增益在电子学上,通常为一个系统的讯号输出与讯号输入的比率。如5倍的增益,即是指系统令电压或功率增加了5倍。增益主要应用于放大电路中。
对数单位与分贝
电子学上常使用对数单位量度增益,并以贝(bel)作为单位:
- Gain = log10(P2/P1) bel
其中P1 与 P2 分别为输入及输出的功率。
由于增益的数值通常都很大,因此一般都使用分贝(dB,贝的10分之1)来表示:
- Gain = 10×log10(P2/P1) dB
当增益以电压而非功率计算时,使用焦耳定律 (Joule's law,P=V2/R),其公式为:
- 增益 =10×log ((V22/R) /(V12/R) ) dB
- 增益 =10×log ((V2/V1)2 ) dB
此公式只有在负载阻抗相等(阻抗匹配)时才为正确。在不少现代电子设备中,由于输出阻抗较低,而输入阻抗则较高,令负载可被忽略而不明显地影响计算结果。
举例
如一个放大器输出1伏特至1欧姆的负载,提供的输出功率为1瓦特。如放大器被调节至输出10伏特至同一负载,它提供的输出功率则为100瓦特(P=V2/R)。因此:
电压增益 =10 倍
功率增益 =100 倍
根据定义,其增益为20 dB