衡（0），那意味着什么。

看起来令人困惑的负值以分贝（dB）给出。

这可能更多是一个物理问题，但我试图理解模拟电路。

甲分贝（）是表达的比率的方法。分贝的大多数实际用途是相对于其他事物来衡量某些事物。负数的分贝表示被测物小于参考物。$dB$

让我们以为例，它测量的功率相对于。从而：$dBm$$p$$1mW$

$P_{dB} = 10 \log_{10}\left(\dfrac{p}{1mW}\right)$

因此1mW为：

$10 \log_{10}\left(\dfrac{1mW}{1mW}\right) = 10 \log_{10}(1) = 0 dBm$

什么？$100mW$

$10 \log_{10}\left(\dfrac{100mW}{1mW}\right) = 10 \log_{10}(100) = 20 dBm$

怎么样？$2\mu W$

$10 \log_{10}\left(\dfrac{2\mu W}{1mW}\right) = 10 \log_{10}(0.002) \approx -26.99 dBm$

当我们考虑电压之类的东西时，通常考虑值的平方之比，因为功率与振幅的平方成正比。例如，上的负载，但如果电压为2V然后。我认为这是一个严格的约定，如果您希望以分贝表示的测量结果像幂，那么就应该测量幂。但是，这是惯例，您可能会责怪开发电话网络的工程师。$1V$$1\Omega$$(1V)^2 / 1\Omega = 1W$$(2V)^2 / 1\Omega = 4W$

无论如何，让我们考虑使用1V作为参考的。这是一个的示例：$dBV$$1V$

$10 \log_{10}\left(\dfrac{(1V)^2}{(1V)^2}\right) = 20 \log_{10}\left(\dfrac{1V}{1V}\right) = 20 \log_{10}(1) = 0 dBV$

请注意，我们可以将对数乘以2，而不是对分数中的两个电压求平方。二者在数学上是等效的，但是与2乘比比平方更容易。

$20 \log_{10}\left(\dfrac{120V}{1V}\right) = 20 \log_{10}(120) \approx 41.58 dBV$

$20 \log_{10}\left(\dfrac{3mV}{1V}\right) = 20 \log_{10}(0.003) \approx -50.47 dBV$

正弦波之类的电平通常以RMS（均方根）值给出，该值（对于正弦波）为峰值的0.707。

例如，240VAC电源电压实际上是（1 / 0.707）* 240V = 340V峰峰值-使用RMS，因为这等效于DC值的功率方向（即240VDC将提供与340VAC pk-pk相同的功率）由于通常采用RMS值，因此如果您指的是峰值tp峰值，那么如果最高点是+/- 240V，则应该写例如240VAC pk-pk

负振幅表示信号相对于参考点衰减，因此，如果看到例如-20dB，则表示信号是参考值的1/10。dB本身是无单位的，因此您会看到诸如dBm（相对于1mW→0dB = 1mW）或dBV（相对于1V→0dB = 1V）之类的信息

因此，如果看到-3dBV，则意味着电平为0.707 * 1V = 0.707V，而-20dBV为0.1V。

同样，20dBV表示10V。

（在下面的计算中，log10是指以10为底的对数，与自然对数或例如log2代表以2为底的对数）dB的计算是20 * log10（signal / ref），因此对于上述计算：

20 * log10（10/1）= 20dBV

对于0.707情况：

20 * log10（0.707）= -3dBV

以dBV为单位的1mV为：

20 * log10（0.001 / 1）= -60dBV

对于功率测量，计算公式为：

10 * log10（power_level / ref_power_level），因此，以dBW为单位的100W将是：

10 * log10（100/1）= 20分贝

因此，负振幅意味着振幅相对于参考点减小。

请参阅Decibels上的Wikipedia页面。

这个问题对我来说还不太清楚：但是，如果您的意思是，在信号低于0V时如何测量或定义幅度，那么请记住速度和速度之间的差：幅度（如速度）是一个幅度，并且为零或正。

信号（如速度）是矢量：速度由速度和方向定义；速度由速度和方向定义。信号（将讨论暂时限制在余弦上）由幅度和相位定义。因此，信号的负峰值-V定义为幅度V和相位Pi（或180度）。

可以将更复杂的信号表示为具有不同频率，幅度和相位的不同余弦波的总和，傅立叶变换是一种将任意波形转换成这种表示形式（然后又返回）的技术。

分贝描述了信号强度的比率，具体取决于将新信号（例如某个电路的输出）与原始信号或某个标准参考信号进行比较的十个因素中的多少个。

当输出小于输入时，您将必须除以10的某些因子-等于乘以1/10，即（10）^（-1）。因此为负分贝。

在图示中，大信号是某些小工具的输入，我为其峰值（从零开始）的幅度补足了15.0V的值。对于正弦，RMS电压为峰值幅度的1 / sqrt（2）。峰峰值是两倍。第二正弦波具有较小的幅度。如果我们设想将这些正弦波应用于简单的负载（电阻器），电流将与电压成比例地流动。

功率是电压乘以电流，因此较小信号的功率（加热电阻器）为原始功率的（0.4）^ 2。工程师通常关心的是功率比。

喜爱滑尺和简单的数学的工程师在很多事情上都使用以10为底的对数。通过添加增益和损耗的对数，而不是乘以增益和损耗因子，可以更轻松地处理一系列放大器和有损滤波器。因数10是一个“贝尔”，但由于我们经常处理小数部分，例如0.3 Bel（功率的倍数），因此，在很长的一段时间里，我们一直使用分贝来移动小数点。

请注意，dB总是（通常）指功率而不是电压。还请注意，只要我们以相同的方式一致地测量输入和输出，则使用峰值幅度，峰峰值或RMS都没有关系。

零分贝表示单位增益，或者信号电平不变，因为 $10^0 = 1$。

分贝通常是一些相对度量，例如与输入有关的输出。正分贝值表示信号电平增加（放大），负分贝值表示减小（衰减）。

我最近创建了一个面板，其中一些旋钮被标记为从 $-\infty$ 至 $0$分贝，介于中间的负值刻度之间。这反映了一个事实，即旋钮是线性电位器，可衰减输入信号。$-\infty$ 意味着信号被完全修整为零，并且 $0$表示已通过完整信号。中点被标记$-6$因为电压降低了一半。电压减半意味着功率降低到四分之一，大约降低了六分贝：$20\times\log_{10}(0.5)$。

存在度量尺度，其中分贝与某个绝对水平相关联。在这些比例中，零分贝表示特定的绝对电压或瓦数或其他数量。例如，在dBm标度中，0 dB是一毫瓦。在dBu标度中，零分贝为0.775 VRMS。

关于 $-\infty$dB：这有点滥用仪器上出现的符号，每个人都可以理解。对数未定义为零，但随着自变量从上接近零而变大。当然，无穷不是一个数字，零信号没有定义的分贝值。