【题目编号】MC1-1189
【题目】大信号放大器是指:
【答案】A
[A]工作点可以超出线性工作区的放大器
[B]输出信号的峰-峰值大于 10 伏的放大器
[C]输入信号的峰-峰值大于 10 毫伏的放大器
[D]增益超过 30dB 的放大器
考点速览
这是一道与小信号放大器成对出现的定义题:大信号放大器(large-signal amplifier)的判断标准是工作点可以超出线性工作区。用输出峰峰值十伏、输入峰峰值十毫伏还是增益三十分贝来划线,都是把结果或者附带特征当成了定义。选项 A 直接回答工作点这个根本问题,答案就在这里。
大信号放大器在做什么
大信号放大器的任务是把信号摆幅做得足够大,然后交给负载。输出幅度要大的前提是电源电压高、管子能通过大电流、散热跟得上。信号摆动范围一大,就难免越出特性曲线的直线段,进入弯曲的截止区和饱和区。所以大信号放大器的设计目标不是"绝不越界",而是"在越界的同时让失真可控"。
推挽输出的末级就是典型例子。两只管子交替工作,各自负责半个周期,单只管子的导通时间小于整个周期,工作点自然被推出甲类的线性区,换来的是更高的效率与更大的输出功率。削波、谐波这些副作用,则靠负反馈、对称结构、滤波网络来收拾。
工作点为什么会越出线性区
线性区的可用范围由静态工作点、电源电压、负载阻抗共同决定。一个甲类放大器把工作点设在线性区中央,允许的双向摆幅大约只到电源电压的一半;想输出更大的电压摆幅,出路只有提高电源电压、把静态工作点降下来(换成乙类或甲乙类),或者干脆让管子进入开关状态(丙类、丁类)。这几条路都在把工作点往线性区外面挪。
挪出去以后,输出与输入的线性关系被破坏。时域上表现为波形顶部或底部被削平,频域上表现为谐波分量增加。谐波对发射机未必全是坏事:丙类放大器正是靠谐波丰富的脉冲电流,再用谐振回路把基波挑出来,才实现高效率放大。对音频放大器来说,谐波就是实打实的失真,所以要靠负反馈、推挽对称、甲乙类偏置这些手段压下去。
逐项辨析
选项 A 正确。这句话直接给出大信号放大器的工作点特征,与"允许越出线性工作区"这一本质一致,是本题唯一说到定义的选项。
选项 B 用输出峰峰值十伏画线。输出幅度大是大信号放大的表现,不是它的定义。同一个电路在小音量时工作点还在线性区,输出可能只有一两伏,但它的设计定位没有变;反过来,一个高压小电流的测量放大器输出几十伏,工作点却可能仍在线性区内。拿输出幅度当门槛,两边都可能误判。
选项 C 用输入峰峰值十毫伏画线,错得更远。输入多大取决于前级给了多少,与后级是否工作在大信号状态之间没有固定换算关系。输入很小而增益很高,一样能把后级推到削波。
选项 D 用增益三十分贝画线。增益是放大倍数的对数表达,大信号放大器可能因为负反馈深而增益并不高,小信号放大器却可以有很高的开环增益,两者之间不存在对应关系。
易混淆点:大信号与功率放大器
大信号放大器与功率放大器经常被当成同义词,实际上大信号说的是工作状态,功率放大器说的是输出能力。发射机末级既要输出大功率,工作点也确实越出线性区,两者重合;但一个推动扬声器的推动级可能输出功率不大,工作点已经进入乙类越了界,仍算大信号放大器。考试里凡是用"输出多少瓦"来定义大信号的选项,都要先打个问号。
应试要点
大信号看工作点越界,小信号看工作点留在直线段上,两条判据是一体两面。凡是给出具体电压、毫伏、分贝数字当门槛的选项,一律当成干扰项处理。能记数字不如能记判据,因为数字会换,判据不会换。