Spannungspegel

Spannungspegel bezeichnet in der Nachrichtentechnik die Angabe einer elektrischen Spannung in logarithmischer Form. Dabei muss, da es eine bezogene Angabe ist, zusätzlich immer der Bezugswert der Spannung angegeben werden. In der Tontechnik erfolgt diese Angabe in Form des Bezugspegels.

Allgemeines

Der Spannungspegel

L_{U}=20\lg \left({\frac {U}{U_{0}}}\right)\,\mathrm {dB} =10\lg \left({\frac {U^{2}}{{U_{0}}^{2}}}\right)\,\mathrm {dB}

ist durch die betrachtete Spannung $U$ und den Bezugswert $U_{0}$ festgelegt. Die rechte Form weist darauf hin, dass $L_{U}$ im Ansatz als logarithmiertes Verhältnis von Spannungsquadraten definiert ist und erklärt, warum die Hilfsmaßeinheit deziBel (dB = 0,1 Bel) verwendet wird. Das Spannungsquadratverhältnis ist als Verhältnis elektrischer Leistungen zu verstehen, die ein fester elektrischer Widerstand aufnähme, wenn an ihm eine elektrische Spannung mit dem Effektivwert $U$ bzw. $U_{0}$ läge.

Für die logarithmische Pegelangabe gibt es mehrere Gründe:

Häufig umfasst der anzugebende Spannungsbereich mehrere Zehnerpotenzen. Durch den Spannungspegel lassen sich z. B. Messwerte übersichtlicher in Diagrammen und Kennlinien darstellen.

Wenn man mehrere Baugruppen hintereinander schaltet, so beeinflusst jede auf ihre Weise die Amplitude des Signals. Dabei kann die Amplitude vergrößert (Verstärkung) oder verringert (Dämpfung) werden.

Dieses Verhalten wird durch einen Verstärkungsfaktor angegeben. Ist er größer als 1, spricht man von einer Verstärkung, ist er dagegen kleiner als 1, von einer Dämpfung. Um nun einfacher berechnen zu können welche Spannung am Ende einer solchen Kette anliegt, hat man die logarithmische Einheit des Spannungspegels eingeführt. Dabei wird der logarithmischen Verhältnisangabe des Dezibels eine Bezugsgröße (eine Spannung) gegenübergestellt.

Somit vereinfacht sich das sonst bei Verstärkungsfaktoren nötige Multiplizieren und Dividieren auf ein einfaches Addieren und Subtrahieren der logarithmischen Spannungspegel.

Neben dem Spannungspegel (bei Spannungsanpassung) ist die Pegelangabe in Form von Leistungspegeln auch bei Leistungsangaben üblich.

Literatur

Herbert Bernstein: NF- und HF-Messtechnik. Messen mit Oszilloskopen, Netzwerkanalysatoren und Spektrumanalysator, Springer Fachmedien, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-07377-0.
Michael Dickreiter, Volker Dittel, Wolfgang Hoeg, Martin Wöhr (Hrsg.): Handbuch der Tonstudiotechnik. 8. überarbeitete und erweiterte Auflage, 2 Bände, Verlag Walter de Gruyter, Berlin/Boston 2014, ISBN 978-3-11-028978-7.
Rudolf Nocker: Digitale Kommunikationssysteme. 1. Band, Grundlagen der Basisband-Übertragungstechnik, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2004, ISBN 978-3-528-03976-9.
Stefan Weinzierl (Hrsg.): Handbuch der Audiotechnik. Springer Verlag, Berlin 2008, ISBN 978-3-540-34300-4.

Weblinks

Umrechnung des Spannungspegels dBu und dBV in Volt und zurück
Elektrische Spannung und die dBu-Werte Spannungsverhältnis (Prozent) und die dB-Werte (abgerufen am 1. Dezember 2017)
Pegel - Verstärkung - Abschwächung (abgerufen am 1. Dezember 2017)