【题目编号】MC1-1328
【题目】某电路输入信号电压是输出信号电压的一半。该电路的增益约为:
【答案】A
[A]6dB
[B]-6dB
[C]-3dB
[D]3dB
考点速览
这道题把「一半」放在电压上,又倒过来叙述,既要还原语序,又要选对系数。它比功率版的同类题多设了一道坎:即使方向判断正确,若习惯性套用功率的系数十,仍会算成三分贝而丢掉六分贝这个正解。
原理与依据
题目说输入信号电压是输出信号电压的一半,写成算式是 U入 = U出 ÷ 2。两边同乘 2,得 U出 = 2 × U入,也就是输出与输入的电压比为 2。电压增益公式是增益(dB)=20 × lg(U出 ÷ U入),代入比值 2:lg2 ≈ 0.3010,20 × 0.3010 = 6.02dB,取整为 6dB。
为什么电压比 2 对应六分贝而不是三分贝?根子在于电压与功率的平方关系。电压翻倍时,在同一阻抗上功率变成四倍;四倍功率的分贝值是 10 × lg4 = 10 × 0.602 = 6.02dB。两条路径殊途同归,都落在六分贝上。反过来记这条对应关系更省事:电压翻倍等于六分贝,功率翻倍等于三分贝,两者相差一倍系数。
六分贝在射频实务中是个高频数字。接收机信号强度表的每一格通常按六分贝划分,原因之一就是六分贝对应电压翻倍,电平刻度与电压读数之间换算方便。天线、放大器、混频器的指标也常用六分贝作为一档来描述升降。
需要重申一个前提:上面的推导假定输入输出两处阻抗相同,平方关系才能成立。若放大器输入是高阻、输出是五十欧姆,电压比就不能直接代入公式,必须先算出两端功率。题目给出的是电压且未提阻抗,按惯例默认阻抗一致。
逐项辨析
选项 A 的 6dB 是正解。整个推导分两步:先由「输入是输出的一半」还原出电压比等于 2,再用 20lg2 ≈ 6.02 取整。
选项 B 的负 6dB 方向错了。只有当输出是输入的一半、电路确实在衰减时,答案才带负号。本题是输入端信号弱,电路把它放大了一倍,增益为正。
选项 C 的负 3dB 连错两处:既用错了系数(把电压比当功率比,10lg2 ≈ 3),又把方向定成了衰减。它对应的是功率减半的情形,与本题无关。
选项 D 的 3dB 方向判断对了,但系数用错。它把电压比 2 代进了功率公式,得到三分贝。这个选项最具迷惑性,因为三分贝在功率语境下确实是「翻倍」的标准答案,只有注意到题目说的是电压才能排除它。
易混淆点
功率翻倍与电压翻倍是两条平行线,必须并排记住:功率翻倍三分贝,电压翻倍六分贝;功率减半负三分贝,电压减半负六分贝。做题时先看量,再看方向,最后才动笔,顺序颠倒就容易出错。
另一处易混发生在阻抗不等的场合。若把一台电压增益很高的放大器接到不同阻抗的负载上,输出电压可能升高而输出功率反而下降,此时「增益」到底多少取决于定义方式。规范的讲法是先声明是功率增益还是电压增益,再声明阻抗条件,否则分贝值没有唯一含义。
应试要点
两条判据同时用:方向由输出比输入是否大于一决定,系数由被比的是功率还是电压决定。本题输出是输入电压的两倍,用系数 20,得 20lg2 ≈ 6dB。记住「电压六分贝翻倍、功率三分贝翻倍」这一对,多数同类题可以秒答。