環路增益

環路增益 （ loop gain ） 爲電子學及控制工程的名詞 ， 是指一反饋迴路中的總增益 ， 一般會以比例或是分貝表示 。 環路增益常用在放大器及電子振盪器的線路中 ， 後來更擴展到控制工廠及設備的工業控制系統中 。 環路增益的概念也用在生物學中 。 在反饋迴路中 ， 爲了控制輸出 ， 會量測設備 、 程序的輸出 ， 取樣後 ， 再以此影響輸入信號 ， 使輸出控制的更理想 。 環路增益和環路相位移決定了設備的特性 ， 也決定輸出是否穩定 ， 或是不穩定 （ 振盪 ） 。 海因裏希 · 巴克豪森在1921年最早發現環路增益在電子反饋放大器特性分析中的重要性 ， 後來在1930年代由貝爾實驗室的亨德里克 · 韋德 · 波德及哈里 · 奈奎斯特繼續發展 。 右圖是有負反饋電子放大器的方塊圖 。 輸入信號和一信號相減 ， 送到開環增益爲A的放大器中 ， 進行放大 。 放大器的輸出送到增益爲β的反饋迴路中 ， 再和放大器的輸入信號相減 ， 成爲放大器的輸入 。 環路增益可以先假設反饋迴路先在某一點切斷 ， 再看給予一信號時的總增益 。 以右圖爲例 ， 環路增益是二個增益的乘積 − Aβ ， 負號的原因是因爲輸入信號是和反饋信號相減才送到放大器中 。 在放大器中 ， 環路增益是以分貝表示的開環增益圖及閉環增益圖 （ 1 / β圖 ） 之間的差 。 增益A和β會隨輸出信號的頻率而改變 ， 因此環路增益也會隨頻率而變化 ， 一般會表示爲角頻率ω （ 單位爲弧度每秒 ） 的函數 。 在通訊上 ， 環路增益可以指載波終端或是二線中繼器上的可用功率增益 。 最大的可用增益是由閉迴路的總損失決定 ， 可用增益不能大於總損失 。