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 jednostki Wzmocnienie jest oznaczane dużą literą (wzmocnienie mocy od ), (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 wzmocnienia Wzmocnienie mocy
Definicja ogólna 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 średniej Wzmocnienie mocy średniej (z ang. Average 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 przetwornika 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 mocy 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 napięcia 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) prądu 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).
Bibliografia David M. Pozar, Microwave Engineering, 2nd edition, John Willey&Sons, Inc., 1998, .
Kategoria:Elektronika