Pojačanje (elektronika)

U elektronici, pojačanje je mjera sposobnosti elektronskog uređaja ili kola (često pojačala) da poveća snagu ili amplitudu ulaznog signala između ulaznog i izlaznog porta pomoću energije pretvorene iz nekog izvora napajanja u signal.^[1]^[2] Obično se definiše kao srednji odnos amplitude ili snage signala na izlaznom portu i amplitude ili snage na ulaznom portu.^[3] Često se izražava pomoću logaritamskih jedinica decibela (dB) („pojačanje dB“). Pojačanje veće od jedan (veće od nule dB), je osobina koja definiše aktivnu komponentu, dok će pasivna komponenta imati pojačanje manje od jedan.

Sam izraz pojačanje je neodređen i može se odnositi na odnos izlaznog i ulaznog napona (pojačanje napona), struje (pojačanje struje) ili električne snage (pojačanje snage).^[4] U području audio pojačala i pojačala opće namjene termin se obično odnosi na pojačanje napona, ali se u pojačavačima radio frekvencije uglavnom odnosi na pojačanje snage. Pojačanje elektronskog uređaja ili kola općenito varira s frekvencijom primijenjenog signala. Osim ako nije drugačije navedeno, termin se odnosi na pojačanje za predviđeni radni frekvencijski opseg opreme.

Dodatno, termin pojačanje se primjenjuje i u sistemima kao što su senzori gdje ulaz i izlaz imaju različite jedinice; u takvim slučajevima jedinice pojačanja moraju biti specificirane, kao u "5 mikrovolti po fotonu" za odziv fotosenzora Termin pojačanje ima drugačije značenje i kod dizajna antene, pojačanje antene je odnos intenziteta zračenja usmjerene antene prema $P_{\text{in}}/4\pi$ (srednji intenzitet zračenja antene bez gubitaka).

Grafikon ulaza $v_{i}(t)$ *(plavo)* i izlazni napon $v_{o}(t)$ *(crveno)* idealnog linearnog pojačala sa naponskim pojačanjem od 3 sa proizvoljnim ulaznim signalom. U svakom trenutku izlazni napon je tri puta veći od ulaznog.

Logaritamske jedinice i decibeli uredi

Pojačanje snage uredi

Pojačanje snage, u decibelima (dB), definirano je na sljedeći način:

{\text{gain-db}}=10\log _{10}\left({\frac {P_{\text{out}}}{P_{\text{in}}}}\right)~{\text{dB}},

gdje $P_{\text{in}}$ je snaga na ulazu, $P_{\text{out}}$ je snaga na izlazu.

Pojačanje napona uredi

Pojačanje napona se može izračunati korištenjem napona umjesto snage koristeći Jouleov prvi zakon $P=V^{2}/R$ ; formula je:

{\text{gain-db}}=10\log {\frac {\frac {V_{\text{out}}^{2}}{R_{\text{out}}}}{\frac {V_{\text{in}}^{2}}{R_{\text{in}}}}}~\mathrm {dB} .

U mnogim slučajevima, ulazna impedancija $R_{\text{in}}$ i izlazna impedancija $R_{\text{out}}$ su jednake, pa se gornja jednačina može pojednostaviti na:

{\text{gain-db}}=10\log \left({\frac {V_{\text{out}}}{V_{\text{in}}}}\right)^{2}~{\text{dB}},

{\text{gain-db}}=20\log \left({\frac {V_{\text{out}}}{V_{\text{in}}}}\right)~{\text{dB}}.

Ova pojednostavljena formula, pravilo 20 log, koristi se za izračunavanje pojačanja napona u decibelima i ekvivalentna je pojačanju snage ako i samo ako su impedanse na ulazu i izlazu jednake.

Pojačanje struje uredi

Na isti način, kada se dobitak snage izračunava koristeći struju umjesto snage, vrši se zamjena $P=I^{2}R$ , pa je formula:

{\text{gain-db}}=10\log {\left({\frac {I_{\text{out}}^{2}R_{\text{out}}}{I_{\text{in}}^{2}R_{\text{in}}}}\right)}~{\text{dB}}.

U mnogim slučajevima, ulazna i izlazna impedansa su jednake, tako da se gornja jednadžba može pojednostaviti na:

{\text{gain-db}}=10\log \left({\frac {I_{\text{out}}}{I_{\text{in}}}}\right)^{2}~{\text{dB}},

{\text{gain-db}}=20\log \left({\frac {I_{\text{out}}}{I_{\text{in}}}}\right)~{\text{dB}}.

Ova pojednostavljena formula se koristi za izračunavanje strujnog pojačanja u decibelima i ekvivalentna je pojačanju snage ako i samo ako su impedanse na ulazu i izlazu jednake.

U gore navedenim slučajevima, pojačanje je bezdimenzionalna veličina, jer je to omjer sličnih jedinica (decibeli se ne koriste kao jedinice, već kao metoda za označavanje logaritamskog odnosa).

Reference uredi

^ Basu, Dipak (2000). Dictionary of Pure and Applied Physics. CRC Press. str. 157. ISBN 1420050222.
^ Bahl, Inder (2009). Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers. John Wiley and Sons. str. 34. ISBN 978-0470462317.
^ Graf, Rudolf F. (1999). Modern Dictionary of Electronics (7 izd.). Newnes. str. 314. ISBN 0080511988.
^ White, Glenn; Louie, Gary J (2005). The Audio Dictionary (3 izd.). University of Washington Press. str. 18. ISBN 0295984988.

[Basu-1] Basu, Dipak (2000). Dictionary of Pure and Applied Physics. CRC Press. str. 157. ISBN 1420050222.

[Bahl-2] Bahl, Inder (2009). Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers. John Wiley and Sons. str. 34. ISBN 978-0470462317.

[Graf-3] Graf, Rudolf F. (1999). Modern Dictionary of Electronics (7 izd.). Newnes. str. 314. ISBN 0080511988.

[White-4] White, Glenn; Louie, Gary J (2005). The Audio Dictionary (3 izd.). University of Washington Press. str. 18. ISBN 0295984988.

[1]

[2]

[3]

[4]