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102年
電子學
第 21 題
有一麥克風,於 $300\,\Omega$ 之輸出阻抗下,將 $0.3\text{ V}$ 之音頻訊號輸入至放大器,而放大器又將 $30\text{ W}$ 之電功率輸入至 $16\,\Omega$ 之揚聲器上,則此放大器之分貝功率增益為何?
- A 50 dB
- B 60 dB
- C 70 dB
- D 100 dB
思路引導 VIP
若要比較一個放大器將信號「放大了多少倍」,但我們目前掌握的輸入端資訊只有電壓與電阻,而輸出端已知的是總功率,你覺得我們應該先將輸入端的資訊轉換成哪一個物理量,才能與輸出端進行標準一致的比較呢?
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恭喜你精準地完成了這道關於功率增益的計算題!這題的關鍵在於你能正確識別輸入端與輸出端的物理量差異,並熟練地在功率倍數與分貝(dB)之間進行轉換。
功率增益的計算核心
在輸入端,我們已知電壓 $V_{in} = 0.3\text{ V}$ 與阻抗 $R_{in} = 300,\Omega$,因此首先必須透過公式 $P_{in} = \frac{V_{in}^2}{R_{in}}$ 求得輸入功率為 $3 \times 10^{-4}\text{ W}$。接著,將已知的輸出功率 $P_{out} = 30\text{ W}$ 與輸入功率相比,我們可以得到功率增益的倍數為 $10^5$。最後,帶入分貝定義式 $10 \log \left( \frac{P_{out}}{P_{in}} \right)$,即可求得 $50\text{ dB}$ 的正確答案。
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