在未使用任何變壓器、電感、開關或非線性組件的情況下,一個簡單的無源RC網絡,是否能產生電壓增益?
答案是可以的。雖然它不是“免費能源”,但確實能實現,而且甚至可以使用相同值的電阻器和電容器,例如在圖1所示的梯形網絡中所展示的,當然了也可以使用不同值的組件。

圖1:無源RC電路,采用相同值的電阻器和電容器組成的梯形網絡。
當然,這個電路除了作為一種有趣的展示之外,實際應用價值有限,但它是一個非常有趣且值得動手制作與實驗的電路。
我實際制作了一個包含七級的電路(圖2),使用10kΩ電阻與0.1μF電容,并繪制了其測試結果。

圖2:使用10kΩ電阻與0.1μF電容的七級RC梯形網絡。
其波特圖(Bode plot)如圖3所示。圖中可以看到,增益維持在約0dBv附近,并呈現低通濾波器的特性,接著增益緩慢上升,在1kHz處達到1.07dBv的峰值,之后再開始下降。

圖3:無源RC電路的波特圖,顯示出低通濾波行為,并在1kHz處緩慢上升至1.07dBv的峰值。
這個結果與圖4所示的電路仿真結果非常吻合。

圖4:無源RC電路的仿真結果,與圖3的波特圖高度一致。
如果將電阻與電容的位置互換,該電路將呈現高通濾波器的特性,并在26Hz處產生更高的1.13dBv電壓增益,如圖5所示,其仿真結果則如圖6所示。

圖5:無源RC電路的波特圖,顯示高通濾波器特性。

圖6:無源RC電路的仿真結果,與圖5的波特圖高度一致。
正如有人指出,這項技術可以與射極跟隨器結合使用。由于射極跟隨器的電壓增益小于1,利用此RC網絡的特性可用來構成振蕩器。不過,這將在未來的設計實例(DI)文章中進一步說明,并且也會介紹如何使用單一無偏置JFET產生+dBv的電壓增益。
無論如何,希望有讀者會覺得這個現象有趣,并能從實驗中獲得樂趣。
責編:Ricardo
