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MC1-1326-某电路输出信号电压是输入信号电压的 1 万倍。该电路的增益为:(“x^m”表示“x 的 m次方”)

MC1-1326 考输出信号电压为输入电压一万倍时的增益。文章把一万写成十的四次方,取对数得四再乘二十得八十分贝,讲清电压增益系数的来历,逐项辨析把倍数当分贝与把幂写成答案的三种错法,并给出以十的整数次幂为底时的快速判据。

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【题目编号】MC1-1326

【题目】某电路输出信号电压是输入信号电压的 1 万倍。该电路的增益为:(“x^m”表示“x 的 m次方”)

【答案】A

[A]80dB

[B]10,000dB

[C]9,999dB

[D]10^4dB

考点速览

一万倍电压比是一道纯指数换算题:把一万写成 10 的幂,取对数,再乘系数 20。它比前一道电压题的数字更大,但关键动作只有一个——认清这是电压而非功率,系数用 20 不用 10。题干专门注解了幂的写法,说明命题人预期考生会做指数运算。

原理与依据

电压增益的定义式是:增益(dB)=20 × lg(输出信号电压 ÷ 输入信号电压)。系数 20 由功率增益的系数 10 乘 2 而来,那个 2 是功率与电压平方关系的产物。严格地说,这条公式成立的条件是输入与输出阻抗相同,此时功率比等于电压比的平方,平方在对数外变成乘 2;若阻抗不同,必须先换算成功率再比较。

一万写成 10 的幂是 10 的 4 次方。常用对数把指数提出来:lg(10^4) = 4。乘系数 20:20 × 4 = 80。所以增益是 80dB,计算精确无误。

反过来验证:80dB 对应功率比 10 的 8 次方,也就是一亿倍;电压比 10 的 4 次方,平方之后是 10 的 8 次方,与功率比一致。这条来回验算的路子在做完题后用一遍,可以及时发现系数用错。

八十这个量级在射频里对应什么?它相当于一长串放大级联的总增益,也大致是接收机从天线端微弱信号放大到解调电路所需的全部增益。单级放大器很难做到 80dB,通常要分成多级,而级联正是把各级分贝值相加——这就用到了后面级联增益题的知识点。

逐项辨析

选项 A 的 80dB 是正解:20 × lg(10^4) = 20 × 4 = 80。它同时满足量纲正确与数量级正确两个条件。

选项 B 的 10,000dB 是把倍数一万直接搬到分贝刻度上。这属于把线性量与对数量混为一谈,是这类题里最常见的错法。若真有一万 dB 的增益,换算回电压比将是 10 的 500 次方,是荒谬的天文数字。

选项 C 的 9,999dB 在一万的基础上减了一,无论从哪个公式都推不出来。它不是简单的量纲错误,而是把一个没有物理意义的减法硬塞进换算里,作为干扰项只是为了让数字看上去「像那么回事」。

选项 D 的 10^4 dB 把倍数写成了指数形式,数值上仍是一万,但披上了 dB 的外衣。判断时可以抓住一点:答案必须是取过对数的结果。10 的 4 次方取对数得 4,再乘 20 才是分贝值 80,直接用 10^4 作答案,等于跳过了整个对数运算。

易混淆点

功率比与电压比在同一数字下的分贝值差一倍,这是本组题反复设置的陷阱。电压一万倍是 80dB,功率一万倍只有 40dB;两个数字都出自同一族公式,靠题干给的是电压还是功率来区分。

另一处易混是把「倍」与「dB」写成等式,例如把一万倍记成一万 dB。可以记住一个锚点来免疫:功率比 10 的 n 次方对应 10n dB,电压比 10 的 n 次方对应 20n dB。指数是解题的钥匙,倍数本身只是底数的幂。

还有一点常被忽略:题干特意注明幂的写法,说明它预期考生会在十进制指数与分贝之间往返换算。把这个动作练成条件反射,看到一万就想到十的四次方,看到十的四次方就想到取对数得四,看到四就想到乘二十得八十,整条链条一口气走完。若中途卡住,可以退一步用近似锚点核对:一万倍电压略小于二的十三次方,而二的十三次方对应约七十八分贝,估算值七十八与精确值八十相差不大,说明方向没错。

实际工作中,八十分贝这样的总增益通常不会由单级放大器提供。单级共射或共源放大器的电压增益往往只有十几到二十几分贝,要凑出八十,需要多级级联,而级联的算法是把各级分贝值相加。理解这一点,就能把本题与级联增益的题目串成一条知识链:先会算单级,再会加总,最后会反推某一级的指标。

应试要点

遇到 10 的整数次幂,先看量:功率比把指数乘 10,电压比把指数乘 20。一万是 10 的 4 次方,电压题答案为 20 × 4 = 80dB。看到选项里出现以「万」为单位的 dB 值,可以直接排除。

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