Otwórz menu główne

Wzmocnienie (elektronika)

również: współczynnik wzmocnienia

Wzmocnienie, współczynnik wzmocnienia – w elektronice, stosunek amplitud lub mocy sygnału analogowego wyjściowego do sygnału wejściowego określony dla danego układu elektronicznego, zazwyczaj wzmacniacza. Wzmocnienie jest też zwykle definiowane jako logarytm dziesiętny (rzadziej naturalny) z tego ilorazu, a dotyczy najczęściej mocy, napięcia lub natężenia prądu elektrycznego.

Uwaga
w teorii sterowania dla sygnałów sinusoidalnych definiuje się wzmocnienie układu będące transmitancją widmową.

Oznaczenie i jednostkiEdytuj

Wzmocnienie jest oznaczane dużą literą   (wzmocnienie mocy od ang. Gain),   (wzmocnienie napięcia) lub   (wzmocnienie natężenia) i najczęściej wyrażane w decybelach (dB), choć może być wyrażane również jako V/V, A/A, W/W (lub ilorazy odpowiednich jednostek wtórnych), przy czym w przypadku niestosowania skali logarytmicznej podawanie jednostki nie jest konieczne. W przypadku definicji wzmocnienia z użyciem logarytmu naturalnego jednostką jest neper.

Rodzaje wzmocnieniaEdytuj

Wzmocnienie mocyEdytuj

Definicja ogólnaEdytuj

Wzmocnienie mocy, w decybelach, jest definiowane jako:

 

gdzie   i   są mocami odpowiednio na wejściu i wyjściu mierzonego obwodu.

Zaś wzmocnienie mocy w watach na wat:

 

Czasami można spotkać się z odmiennymi definicjami wzmocnienia mocy, mającymi inaczej przyjęte moce wejściowe i wyjściowe (np. w układach RF).

Wzmocnienie mocy średniejEdytuj

Wzmocnienie mocy średniej (z ang. Avarage Power Gain) dwuwrotnika (np. wzmacniacza mocy) jest definiowane jako:

 

gdzie:

 moc średnia wydzielona w obciążeniu,
  – moc średnia dostarczona ze źródła do dwuwrotnika.

Używając parametrów macierzy rozproszenia można je przedstawić jako:

 

gdzie:

  – elementy macierzy rozproszenia dwuwrotnika,
 współczynniki odbicia mocy obciążenia,
 

Wzmocnienie mocy przetwornikaEdytuj

Wzmocnienie mocy przetwornika (z ang. Transducer Power Gain) jest definiowane jako:

 

gdzie:

  – moc średnia wydzielona w obciążeniu,
 dysponowana moc dostarczona ze źródła do dwuwrotnika.

Źródło sygnału dostarcza do dwuwrotnika moc dysponowaną wtedy, gdy impedancja źródła równa się sprzężonej impedancji widzianej z wrót wejściowych dwuwrotnika.

Ta definicja wzmocnienia jest bardzo często stosowana w układach RF.

Dysponowane wzmocnienie mocyEdytuj

Dysponowane wzmocnienie mocy (z ang. Available Power Gain lub Maximum Available Gain (MAG)) definiowane jest jako:

 

gdzie:

  – dysponowana moc wydzielona w obciążeniu,
  – dysponowana moc dostarczona ze źródła do dwuwrotnika.

Na obciążeniu wydziela się moc dysponowana wtedy, gdy impedancja obciążenia równa się sprzężonej impedancji widzianej z wrót wyjściowych dwuwrotnika.

Wzmocnienie napięciaEdytuj

Wzmocnienie napięcia w decybelach wyraża się wzorem:

 

lub równoważnym mu:

 

gdzie:

  – napięcie na wyjściowych zaciskach układu,
  – napięcie na wejściowych zaciskach układu.

Ponieważ moc można zapisać jako:   to wzór na wzmocnienie mocy przyjmuje postać:

 

W przypadku, gdy wejściowa i wyjściowa impedancja   i   są sobie równe, wzór powyższy upraszcza się do podanej definicji wzmocnienia napięcia. Wynika z tego, że w przypadku równości podanych impedancji wzmocnienie napięciowe jest równe wzmocnieniu mocy (gdy oba wzmocnienia są podane w decybelach).

Wzmocnienie (natężenia) prąduEdytuj

Wzmocnienie prądu w decybelach wyraża się wzorem:

 

lub równoważnym mu:

 

gdzie:

  – natężenie prądu na wyjściu układu,
  – natężenie prądu na wejściu układu.

Analogicznie jak uprzednio, moc można zapisać wzorem:   wtedy wzór na wzmocnienie mocy przyjmuje postać:

 

W przypadku, gdy wejściowa i wyjściowa impedancja   i   są sobie równe, wzór powyższy upraszcza się do podanej definicji wzmocnienia prądu. Wynika z tego, że w przypadku równości podanych impedancji wzmocnienie prądowe jest równe wzmocnieniu mocy (gdy oba wzmocnienia są podane w decybelach).

BibliografiaEdytuj

  • David M. Pozar, Microwave Engineering, 2nd edition, John Willey&Sons, Inc., 1998, ​ISBN 0-471-17096-8​.