Spänningsförstärkning

Spänningsförstärkning är ett mått på hur mycket en elektrisk förstärkare ökar amplituden hos en ingångsspänning. Den grundläggande definitionen är Av = Vout/Vin, där tecknet anger om förstärkaren är inverterande (Av negativ) eller icke-inverterande (Av positiv). Spänningsförstärkningen kan vara konstant över ett visst frekvensområde, men påverkas ofta av frekvens och signalnivå i praktiken.

I småsignalanalys används ofta Av som ΔVout/ΔVin vid given arbetspunkt. I transistorbaserade förstärkare är Av starkt beroende av komponentvärden och arbetsförhållanden. Exempel: i en common-emitter BJT-förstärkare är Av ≈ -gm Rc eller -Rc/re', i en MOSFET-baserad förstärkare ≈ -gm Rd. För operationsförstärkare är öppen-slå-förstärkning vanligt mycket stor; med negativ återkoppling bestäms slutgiltiga Av samt ingångs- och utgångsimpedans och bandbredd.

Övriga centrala egenskaper är Rin och Rout samt hur återkoppling påverkar dem. Frekvensresponsen beskriver hur Av varierar med frekvens och påverkas av parasitiska effekter och transistorer. Bandbredden är ofta kopplad till förstärkningen genom gain-bandwidth-product i många op-amps.

Spänningsförstärkning används inom ljudförstärkning, sensorsignalbehandling och mätinstrument. Vid högre förstärkning riskerar linearitet och brus att försämras, och clipping eller saturation kan uppnås vid starka ingångssignaler.