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MC3-1187-关于电子三极管放大器的放大作用,以下说法正确的是

MC3-1187 考真空电子三极管三种接法的放大作用。共阴极以栅极电压控制屏极电流与电压,共栅极以阴极电流变化引起屏极电压变化,共屏极以栅极电压变化引起阴极电流变化,三种接法都有放大功能;用输入信号大小来定义功率放大器的说法不成立。

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【题目编号】MC3-1187

【题目】关于电子三极管放大器的放大作用,以下说法正确的是:

【答案】ABC(多选题)

[A]共阴极形式:栅极电压的微小变化可以引起屏极电压和电流的较大变化

[B]共栅极形式:阴极电流的微小变化可以引起屏极电压的较大变化

[C]共屏极形式:栅极电压的微小变化可以引起阴极电流的较大变化

[D]无论哪种电路形式,放大器均在输入信号足够大时自动转变为功率放大器

考点速览

这是一道三选题,考真空电子三极管(triode)三种接地形式的放大作用。答案落在前三项:共阴极、共栅极、共屏极三种接法都具备放大能力,只是被放大的量不同、增益大小不同、输入输出阻抗不同。第四项所谓"输入信号足够大就自动转变为功率放大器"是凭空造出来的因果链。把三种接法的输入输出对应关系记准,这道题的分就到手了。

三极管放大的本钱

三极管的屏极电流受栅极电压控制。栅极离阴极很近,加在栅极上的电压变化一点点,就能明显改变穿过栅极到达屏极的电子数量,屏极电流随之变化,屏极负载电阻上的电压也跟着变。栅极回路几乎不消耗功率,屏极回路却能输出不小的功率,以小控大,这就是放大的本钱。

放大作用的本质是能量转换,不是能量凭空产生:直流电源负责供能,输入信号只负责控制这份能量释放的节奏。判断一种接法有没有放大作用,就看信号加在哪个电极、从哪个电极取出,以及控制量与被控制量之间的变化幅度对比。三种接法都满足"输入端的小变化引起输出端的大变化",差别在于电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗与相位关系。

三种接法各自放大什么

共阴极(common cathode)是最常见的接法。阴极交流接地,信号从栅极进、屏极出,栅极电压的微小变化引起屏极电流较大变化,屏极负载上得到放大的电压。它的电压增益与功率增益都高,输出与输入反相,收音机、音频放大、发射机激励级里到处是它。

共栅极(common grid)把栅极交流接地,信号从阴极进、屏极出。阴极电流的变化直接体现在屏极电流上,屏极电压随之大幅摆动,电压增益不低,输入阻抗很低、输出阻抗较高,高频性能好,常用在超高频放大与振荡电路里。

共屏极(common plate)又叫屏极输出器,屏极接电源、对交流接地,信号从栅极进、从阴极负载电阻上取出。栅极电压的微小变化引起阴极电流较大变化,阴极电阻上的电压跟随栅极电压变化,输出与输入同相,电压增益略小于一,电流增益大,输入阻抗高、输出阻抗低,是常用的缓冲与阻抗匹配级。

逐项辨析

选项 A 正确。共阴极接法里栅极电压是控制量,屏极电流和屏极电压是被控制量,栅极上很小的电压变化能换来屏极回路里可观的变化,这是三极管最基本、最典型的放大形式。

选项 B 正确。共栅极接法里阴极是输入端,阴极电流的微小变化会引起屏极电流同量变化,进而在屏极负载上形成较大的电压变化。虽然它的电流增益小于一,但电压仍被放大,所以它属于放大器,绝不是衰减器。

选项 C 正确。共屏极接法里阴极电阻上的电压就是输出。栅极电压变化引起阴极电流变化,阴极电流在负载电阻上产生的电压变化幅度与输入相当,输出跟着输入走。电压虽未放大,电流却被放大,带负载能力强,功率增益仍然大于一。

选项 D 错误,错在把"输入信号大"与"功率放大器"硬接成了一条因果链。放大器属于小信号放大还是功率放大,取决于电路的设计目标、工作点位置、负载大小与散热能力,与使用者把音量拧多大没有关系。输入信号超出线性范围,得到的是削波失真,不是放大器自动升级换代。

共屏极的取舍

共屏极电路电压增益略小于一,看上去"没放大",价值其实在电流和阻抗。阴极输出器的输出阻抗可以低到几十到几百欧,输入阻抗可达数百千欧,把它接在信号源与低阻负载之间,信号电压几乎不损失。这里有个容易失分的地方:放大不只是电压变大,功率变大同样算放大,共屏极的功率增益依然大于一,只是把放大用在了电流上。判断这类选项时,把电压增益和功率增益分开看,就不会被"电压没变大"晃到。

三种接法的差别可以用一组对比串起来。共阴极输入阻抗中等、输出阻抗偏高,电压与电流都放大,输出反相,是通用的电压放大级;共栅极输入阻抗最低、高频性能最好,电流增益小于一,常用在超高频前端与振荡电路;共屏极输入阻抗最高、输出阻抗最低,电压略小于一而电流被放大,专做缓冲与阻抗匹配。同一只管子换一下接地电极,脾气就换了一套,这正是"组态"这个词的含义。

应试要点

三种接法的口诀:共阴反相,电压电流都放大;共栅输入阻抗低、高频好、电流增益小于一;共屏同相,电压略小于一、电流放大、擅长阻抗变换。再记住一句总纲——三种接法都能放大,只是放大什么不同。用输入信号大小去定义放大器类型的选项,一律当干扰项排除。

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