Gain

En électronique, le gain sert à désigner la capacité d'un circuit électronique à augmenter la puissance ou l'amplitude d'un signal.



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  • Le cœfficient β est le gain en courant du transistor.... Les performances de ce montage simple sont médiocres car il est particulièrement sensible à la dérive... (source : univ-lemans)
  • Le montage emetteur commun est particulièrement interressant pour son gain en tension... En effet, le potentiel du collecteur du transistor peut fluctuer de 1.4 à 30V et ... (source : xizard.chez)

En électronique, le gain sert à désigner la capacité d'un circuit électronique à augmenter la puissance ou l'amplitude d'un signal. Le gain se calcule le plus souvent en effectuant le ratio du signal de sortie sur celui d'entrée.

Utilisé seul, le terme de «gain» est ambigu car on ne sait pas s'il se réfère à un gain en tension, courant ou puissance.

Gain et décibel

Le gain G en puissance d'un montage se calcule de la façon suivante :

G=10 \log \left( {\frac{P_{s}}{P_{e}}}\right)\ \mathrm{dB}

Avec Pe et Ps respectivement les puissances d'entrée et de sortie.

En utilisant la loi d'Ohm, la formule précédente peut se ré-écrire suivant les tensions d'entrée et de sortie Ve et Vs mais aussi de la résistance d'entrée Re du montage et mais aussi de la résistance de charge Rs.

G=10 \log{\frac{(\frac{{V_{s}}ˆ2}{R_{s}})}{(\frac{{V_{e}}ˆ2}{R_{e}})}}\ \mathrm{dB}

Si le circuit est adapté en impédance (Rs= Re), cette expression devient :

G=10 \log \left( {\frac{V_{s}}{V_{e}}} \right)ˆ2\ \mathrm{dB}

soit au final :

G=20 \log \left( {\frac{V_{s}}{V_{e}}} \right)\ \mathrm{dB}

C'est cette formule qui est utilisée pour calculer le gain en tension d'un montage. Cette convention permet, dans les montages où l'impédance d'entrée est égale à l'impédance de sortie, de mesurer les trois gains (en intensité, en tension, et en puissance) par le même nombre.

Pour qualifier un montage, on parle fréquemment de gain en termes de gain fort ou faible. Un gain fort signifiera qu'on aura une valeur de sortie plus importante comparé à celle d'entrée. Et vice versa pour un gain faible.

Étude du gain

Diagramme de Bode des gains d'un filtre de Butterworth, d'un filtre de Tchebychev de type 1, d'un filtre de Tchebychev de type 2 et d'un filtre elliptique

Le gain d'un montage peut fluctuer selon la fréquence. C'est le cas pour les filtres car ils atténuent certaines composantes d'un signal et en laissent passer d'autres. Afin d'étudier le comportement fréquentiel du gain d'un filtre ou de n'importe quel montage électronique, on peut utiliser des outils graphiques tels que le diagramme de Bode ou le diagramme de Nyquist.

Le gain représente en fait le rôle du filtre. Plus le gain est grand pour une fréquence f donnée, moins les signaux de cette fréquence sont atténués. Au contraire, plus le gain est faible, plus le signal est atténué, ou alors inhibé.

Gain d'un transistor bipolaire

Le gain d'un transistor bipolaire est le rapport entre : le courant circulant dans sa base et le courant circulant dans son collecteur, en mode dit linéaire (non saturé). Ce gain est fréquemment désigné par la lettre β (ou h21). Le gain dépend de la construction du transistor, il fluctue avec : le courant de collecteur, La tension émetteur-collecteur, la fréquence d'utilisation et la température. Le gain peut fluctuer dans des proportions importantes au sein d'un même lot.

On nomme fréquence de transition la fréquence à laquelle le gain vaut 1, c'est-à-dire la fréquence au-delà de laquelle le transistor n'augmente plus.

En général, les transistors de puissance ont un gain plus faible que les transistors de faible signal. Un transistor Darlington a un gain plus élevé. Typiquement un transistor bipolaire a un gain compris entre 50 et 300.

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