A maioria dos multímetros possui uma escala de dB (decibéis) que poucos leitores sabem usar. Para que serve tal escala? Como usar é o que veremos neste artigo, que lhe ajudará a obter o máximo de seu mais útil instrumento de medida.
Além das escalas de tensão (volts), corrente (mA e A) e resistências (Ω), os multímetros também apresentam uma escala de dB (decibéis ou decibels), conforme mostra a figura 1.
O decibel, como muitos leitores sabem, é uma unidade logarítmica que se adapta muito melhor às características de sensibilidade de nossa audição do que outras que são lineares.
Por logarítmico entendemos aquele que segue uma variação que não seja diretamente proporcional, mas sim diretamente proporciona! ao quadrado ou a outra potência.
Assim, se tivermos um amplificador que tenha um ganho unitário, ou seja, em que a potência de entrada seja igual à de saída, podemos representar isso por:
PS/PE = 1
Se a potência de saída for o dobro da de entrada, podemos representar isso por:
PS/PE = 2
Por outro lado, se o amplificador não tiver "ganho" e sua saída for menor, digamos a metade da de entrada, teremos:
PS/PE = 0,5
Estas relações são lineares, no sentido de que o valor indicado para o ganho é numericamente igual à relação entre as potências.
Se fizermos a mesma representação por dB, usaremos um logaritmo já que a fórmula será:
dB = 10 Iog PS/PE
Onde log é o logaritmo na base 10 ou decimal.
Para um amplificador de ganho unitário teremos então que:
dB = 10 log PS/PE
dB = 10 log1
dB = 10 x 0
dB = 0
Veja então que, se o valor em dB for maior que 0, isso significa que o ganho é maior que 1 (relação entre a potência de saída e de entrada) e o amplificador “amplifica".
Se o valor em dB for menor que 0, isso significa que o ganho é menor que1 e o amplificador, na verdade, não amplifica mas atenua os sinais. (figura 2)
Como podemos usar o multímetro para saber se um amplificador amplifica um sinal e em que proporção usando a escala em dB?
Em primeiro lugar, devemos considerar que estas medidas devem ser feitas sempre em termos de um sinal alternado. O que se mede é então a tensão disponível na saída do amplificador, mas em termos de valor alternado sobre uma carga de resistência conhecida. (figura 3)
Mas, lembramos que os dB indicam a relação entre a potência de saída e de entrada, e neste caso temos apenas uma medida feita.
Isso não será problema, entretanto, se a outra medida (entrada) for mantida fixa.
Por convenção, fixa-se então a potência em 1 mW numa impedância de entrada de 600 Ω.
A partir desta informação podemos tanto conhecer o ganho de potência como o ganho de tensão pois:
PS = E2/600
Veia então que o valor de saída de 1 mW sobre uma carga de 600 Ω corresponde justamente ao valor o dB da escala. Isso é uma norma americana, difundida hoje em todo o mundo.
Existem outras referências, como por exemplo a francesa, em que temos para o dB um potência de 6 mW em carga de 500 Ω.
De posse do multímetro, antes de utilizar a escala de dB, deve-se verificar qual dos padrões é utilizado, pois isso será considerado na maneira como as medidas são feitas.
O importante é que em função da referência, as escalas dos multímetros já vêm calibradas em termos de dB.
Suponhamos ter um multímetro com uma série de escalas de volts alternantes como se segue: 0-7,5 V/0-30 V/0-75V/ etc.
Supondo que a referência deste multímetro seja francesa, de 0 dB e 6 mW a 500 Ω, então isso corresponde a um nível de tensão de 1,73 volts medidos em 500 Ω. (fig.4)
Para 0V teremos então uma leitura de - 20 dB e para 7,5 V, na mesma escala, teremos uma leitura de +12 dB.
Para as outras escalas, estes valores se alterarão. Na escala de 30 V, por exemplo, a deflexão total da agulha ocorrerá com um “ganho" de 20 dB.
Os valores que devem ser somados em cada escala para se obter a leitura correta é normalmente dado no folheto do fabricante que ensina a usar o multímetro.
Para o caso em que a impedância de saída não for de 500 Ω ou 600 Ω, será necessário fazer uma correção na fórmula.
Devemos fazer então a seguinte conversão:
dB = 10 log 600/Z
Onde: Z é a nova impedância.
Podemos tomar como exemplo a medida feita num circuito em que a impedância de saída é de 8 Ω, conforme mostra a figura 5.
Resolvendo esta expressão temos:
dB = 10 log 600/8
dB = 10 Iog 75
dB = 10 x 1,875
dB = 18,75
Isso significa que devemos somar este número ao valor lido no multímetro.
Assim, se para um amplificador tivermos um ganho medido de 10 dB, na impedância de 8 Ω a leitura real será de 28,75 dB.
Enfim, o procedimento para uso é simples: injeta-se na entrada do amplificador em teste um sinal de 400 ou 1.000 Hz de intensidade conhecida (PE) sobre uma impedância conhecida.
Mede-se a tensão de saída na escala apropriada de dB e tem-se o ganho do amplificador.