電壓跟隨器秘笈(五)，電壓跟隨器對(duì)于AD轉(zhuǎn)換器的作用

電壓跟隨器為重要電子器件，因此電壓跟隨器具備較強(qiáng)使用價(jià)值。為增進(jìn)大家對(duì)電壓跟隨器的理解，本文將提出一個(gè)問題：AD轉(zhuǎn)換器前為何需添加電壓跟隨器。如果你對(duì)該問題存在一定疑惑，表明你對(duì)電壓跟隨器的了解程度較低。如果你不知道答案，不妨在本文中一探究竟。

一、電壓跟隨器簡(jiǎn)介

在許多典型電路設(shè)計(jì)中，AD轉(zhuǎn)換器之前會(huì)有一個(gè)電壓跟隨器。這個(gè)跟隨器到底是不是需要?正常情況下，電壓跟隨器可以提高輸入阻抗，增加抗干擾能力，降低信號(hào)源的輸出阻抗，目的是為了不增加采樣時(shí)間，保證AD轉(zhuǎn)換精度;實(shí)際電路中這個(gè)要在了解跟隨器作用的基礎(chǔ)上，針對(duì)自己的電路特點(diǎn)而定。

電壓跟隨器一般作用是進(jìn)行電路的阻抗匹配變換，可知電壓跟隨器輸入電阻大，輸出阻抗小;在AD轉(zhuǎn)換芯片前加上電壓跟隨器即是降低前級(jí)電路的輸出阻抗(即前級(jí)內(nèi)阻)，如此前級(jí)可有效驅(qū)動(dòng)的負(fù)載能力越大，ADC即是一負(fù)載，ADC采樣的電壓更接近理想值;一般ADC輸入阻抗還是較大的，根據(jù)你的前級(jí)電路與所使用ADC靈活選用最好。

如果source內(nèi)阻比較高， 那么就必需要加這個(gè)電壓跟隨器(實(shí)質(zhì)上是阻抗變換器)， 一般AD輸入有個(gè)1nF的采樣保持電容，內(nèi)部有個(gè)很短的開關(guān)時(shí)間sample&hold，如果沒有跟隨器，短時(shí)間電容充電因?yàn)樾盘?hào)源內(nèi)阻太大， 電容兩端的電壓會(huì)慢慢上升(RC常數(shù)太大)，這樣采樣到的電壓就不是真實(shí)的電壓，比實(shí)際要低很多，使用跟隨器后， RC常數(shù)急劇變小， 這樣采樣電壓就基本=實(shí)際電壓，但是根據(jù)你實(shí)際的電路設(shè)計(jì)， 最終可能會(huì)有0.01～2V左右的誤差， 這個(gè)跟量化誤差、參考電壓精確度、信號(hào)輸入分壓網(wǎng)絡(luò)等等有關(guān)。

二、電壓跟隨器的電路特點(diǎn)

共集電路的輸入高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路中可以起到阻抗匹配的作用，能夠使得后一級(jí)的放大電路更好的工作。舉一個(gè)應(yīng)用的典型例子：電吉他的信號(hào)輸出屬于高阻，接入錄音設(shè)備或者音箱時(shí)，在音色處理電路之前加入這個(gè)電壓跟隨器，會(huì)使得阻抗匹配，音色更加完美。很多電吉他效果器的輸入部分設(shè)計(jì)都用到了這個(gè)電路。

電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度，并對(duì)前級(jí)電路呈高阻狀態(tài)，對(duì)后級(jí)電路呈低阻狀態(tài)，因而對(duì)前后級(jí)電路起到“隔離”作用。

電壓跟隨器常用作中間級(jí)，以“隔離”前后級(jí)之間的影響，此時(shí)稱之為緩沖級(jí)?；驹磉€是利用它的輸入阻抗高和輸出阻抗低之特點(diǎn)。

電壓跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低特點(diǎn)，可以極端一點(diǎn)去理解，當(dāng)輸入阻抗很高時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開路;當(dāng)輸出阻抗很低時(shí)，對(duì)后級(jí)電路就相當(dāng)于一個(gè)恒壓源，即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。一個(gè)對(duì)前級(jí)電路相當(dāng)于開路，輸出電壓又不受后級(jí)阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用，即使前、后級(jí)電路之間互不影響。

三、在AD轉(zhuǎn)換器輸入之前是否需要接一個(gè)電壓跟隨器

首先，分析跟隨器在這里的作用。電壓跟隨器在這里的作用是阻抗變換作用。

1.將輸入阻抗變得很高，這樣對(duì)于輸入信號(hào)的影響可以做到很小。

2.輸出阻抗邊個(gè)很低，AD輸入阻抗對(duì)輸入信號(hào)的影響可以做到很小。以低輸出電阻、瞬間大輸出電流、高壓擺率、快速建立時(shí)間滿足ADC內(nèi)部采樣保持電路快速準(zhǔn)確采樣的需求---好的運(yùn)放組成的跟隨器可以滿足這個(gè)要求，注意這個(gè)跟隨器不是一般的運(yùn)放，得根據(jù)ADC的質(zhì)量高低做出精確的選擇。特別需要注意的是，多數(shù)ADC內(nèi)部不具備高阻驅(qū)動(dòng)電路，也就是說他們的輸入阻抗一般都不高。

3.電平和動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整，以及電源級(jí)保護(hù)，使用跟隨器說明此電路沒有這個(gè)需求。

4.抗混疊濾波。如果跟隨器的帶寬很小，或者增加了低通濾波，都可能實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波。

同時(shí)還需要分析自己電路和被測(cè)信號(hào)做出是否用跟隨器的決定。

1.如果信號(hào)源的輸出阻抗很小，那么影響1可以忽略。

2.如果AD的輸入阻抗很大，那么影響1和影響2均可以忽略。

3.若兩個(gè)影響都可以忽略，不必采用跟隨器。

4.存在一個(gè)影響，就需要選用跟隨器。

以上便是此次小編帶來的“電壓跟隨器”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對(duì)電壓跟隨器對(duì)于AD轉(zhuǎn)換器的作用具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!