Bati (elektronika)

Di dalam elektronika, bati (bahasa Inggris: gain) adalah satuan kemampuan sebuah rangkaian (seringkali berupa penguat) untuk memperbesar daya atau amplitudo suatu sinyal dari masukan ke keluaran. Bati biasanya didefinisikan sebagai rata-rata hasil bagi antara keluaran sinyal dari suatu sistem dengan masukan sinyal pada sistem yang sama. Bati juga dapat didefinisikan pada skala logaritmik, dalam suku-suku logaritma desimal pada hasil bagi ("bati dB") yang sama. Bati yang lebih besar daripada satu (nol dB), yakni, penguatan/amplifikasi, adalah sifat yang mendefinisikan suatu komponen elektronik aktif atau rangkaian, sedangkan sebuah rangkaian pasif akan memiliki bati yang lebih kecil daripada satu.

Dengan demikian, istilah bati pada dirinya sendiri punya beberapa arti. Misalnya, "bati lima" dapat berarti bahwa tegangan, arus, maupun daya listrik dinaikkan menjadi lima kali lipatnya, meskipun paling sering terjadi bati berarti bati tegangan lima untuk audio dan penguat serbaguna, khususnya penguat operasional, tetapi bati daya untuk penguat RF, dan untuk tujuan pengudaraan akan merujuk pada perubahan daya sinyal berbanding dipol sederhana. Terlebih, istilah bati juga diterapkan pada sistem-sistem seperti sensor di mana masukan dan keluaran memiliki satuan yang berbeda; dalam kasus-kasus seperti ini satuan bati harus ditentukan, seperti dalam "5 mikrovolt per foton" untuk responsivitas sensor cahaya. "Bati" transistor pertemuan dwikutub biasanya merujuk pada hasil bagi pengiriman arus terusan, baik itu h_FE ("Beta", hasil bagi statik I_c dibagi oleh I_b pada suatu titik operasi), atau kadang-kadang h_fe (bati arus sinyal kecil, kemiringan grafik I_c terhadap I_b pada suatu titik).

Di dalam fisika laser, bati berarti kenaikan daya sepanjang perambatan sinar dalam sebuah medium laser aktif, dan dimensinya adalah m⁻¹ atau 1/meter.

Desibel dan satuan logaritmik

Bati daya

Power gain, in decibels (dB), is defined by the 10 log rule as follows:

${\text{Gain}}=10\log \left({\frac {P_{\mathrm {out} }}{P_{\mathrm {in} }}}\right)\ \mathrm {dB}$

where P_in and P_out are the input and output powers respectively.

A similar calculation can be done using a natural logarithm instead of a decimal logarithm, and without the factor of 10, resulting in nepers instead of decibels:

${\text{Gain}}=\ln \left({\frac {P_{\mathrm {out} }}{P_{\mathrm {in} }}}\right)\,\mathrm {Np}$

Bati tegangan

When power gain is calculated using voltage instead of power, making the substitution (P=V ²/R), the formula is:

${\text{Gain}}=10\log {\frac {({\frac {{V_{\mathrm {out} }}^{2}}{R_{\mathrm {out} }}})}{({\frac {{V_{\mathrm {in} }}^{2}}{R_{\mathrm {in} }}})}}\ \mathrm {dB}$

In many cases, the input and output impedances are equal, so the above equation can be simplified to:

${\text{Gain}}=10\log \left({\frac {V_{\mathrm {out} }}{V_{\mathrm {in} }}}\right)^{2}\ \mathrm {dB}$

and then the 20 log rule:

${\text{Gain}}=20\log \left({\frac {V_{\mathrm {out} }}{V_{\mathrm {in} }}}\right)\ \mathrm {dB}$

This simplified formula is used to calculate a voltage gain in decibels, and is equivalent to a power gain only if the impedances at input and output are equal.

Bati arus

In the same way, when power gain is calculated using current instead of power, making the substitution (P = I ²R), the formula is:

${\text{Gain}}=10\log {\left({\frac {{I_{\mathrm {out} }}^{2}R_{\mathrm {out} }}{{I_{\mathrm {in} }}^{2}R_{\mathrm {in} }}}\right)}\ \mathrm {dB}$

In many cases, the input and output impedances are equal, so the above equation can be simplified to:

${\text{Gain}}=10\log \left({\frac {I_{\mathrm {out} }}{I_{\mathrm {in} }}}\right)^{2}\ \mathrm {dB}$

and then:

${\text{Gain}}=20\log \left({\frac {I_{\mathrm {out} }}{I_{\mathrm {in} }}}\right)\ \mathrm {dB}$

This simplified formula is used to calculate a current gain in decibels, and is equivalent to the power gain only if the impedances at input and output are equal.

The "current gain" of a bipolar transistor, h_FE or h_fe, is normally given as a dimensionless number, the ratio of I_c to I_b (or slope of the I_c-versus-I_b graph, for h_fe).

Contoh

Q. An amplifier has an input impedance of 50 ohms and drives a load of 50 ohms. When its input ($V_{\mathrm {in} }$) is 1 volt, its output ($V_{\mathrm {out} }$) is 10 volts. What is its voltage and power gain?

A. Voltage gain is simply:

${\frac {V_{\mathrm {out} }}{V_{\mathrm {in} }}}={\frac {10}{1}}=10\ \mathrm {V/V} .$

The units V/V are optional, but make it clear that this figure is a voltage gain and not a power gain. Using the expression for power, P = V²/R, the power gain is:

${\frac {V_{\mathrm {out} }^{2}/50}{V_{\mathrm {in} }^{2}/50}}={\frac {V_{\mathrm {out} }^{2}}{V_{\mathrm {in} }^{2}}}={\frac {10^{2}}{1^{2}}}=100\ \mathrm {W/W} .$

Again, the units W/W are optional. Power gain is more usually expressed in decibels, thus:

$G_{dB}=10\log G_{W/W}=10\log 100=10\times 2=20\ \mathrm {dB} .$

A gain of factor 1 (equivalent to 0 dB) where both input and output are at the same voltage level and impedance is also known as unity gain.

Lihat pula

• Active laser medium
• Antenna gain
• Aperture-to-medium coupling loss
• Automatic gain control
• Attenuation
• Complex gain
• DC offset
• Effective radiated power
• Gain before feedback
• Insertion gain
• Loop gain
• Open-loop gain
• Net gain
• Power gain
• Process gain
• Transmitter power output

 Artikel ini berisi bahan berstatus domain umum dari General Services Administration dokumen "Federal Standard 1037C".