Voir aussi : le décibel - Le dBm et les niveaux - Sélectivité et bande passante d'un circuit -

L'amplificateur

Les signaux à haute fréquence reçus par l'antenne, les sons captés et transformés en courants électriques alternatifs par le microphone sont si faibles qu'ils sont rarement utilisables tels quels. Le rôle principal de l'amplificateur est d'augmenter la puissance du signal utile en lui ajoutant de l'énergie prélevée sur une source d'alimentation. A l'entrée E de l'amplificateur symbolisé par un triangle sur la figure ci-contre est appliqué un courant de fréquence 1000 Hz (1 kilohertz) et de puissance 1 mW. A la sortie S de l'amplificateur la fréquence du signal est toujours de 1000 Hz mais sa puissance est passée à 100 milliwatts. La puissance gagnée dans cet exemple par le signal est due au gain de l'amplificateur.

Le gain d'un amplificateur

Il peut être exprimé simplement en calculant le rapport entre la puissance de sortie Ps fournie par l'amplificateur lorsque la puissance Pe est présente à son entrée. La formule est la suivante :


Le gain en puissance A est un nombre sans unité ; par contre Pe et Ps doivent être exprimées dans la même unité, que ce soit le watt (W), le microwatt (µW) ou le kilowatt (kW).
Un amplificateur construit autour d'un seul transistor pourra avoir un gain de 100, par contre le gain de certains circuits intégrés amplificateurs peut dépasser 10000 ou 100000 (photo ci-contre). Comme tout appareil, toute machine, un amplificateur a ses limites : il est une puissance qu'il ne pourra dépasser, quelque soit la puissance Pe à son entrée. Lorsque Ps n'augmente plus proportionnellement à Pe on dit que l'amplificateur est saturé, son gain diminue alors pour atteindre une valeur de 1, voire inférieure à 1 si Pe est supérieure à Ps.

L'atténuation

Un circuit qui restitue une puissance Ps inférieure à la puissance Pe qui lui était appliquée est appelé atténuateur. La très grande sensibilité des récepteurs pour les bandes amateurs fait qu'il arrive fréquemment que ceux-ci soient saturés par des signaux trop forts, pour éviter ce dysfonctionnement très gênant il est facile de placer un atténuateur entre l'antenne et l'entrée du récepteur qui divisera la puissance reçue par l'antenne par 10, par 100 ou tout autre valeur. Ce que l'on peut exprimer, par exemple, avec la formule :


En divisant chaque côté de l'équation par Pe, on obtient :


Ce qui représente le "gain" A du circuit ; en réalité c'est une atténuation.

Gain d'une chaîne d'amplification

En général un récepteur ou un émetteur ne se contente pas d'un seul étage d'amplification. Plusieurs étages placés à la suite l'un de l'autre constituent une chaîne d'amplification, Le gain obtenu peut être énorme : 100000000000000 (1014)pour un récepteur de trafic ! Certains étages ont un gain inférieur à 1 : la plupart des filtres, par exemple. Le gain d'une chaîne d'amplification est égal au produit des gains de chacun de ses étages.
Le diagramme ci-contre représente une chaîne d'amplification constituée de 3 étages :
- Un amplificateur A1 de gain 100.
- Un atténuateur A2 de gain 0,5.
- Un amplificateur A3 de gain 200.
Le gain total A de l'ensemble est obtenu facilement :
A = A1 x A2 x A3
ce qui donne :
A = 100 x 0,5 x 200
A = 10000

Manipuler des nombres si grands et les multiplier entre eux n'est pas chose aisée. Le gain d'un amplificateur peut s'exprimer sous une forme bien plus pratique en expriment en décibels les gains des différents étages de la chaîne d'amplification ci-dessus.
A1=100 ; G1= +20dB
A2=0,5 ; G2= -3dB
A3=200 ; G3= +23dB

Le gain total G est la somme algébrique (en tenant compte du signe) des gains en dB de chacun des étages.
G = G1 + G2 + G3
G = 20 -3 +23
G = 40 dB

Les limites de l'amplification

On pourrait penser qu'en mettant l'un derrière l'autre un grand nombre d'amplificateurs on pourrait obtenir une chaîne d'amplification de gain ne cessant de croître. Hors tout circuit électronique a un défaut que l'on oublie car il est la plupart du temps négligeable : il génére du bruit électrique aléatoire. Le bruit du premier étage de la chaîne est amplifié par chacun des étages suivants et devient un souffle important qui ne peut plus être ignoré. C'est par exemple le bruit de fond généré par un récepteur et audible dans le haut parleur quand la commande de gain BF est un peu trop poussée.