獲得(電子)

電子設備中,增益是對兩端口電路(通常是放大器)的能力來衡量信號功率振幅,通過添加從某些電源轉換為信號的能量,從輸入到輸出端口的功率或振幅。通常將其定義為輸出端口信號振幅或功率與輸入端口處的振幅或功率的平均值。通常使用對數分貝(DB)單位(“ DB增益”)表達它。增益大於一個(大於零dB),即放大是活動組件或電路的定義特性,而被動電路的增益將少於一個。

單獨的術語增益是模棱兩可的,可以指輸出電壓電壓增益),電流電流增益)或電力(功率增益)的比率。在音頻和通用放大器(尤其是操作放大器)的領域中,該術語通常是指電壓增益,但是在射頻放大器中,它通常是指功率增益。此外,術語增益也應用於輸入和輸出具有不同單元的傳感器等系統。在這種情況下,必須指定增益單元,例如“每光子5微伏”中的響應性雙極晶體管的“增益”通常是指向前的電流傳輸比,要么是H Fe (“ beta”,在某個工作點, I C的靜態比除以I B ),有時是H Fe (小信號電流)增益,在某個時候, I c的斜率對I B的斜率)。

電子設備或電路的增益通常隨施加信號的頻率而變化。除非另有說明,否則該術語指的是通帶中頻率的增益,即設備的預期工作頻率範圍。術語增益在天線設計中具有不同的含義。天線增益是從方向天線與(無損天線的平均輻射強度)的輻射強度之比。

理想線性放大器的輸入(藍色)和輸出電壓(紅色)的圖形圖,電壓增益為3,帶有任意輸入信號。在任何瞬間,輸出電壓是輸入電壓的三倍。

對數單位和分貝

發電

分貝(DB)中,功率收益定義如下:

輸入的功率在哪裡是輸出的功率。

可以使用天然對數代替十進制對數進行類似的計算,從而導致NEPERS而不是分貝:

電壓增益

可以使用焦耳的第一定律使用電壓而不是電源來計算功率增益;公式是:

在許多情況下,輸入阻抗和輸出阻抗是相等的,因此可以簡化上述方程式以:

這種簡化的公式,即20 log規則,用於計算分貝的電壓增益,並且只有當且僅當輸入和輸出等於的阻礙時,就等同於功率增益。

當前增益

以同樣的方式,當使用電流而不是電源計算功率增益,進行替換時,公式為:

在許多情況下,輸入和輸出阻抗是相等的,因此可以簡化上述方程式以:

這種簡化的公式用於計算分貝的電流增益,並且僅當輸入和輸出的阻抗相等時,就等於功率增益。

雙極晶體管的“電流增益”通常以無量綱數給出,即(或 - versus -graph的斜率)的比率。

在上面的情況下,增益將是無量綱的數量,因為它是類似單位的比率(分貝不用用作單位,而是指示對數關係的一種方法)。在雙極晶體管示例中,它是輸出電流與輸入電流的比率,均以安培的形式測量。對於其他設備,增益將具有SI單元的價值。在西門子MHOS )中具有開環增益(跨導率)的操作轉導放大器就是這種情況,因為增益是輸出電流與輸入電壓的比率。

例子

問:放大器的輸入阻抗為50歐姆,並載有50歐姆的負載。當其輸入()為1伏時,其輸出()為10伏。它的電壓和功率是多少?

A.電壓增益簡直就是:

單位V/V是可選的,但清楚地表明該數字是電壓增益,而不是功率增益。使用功率表達式, p = V 2 / r ,功率增益為:

同樣,帶有W/W的單元是可選的。因此,功率收益通常在分貝中表達,因此:

團結收益

因子1(相當於0 dB)的增益,其中輸入和輸出均處於相同的電壓水平和阻抗也稱為統一增益

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