Электроника:Полупроводники/Усилители и активные устройства/Коэффициент усиления

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Коэффициент усиления[1]

Усиление напряжения

Поскольку усилители могут увеличить величину входного сигнала, часто полезно оценить усилительную способность усилителя с точки зрения отношения выход/вход. Технический термин для обозначения отношения амплитуды выхода/входа усилителя – коэффициент усиления. Как отношение одинаковых единиц измерения (выходная мощность / входная мощность, выходное напряжение / входное напряжение или выходной ток / входной ток), коэффициент усиления, естественно, является безразмерной величиной.

Математически этот коэффициент обозначается заглавной буквой «А».

Как рассчитать коэффициент усиления напряжения

Рис. 1. Расчёт коэффициента усиления напряжения.
Рис. 1. Расчёт коэффициента усиления напряжения.

Например, если усилитель принимает сигнал переменного напряжения, измеряющий (среднеквадратичные) 2 вольта RMS, и выдаёт переменное напряжение 30 вольт RMS, то он имеет коэффициент усиления переменного напряжения 30, делённые на 2, то есть 15 (см. рисунок 1).

Соответственно, если мы знаем коэффициент усиления для усилителя и величину входного сигнала, то можем вычислить величину выходного сигнала. Например, если на усилитель с коэффициентом усиления по переменному току 3,5 подаётся входной сигнал переменного тока 28 мА (RMS, т.е. среднеквадратичное значение), тогда на выходе будет в 3,5 раза больше, чем 28 мА или в итоге 98 мА (см. рисунок 2).

Рис. 2. Расчёт выходного сигнала, если известен входной сигнал и коэффициент усиления.
Рис. 2. Расчёт выходного сигнала, если известен входной сигнал и коэффициент усиления.

В последних двух примерах я определил усиление и амплитуду сигнала в терминах «переменного тока». Это было сделано намеренно дабы проиллюстрировать важную концепцию: электронные усилители часто по-разному реагируют на входные сигналы переменного и постоянного тока и могут усиливать их в разной степени.

Другими словами, усилители часто усиливают изменения или амплитудные отклонения входного сигнала (переменного тока) в соотношении, отличном от постоянных величин входного сигнала (постоянного тока). Конкретные причины этого явления слишком сложны чтобы объяснять их прямо сейчас, но стоит упомянуть сам факт.

Если необходимо выполнить расчёты усиления, сначала необходимо понять, о каких типах сигналов и коэффициентов усиления идёт речь. Это переменный или постоянный ток?

Коэффициент усиления электрического усилителя: напряжение, ток и/или мощность

Коэффициент усиления электрического усилителя может быть выражен через напряжение, ток и/или мощность как для переменного, так и для постоянного тока.

Если кратенько, то определить коэффициент усиления можно следующим образом:

Рис. 3. Расчёт коэффициента усиления для напряжения, силы тока и/или мощности.
Рис. 3. Расчёт коэффициента усиления для напряжения, силы тока и/или мощности.

В этой таблице треугольный символ «дельта» (Δ) обозначает математическое изменение величины, поэтому «выходное ΔV / входное ΔV» означает «изменение выходного напряжения, делённое на изменение входного напряжения» или, проще говоря, «выходное напряжение переменного тока, делённое на входное переменное напряжение».

Если каскадно (последовательно друг за другом) подключено несколько усилителей, их соответствующие коэффициенты усиления формируют общий коэффициент усиления, равный произведению (умножению) отдельных коэффициентов усиления. На рисунке ниже, если сигнал 1 вольт подать на вход усилителя с коэффициентом усиления 3, сигнал 3 вольт с выхода первого усилителя дополнительно усилится коэффициентом усиления 5 на втором этапе, что выдаёт уже 15 вольт на конечном выходе:


Рис. 4. Общий коэффициент усиления цепи каскадных усилителей является произведением отдельных коэффициентов усиления.
Рис. 4. Общий коэффициент усиления цепи каскадных усилителей является произведением отдельных коэффициентов усиления.


См.также

Внешние ссылки