El guany, enelectrònica, és una mesura de la capacitat d'uncircuitde dos ports[1] (sovint unamplificador) per augmentar lapotència o l'amplitud d'unsenyal des de l'entrada al port de sortida[2][3][4][5] afegint energia convertida d'algunafont d'alimentació al senyal. Normalment, es defineix com larelació mitjana de l'amplitud o potència del senyal alport de sortida a l'amplitud o potència al port d'entrada.[2] Sovint s'expressa utilitzant les unitatsde decibelslogarítmics (dB) ("guany dB").[5] Un guany superior a un (superior a zero dB), és a dir, l'amplificació, és la propietat definidora d'uncomponent o circuit actiu, mentre que uncircuit passiu tindrà un guany inferior a un.[5] Si el guany és menor de la unitat s'anomenaatenuació.[6][7]
Només el termeguany és ambigu i pot referir-se a la relació entrela tensió de sortida i l'entrada (gain de tensió),el corrent (guany de corrent) o l'energia elèctrica (guany de potència).[5] En el camp dels amplificadors d'àudio i en general, especialmentels amplificadors operacionals, el terme sol referir-se al guany de tensió,[3] però en els amplificadors deradiofreqüència sol referir-se al guany de potència. A més, el terme guany també s'aplica en sistemes comsensors on l'entrada i la sortida tenen unitats diferents; en aquests casos s'han d'especificar les unitats de guany, com en "5 microvolts per fotó" per a la resposta d'unfotosensor. El "guany" d'untransistor bipolar normalment es refereix a la relació de transferència de corrent directe, ja siguihFE ("beta", la relació estàtica deIc dividida perIb en algun punt de funcionament), o de vegadeshfe (el corrent de petit senyal guany, el pendent de la gràfica deIc enfront deIb en un punt).
El guany d'un dispositiu electrònic o circuit generalment varia amb lafreqüència del senyal aplicat. Llevat que s'indiqui el contrari, el terme es refereix al guany per a les freqüències de labanda de pas, l'espectre de freqüències de funcionament previst de l'equip. El termeguany té un significat diferent en el dissenyde l'antena; el guany de l'antena és la relació entre la intensitat de la radiació d'una antena direccional a (intensitat de radiació mitjana d'una antena sense pèrdues).
Com el decibel sempre expressa una comparació entre dues magnituds, es fa esment al tipus de decibel.
El guany de potència, endecibels (dB), es defineix de la següent manera:
on és la potència aplicada a l'entrada, és la potència de la sortida.
Es pot fer un càlcul similar utilitzant unlogaritme natural en lloc d'un logaritme decimal, donant lloc anepers en lloc de decibels:
El guany de potència es pot calcular utilitzant tensió en lloc de potència utilitzantla primera llei de Joule ; la fórmula és:
En molts casos, la impedància d'entrada i impedància de sortida són iguals, de manera que l'equació anterior es pot simplificar a:
Aquesta fórmula simplificada, laregla dels 20 decibels, s'utilitza per calcular unguany de tensió en decibels i és equivalent a un guany de potència si i només si lesimpedàncies a l'entrada i la sortida són iguals.
De la mateixa manera, quan es calcula el guany de potència utilitzant corrent en comptes de potència, es fa la substitució, la fórmula és:
En molts casos, les impedàncies d'entrada i de sortida són iguals, de manera que l'equació anterior es pot simplificar a:
Aquesta fórmula simplificada s'utilitza per calcular unguany de corrent en decibels i és equivalent al guany de potència si i només si lesimpedàncies a l'entrada i la sortida són iguals.
El "guany de corrent" d'untransistor bipolar, o, es dona normalment com un nombre adimensional, la relació de a (o pendent de la -contra- gràfic, per).
En els casos anteriors, el guany serà una quantitat adimensional, ja que és la proporció d'unitats semblants (els decibels no s'utilitzen com a unitats, sinó com un mètode per indicar una relació logarítmica). En l'exemple del transistor bipolar, és la relació entre el corrent de sortida i el corrent d'entrada, tots dos mesurats enamperes. En el cas d'altres dispositius, el guany tindrà un valor en unitatsSI. Aquest és el cas de l'amplificador de transconductància operacional, que té un guany de bucle obert (transconductància) aSiemens (mhos), perquè el guany és una relació entre el corrent de sortida i la tensió d'entrada.
P. Un amplificador té una impedància d'entrada de 50 ohms i condueix una càrrega de 50 ohms. Quan la seva entrada ( ) és 1 volt, la seva sortida ( ) és de 10 volts. Quin és el seu guany de tensió i potència?
A. El guany de tensió és simplement:
Les unitats V/V són opcionals, però deixen clar que aquesta xifra és un guany de tensió i no un guany de potència. Utilitzant l'expressió de potència,P =V2 /R, el guany de potència és:
De nou, les unitats W/W són opcionals. El guany de potència s'expressa més habitualment en decibels, així:
Un guany de factor 1 (equivalent a 0 dB) on tant l'entrada com la sortida estan al mateix nivell de tensió i la impedància també es coneix com aguanyunitari.