Cómo usar la calculadora de dBs (decibelios) y unidades de electrónica
La calculadora de decibelios (dB) tiene dos columnas. La de la izquierda sirve para calcular tensiones [V] o corrientes [A]. La de la derecha es para potencia [W]. Para usarla, llena cualquier campo y haz click en el botón 'calcular'. Todos los demás campos se calcularán automáticamente. El campo destacado es el último valor introducido.
Si quieres aprender acerca de los conceptos de voltaje (tensión), intensidad (corriente) o potencia eléctrica, lee nuestro artículo, en el que explicamos desde cero estos conceptos desde el punto de vista físico y electrónico.
Qué son los decibelios (dBs) y las unidades de voltaje o corriente
Los decibelios (dB) son una función logarítmica útil para expresar cantidades grandes y pequeñas, como el voltaje, la corriente y la potencia. Ya sabes que la unidad que usamos para la tensión es el Voltio y para la corriente el Amperio. Dependiendo del contexto, puede ser útil darlas en 'milis' o 'micros' para evitar escribir muchos ceros. Por ejemplo, en vez de escribir 0,001 Voltios, podemos escribir 1mV. En electrónica, usamos dBV (decibelios referenciados a 1V) o dBA (decibelios referenciados a 1A) cuando queremos expresar cantidades muy grandes o pequeñas de voltios o amperios. También, cuando trabajamos con corriente alterna (AC) debemos especificar si nos referimos a la tensión de pico (Vpeak) o a la tensión eficaz (Vrms). Vpeak es el valor máximo de tensión a lo largo de la onda. Vrms nos da aquel valor que, aplicado sobre una resistencia, disiparía la misma potencia que si tuviésemos corriente directa (DC) en lugar de AC. Si la corriente tiene forma de onda senoidal, las podemos relacionar con la siguiente ecuación:
$$V_{peak} = V_{rms}\cdot\sqrt{2}$$
También es útil expresar la tensión o la corriente en decibelios (o dBs, abreviadamente). Los dBs son útiles para hacer manejables cifras muy grandes o muy pequeñas usando la función logaritmo. OJO, los dBs no son una unidad de medida como el Voltio o el Litro, por decir algo. Los dBs son una manera de escalar cantidades. Por tanto, cuando usamos dBs tenemos que indicar a qué unidad acompaña. En este caso, hablamos de dBVoltios (dBV) o dBAmperios (dBA). Puedes convertir entre dBs y los valores 'normales' (también llamados lineales) mediante las siguientes expresiones:
$$dBV = 20\cdot\log_{10}\left(\dfrac{V_{[V]}}{1V}\right)$$
$$V_{[V]} = 10^\frac{dBV}{20}$$
La parte importante de la fórmula es el denominador de lo que está dentro del logaritmo. Esto se llama la referencia. En realidad, un dB es una relación entre un número dado y una referencia. Esta referencia puede ser cualquier cosa, pero las comunidades de ingeniería tienden a usar las mismas para facilitar la comunicación. En la ecuación anterior hemos visto un ejemplo para Voltios. Lo mismo valdría para Amperios, solo reemplazando [V] por [A]. Un caso diferente es el de los niveles de audio, donde se toma 0,775V RMS como nivel de referencia. Al hacer esto, lo llamamos dBu. Esto es porque cuando se aplican 0 dBu sobre una carga de 600 Ohmios, resulta en 1 mW de potencia, que era una referencia común en equipos de audio profesional. Así que, en resumen: dBV → referencia es 1 Voltio; dBu → referencia es 0,775 Voltios (usado en audio); dBA → referencia es 1 Amperio; dbW → referencia es 1 Wattio; dBm → referencia es 1 miliWattio.
