放大器就是这样一种电子设备,它通过一个小得多的电信号来控制一个大的电信号。这个设备的输出信号可能是电压控制或当前的控制。一个放大器只是创建一个输入信号(控制信号)的副本,但在外部直流电源的帮助下,在更大的幅度。因此,在所有的放大器设备中都必须有一个外部电源。每一个放大器器件都有自己的能力将输入信号放大到其可能的最高输出幅度。的放大器增益定义为测量这种放大信号的能力。增益是一个比率,所以它没有任何单位。
放大器的输出电流与输入电流的比值被定义为电流增益,输出电压与输入电压的比值被定义为电压增益,同样,放大器的输出功率与输入功率的比值被称为放大器的功率增益。例如如果输入电压放大器的电压是2.5 VRMS输出电压为50vRMS,电压增益为,
放大器并不总是按其输入的相同扩展进行放大。它对交流电和直流电的反应可能不同。因此,另一种表示增益的方法是输出信号的变化与输入信号的变化之比。这意味着输入或控制信号发生变化时输出信号发生的变化。的放大器的增益可以通过取比轻易计算出来吗均方根值输出和输入信号,但它是不合理的技术交流信号。
分贝增益或分贝增益
虽然放大器增益没有任何单位,因为它是相同单位信号的比率,但如果任何人试图表示对数规模的增益,那么它将有一个单位。通常用对数表示的增益会有一个单位分贝,它是贝尔的十分之一,这个单位的名字“贝尔”来自于亚历山大·格雷厄姆·贝尔,著名的苏格兰发明家,因发明电话系统而闻名。
现在,分贝增益是用功率比的共同(以10为底)对数来定义的,这意味着如果放大器的常规增益是P输出/ P输入,则该增益以分贝标度表示为10log(P输出/ P输入)。
如果我们展示下面的表格,它将更清楚地理解。
获得的比 | 获得的分贝 |
1000 | 30 dB |
One hundred. | 20 dB |
10 | 10 dB |
1 | 0分贝 |
0.1 | - 10分贝 |
0.01 | - 20分贝 |
0.001 | - 30 dB |
0.0001 | - 40分贝 |
为什么我们要用Bel Scale或分贝Scale来表示增益?
人类的听觉能力本质上是对数的。为了使感知到的声音强度加倍,声音功率必须增加10倍。这意味着控制声强的放大器增益必须为10,以使在bel scale 1 bel和分贝scale 10分贝的声音强度加倍。换句话说,1倍的功率增益转化为双倍的感知强度的声音。里氏震级是测量地震强度的最佳方法。里氏6级地震的强度是里氏5级地震的10倍,里氏4级地震的强度是里氏5级地震的十分之一。对数刻度也被广泛用于测量化学溶液中氢离子的浓度。在这个刻度上的一个pH值差意味着溶液中氢离子浓度的10倍差。现在我们很清楚,当增益变化很大时,最好使用对数标度而不是传统的比率标度,这样相对较小的数值范围就可以提供巨大的表达范围。不仅如此,在级联放大器中,总的小数增益是通过将各个放大器的小数增益相加来计算的,而不是像比例增益那样将它们相乘。 This makes equations and related calculations simpler and easier.
假设一个放大器增益为3,另一个增益为5,这两个放大器以级联方式连接。系统的总增益为3 × 5 = 15。在对数或dB尺度下,这些增益分别是10log3 = 4.77 dB和10log5 = 6.99 dB。在分贝范围内,这个总增益是10 log15 = 11.76 dB,也就是4.77 + 6.99。因此,我们已经看到了如何通过将单个增益相加而不是相乘来计算总体增益。