Verstärkungsfaktors

Verstärkungsfaktors, im Allgemeinen als Verstärkungsfaktor bezeichnet, beschreibt das Verhältnis, um welches die Amplitude eines Signals durch ein System verändert wird. In der einfachsten Form gilt K = Vout/Vin, also das Verhältnis zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung. Für Leistungsverhältnisse kann K auch als Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsleistung ausgedrückt werden.

In vielen Anwendungen ist der Verstärkungsfaktor nicht konstant, sondern frequenciesabhängig und komplex. Dann wird K als Transferfunktion K(jω) betrachtet, wobei der Betrag |K(jω)| die Verstärkung angibt, während der Winkel ∠K(jω) die Phasenverschiebung beschreibt. Solche Verstärkungsfaktoren treten in Verstärkern, Filtern, Antennen oder Sensoriksystemen auf.

Messung und Einheiten: Verstärkung wird häufig in Dimensionen gemessen, wobei Spannungsverstärkung realistisch als K = Vout/Vin interpretiert wird. Zur besseren Vergleichbarkeit werden Verstärkungen oft in Dezibel angegeben: G(dB) = 20 log10|K| für Spannungsverhältnisse. Für Leistung gilt analog G(dB) = 10 log10(Pout/Pin), wobei bei linearem Verstärkungsfaktor Pout/Pin mit dem Quadrat der Spannungsverstärkung zusammenhängt.

Anwendungsrelevanz: In der Regelungstechnik, Elektronik und Signalverarbeitung spielt der Verstärkungsfaktor eine zentrale Rolle bei der Gestaltung von Open-Loop- oder Closed-Loop-Systemen. Praktische Faktoren wie Temperaturabhängigkeit, Nichtlinearität bei hohen Signalpegeln und Saturation beeinflussen den effektiven Verstärkungsfaktor.

Verstärkungskurven, Stability und Bandbreite hängen eng mit dem Verstärkungsfaktor zusammen und bestimmen die Leistungsfähigkeit technischer Systeme.