Decibelios (dBs) y unidades de potencia
Para medir potencia usamos Wattios [W]. Si la potencia varia en el tiempo, podemos hablar también de Wattios de pico o Wattios promedio. Lo que no puedes hacer es hablar de Wattios RMS, pues no tiene sentido físico (aunque se puedan calcular matemáticamente). En general, cuando se habla de potencia se hace referencia al promedio, así que si alguna vez lo ves sin especificar, seguramente sea eso. También es útil en algunos casos usar los dBs para los Wattios, lo que nos da el dBW. Para algunas aplicaciones el dbW es una unidad demasiado grande, por lo que se usa el dBmW (dB miliWattio), que normalmente se escribe sin la W final porque somos un poco vagos, es decir, dBm a secas. El dBm y el dB son conceptualmente lo mismo, pero uno se referencia al Wattio y otro al miliWattio. Las siguientes ecuaciones te dirán como calcularlos (fíjate que son parecidas a las de tensión, pero no iguales):
$$dBW = 10\cdot\log_{10}\left(\dfrac{P_{[W]}}{1W}\right)$$
$$P_{[W]} = 10^\frac{dBW}{10}$$
$$dBm = 10\cdot\log_{10}\left(\dfrac{P_{[W]}}{1mW}\right)$$
$$P_{[mW]} = 10^\frac{dBm}{10}$$
Te habrás fijado que las expresiones de [W] tienen un 10, y que las de tensión y corriente un 20. Eso es porque las expresiones de tensión y corriente se derivan de la de potencia y las podemos relacionar mediante la siguiente lógica y propiedades del logaritmo:
$$10\cdot log_{10}\left(\dfrac{P_{[W]}}{1W}\right)=$$
$$ = 10\cdot log_{10}\left(\dfrac{\frac{V_{[V]}^2}{R}}{\frac{1V^2}{R}}\right)=$$
$$ = 10\cdot log_{10}\left(\dfrac{V_{[V]}^2}{1V^2}\right)=$$
$$ = 10\cdot log_{10}\left(\dfrac{V_{[V]}}{1V}\right)^2=$$
$$ = 20\cdot log_{10}\left(\dfrac{V_{[V]}}{1V}\right)$$
Si no te queda clara esta última parte no te preocupes, con recordar que potencia va con 10 y tensión/corriente con 20, ya puedes usar los dBs sin miedo.
Usos prácticos de los decibelios
Los decibelios se usan en todas partes en electrónica, audio, microondas y procesamiento de señales. Los ingenieros usan dB para expresar ganancia, pérdida, atenuación y relaciones señal-ruido (SNR). En sistemas de audio, los dB miden el nivel de presión sonora (SPL), mientras que en sistemas de comunicación cuantifican el presupuesto de enlace o la ganancia de antena. La naturaleza logarítmica del decibelio lo hace ideal para comparar señales que varían a través de amplios rangos dinámicos.
Preguntas Frecuentes
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¿Cuál es la diferencia entre dBW y dBm?
dBW se referencia a 1 Watt, mientras que dBm se referencia a 1 milivatio. 0 dBW equivale a 30 dBm. Se usa uno u otro dependiendo de los niveles de potencia involucrados.
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¿Pueden ser negativos los decibelios?
Sí. Un valor negativo significa que la señal es menor que el nivel de referencia (atenuación). Un valor positivo significa que es mayor (ganancia).
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¿Por qué usar decibelios?
Permiten expresar relaciones muy grandes o pequeñas en números manejables y facilitan el cálculo de ganancias y pérdidas simplemente sumando o restando.
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¿Cómo puedo calcular rápidamente valores en dB?
Hay algunos trucos. Por ejemplo, cada vez que duplicas una tensión, sumas aproximadamente 6 dB (20*log10(2) ≈ 6.02 dB). De manera similar, al reducir a la mitad una tensión, restas unos 6 dB. Para la potencia, al duplicar se suman unos 3 dB (10*log10(2) ≈ 3.01 dB), y al reducir a la mitad se restan unos 3 dB. Estas aproximaciones pueden ayudarte a estimar rápidamente los cambios en dB sin necesidad de una calculadora. Además, sumar 10 dB corresponde a multiplicar la potencia por 10, y sumar 20 dB corresponde a multiplicar la tensión o corriente por 10. De manera inversa, restar 10 dB significa dividir la potencia por 10, y restar 20 dB significa dividir la tensión o corriente por 10.
