Un amplificatore è un quadripolo in cui la potenza del segnale di uscita è maggiore della potenza del segnale di ingresso.
Ovviamente per poter funzionare un amplificatore necessita di una fonte di energia, normalmente sotto forma di una generatore di tensione continua.
L'obbiettivo da raggiungere è mantenere la forma del segnale di uscita il più possibile uguale a quella del segnale presente in ingresso, cioè:
Nella fotografia di apertura: un amplificatore valvolare per chi ha tanta passione per l'alta fedeltà e tanti (ma davvero tanti) soldi da spendere. Sull'effettiva qualità non mi esprimo...
Una classificazione può essere fatta in base al tipo di segnale in ingresso ed in uscita:
Il parametro fondamentale di un amplificatore è il guadagno (di tensione) GV, definito come il rapporto tra la tensione di uscita e la tensione di ingresso (nota 2):
GV = VOUT / VIN
Il guadagno è evidentemente un numero puro, cioè non ha unità di misura.
Se il guadagno è in modulo maggiore di uno, evidentemente la tensione di uscita è, in modulo, maggiore di quella di ingresso.
Il grafico seguente mostra ingresso (in verde) ed uscita (in rosso) di un amplificatore:
Utilizzando le tensioni efficaci riportate in figura in basso a destra, il guadagno è pari a:
G = 778 / 71 = 11
Si noti che lo stesso risultato si ottiene anche utilizzando la tensione di picco invece che quella efficace:
G = 1.1 / 1 = 11
Altri esempi sono disponibili all'interno delle attività che utilizzano un simulatore oppure un amplificatore reale realizzato su breadboard.
Il guadagno può essere indicato anche in unità logaritmiche, ricordando le definizioni qui descritte e le proprietà dei logaritmi per prodotti e somme:
G[dB] = VOUT[dBV] - VIN[dBV]
Se il guadagno espresso in decibel è maggiore di 0 dB, la tensione di uscita è, in modulo, maggiore di quella di ingresso.
Calcoliamo il guadagno in unità logaritmiche relativamente agli stessi segnali dell'esempio 1:
VIN = 71 mV = -23 dBV
VOUT = 778 mV = -2.2 dBV
G = -2.2 - (-23) = 20.8 dB (nota 3)
Di notino le unità di misura indicate: sono corrette, malgrado ad un'analisi superficiale possano apparire errate...
Calcolare il guadagno utilizzando i dBu. Ovviamente il risultato rimarrà invariato.
In alcuni contesti, tipicamente nei sistemi di trasmissione via radio, si preferisce utilizzare il guadagno di potenza invece che quello di tensione. Le definizioni sono analoghe a quanto scritto per il guadagno di tensione:
GP = POUT / PIN
Il guadagno di potenza è evidentemente un numero puro, cioè non ha unità di misura.
Se il guadagno di potenza è in modulo maggiore di uno, evidentemente la potenza di uscita è, in modulo, maggiore di quella di ingresso.
Il guadagno di potenza può essere indicato anche in unità logaritmiche, ricordando le definizioni qui descritte e le proprietà dei logaritmi per prodotti e somme:
G[dB] = POUT[dBm] - PIN[dBm]
Se il guadagno espresso in decibel è maggiore di 0 dB, la potenza di uscita è, in modulo, maggiore di quella di ingresso.
La potenza in ingresso ad un amplificatore è pari a 0,1 mW; il suo guadagno di potenza è pari a 100. Determinare la potenza di uscita, un unità lineari e logaritmiche.
PIN = 0,1 mW → PIN = 10·log(0.1) = -10 dBm
G = 100 → G = 10·log(100) = 20 dB
POUT = 0.1·100 = 10 mW
POUT = -10 + 20 = 10 dBm
(evidentemente 10·log(10 [mW]) = 10 dBm)
Pagina creata nell'ottobre 2020
Ultima modifica: 2 novembre 2021
Appunti scolastici - Versione 0.1010 - Maggio 2022
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