1.4: Ganancia del amplificador

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La ganancia de voltaje

Debido a que los amplificadores tienen la capacidad de aumentar la magnitud de una señal de entrada, es útil poder calificar la capacidad de amplificación de un amplificador en términos de una relación salida/entrada. El término técnico para la relación de magnitud salida/entrada de un amplificador es ganancia. Como una relación de unidades iguales (salida de energía/entrada de energía, salida de voltaje/ entrada de voltaje o salida de corriente/entrada de corriente), la ganancia es naturalmente una medición sin unidades.

Matemáticamente, la ganancia está simbolizada por la letra mayúscula “A”.

Cómo calcular la ganancia de voltaje

Por ejemplo, si un amplificador toma una señal de voltaje de CA que mide 2 voltios RMS y emite un voltaje de CA de 30 voltios RMS, tiene una ganancia de voltaje de CA de 30 dividido por 2, o 15:

Correspondientemente, si conocemos la ganancia de un amplificador y la magnitud de la señal de entrada, podemos calcular la magnitud de la salida. Por ejemplo, si a un amplificador con una ganancia de corriente CA de 3.5 se le da una señal de entrada de CA de 28 mA RMS, la salida será 3.5 veces 28 mA o 98 mA:

En los dos últimos ejemplos, identificé específicamente las ganancias y magnitudes de señal en términos de “AC”. Esto fue intencional, e ilustra un concepto importante: los amplificadores electrónicos a menudo responden de manera diferente a las señales de entrada de CA y CC y pueden amplificarlas en diferentes grados.

Otra forma de decir esto es que los amplificadores a menudo amplifican cambios o variaciones en la magnitud de la señal de entrada (CA) a una relación diferente a las magnitudes de señal de entrada constantes (CC). Las razones específicas de esto son demasiado complejas de explicar en este momento, pero vale la pena mencionar el hecho del asunto.

Si se van a realizar cálculos de ganancia, primero se debe entender qué tipo de señales y ganancias se están tratando, CA o CC.

Ganancias del amplificador eléctrico: voltaje, corriente y/o potencia

Las ganancias del amplificador eléctrico se pueden expresar en términos de voltaje, corriente y/o potencia tanto en CA como en CC.

Un resumen de las definiciones de ganancia es el siguiente:

El símbolo “delta” en forma de triángulo (Δ) representa el cambio en las matemáticas, por lo que “ΔV _output/ΔV _input” significa “cambio en el voltaje de salida dividido por el cambio en el voltaje de entrada”, o más simplemente, “voltaje de salida AC dividido por voltaje de entrada AC”:

Si se escalonan múltiples amplificadores, sus respectivas ganancias forman una ganancia global igual al producto (multiplicación) de las ganancias individuales. En la siguiente figura, si se aplicara una señal de 1 V a la entrada de la ganancia de 3 amplificadores, una señal de 3 V fuera del primer amplificador sería amplificada adicionalmente por una ganancia de 5 en la segunda etapa dando 15 V en la salida final.

La ganancia de una cadena de amplificadores en cascada es el producto de las ganancias individuales.