Ganancia (electrónica)

En lo referido a señales eléctricas es una magnitud que expresa la relación entre la amplitud de una señal de salida respecto a la señal de entrada.

La ganancia es una magnitud adimensional que se mide en unidades como belio (símbolo: B) o múltiplos de éste como el decibelio (símbolo: dB).

Así por ejemplo, si la potencia de salida de un amplificador es 40 W (vatios) y la de entrada era de 20 W, la ganancia sería de 10 log (40 W / 20 W) ≈ 3,0103 dB.

Cuando la ganancia es negativa (menor que 0), hablamos de atenuación. Así, en el ejemplo anterior pero al revés: 40 W de entrada, frente 20 W de salida, el resultado sería de -3,0103 dB. No hablaríamos de una ganancia de -3 dB, sino de una atenuación de 3 dB.

Como el decibelio siempre expresa una comparación entre dos magnitudes, especificaremos de qué tipo de decibelio estamos hablando, acompañando al dB.

• dB_SPL: Hace referencia al nivel de presión sonora. Es la medida que usamos al hablar de ganancia o atenuación de volumen.
• dBW: La W indica que el decibelio hace referencia a 1 vatio (1W). Así, a 1 W le corresponden 0 dBW.
• dBm: Cuando el valor expresado en vatios es muy elevado, se usa el milivatio (mW). Así, a 1 mW le corresponden 0 dBm.
• dBu: El dBu expresa el nivel de señal en decibelios y referido a 0,7746 V. 0,7746 V es la tensión que aplicada a una impedancia de 600 Ω, disipa una potencia de 1 mW (es decir, $\sqrt {\frac {600}{1000}} = \sqrt {\frac {3}{5}} = 0,774596669... V\,\!$). Se emplea la referencia de una impedancia de 600 Ω por razones históricas.

Tipos de ganancia

Aunque la ganancia, como se ha dicho, es adimensional, sin embargo se refiere a cierta magnitud, con lo que tenemos:

• Ganancia de potencia, definida como $G_P = \frac {P_{salida}} {P_{entrada}}$ y expresada en decibelios es $G_P (dB) = 10 \cdot \log_{10} {\frac {P_{salida}} {P_{entrada}}}$
• Ganacia en tensión, de forma similar a la anterior: $G_V = \frac {V_{salida}} {V_{entrada}}$ y expresada en decibelios es $G_V (dB) = 20 \cdot \log_{10} {\frac {V_{salida}} {V_{entrada}}}$
• Ganacia en corriente, de forma similar a la anterior: $G_I = \frac {I_{salida}} {I_{entrada}}$ y expresada en decibelios es $G_I (dB) = 20 \cdot \log_{10} {\frac {I_{Salida}} {I_{Entrada}}}$

Estas ganancias se relacionan entre ellas a través de las impedancias de entrada y salida del circuito, pero se tiene una idea de sus magnitudes mediante las relaciones siguientes:

$G_P = G_V \cdot G_I$ y, si las impedancias son iguales, $G_P = G_V^2$

Además existen ganancias "especiales" para determinados componentes:

• Ganancia de antena. Es la relación entre la potencia entregada por la antena y la potencia que entregaría una antena isotrópica.
• Ganancia de conversión. En el caso de mezcladores, determina la potencia de salida, a la frecuencia 2, dividida por la potencia de entrada, a frecuencia 1.
• Ganancia de transducción. Es la relación entre la potencia de una magnitud de entrada, por ejemplo: presión, y la potencia eléctrica entregada.