Ganancia (electrónica)

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En electrónica, la ganancia, 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. Por lo tanto, la ganancia es una magnitud adimensional, que se mide en unidades como belio (símbolo: B) o submúltiplos de éste como el decibelio (símbolo: dB).

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.

Tipos de ganancia[editar]

Aunque la ganancia, como se ha dicho, es adimensional, sin embargo se refiere a cierta magnitud, con lo que tenemos:[1]

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

Unidades relativas de medida[editar]

La unidad relativa de medida para ganancias es el belio (B) o múltiplos de éste; generalmente se utiliza el decibelio (dB). Como la unidad de medida de ganancia siempre expresa una relación entre dos magnitudes, en particular en el caso del decibelio especificaremos de qué tipo de decibelio estamos hablando, acompañando al dB.

  • dBSPL: 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 pequeño, 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.[2]

Referencias[editar]