什么是電壓跟隨器？電壓跟隨器是如何實現(xiàn)跟隨電壓的?

時間：2020-04-21 23:33:26

關(guān)鍵字：共集電極電路電壓跟隨器

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[導(dǎo)讀]電壓跟隨器是共集電極電路，信號從基極輸入，射極輸出，故又稱射極輸出器?；鶚O電壓與集電極電壓相位相同，即輸入電壓與輸出電壓同相。這一電路的主要特點是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1，所以叫做電壓跟隨器。

電壓跟隨器是共集電極電路，信號從基極輸入，射極輸出，故又稱射極輸出器?；鶚O電壓與集電極電壓相位相同，即輸入電壓與輸出電壓同相。這一電路的主要特點是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1，所以叫做電壓跟隨器。

電壓跟隨器主要用途在哪里

1、緩沖、隔離

在一定程度上可以避免由于輸出阻抗較高，而下一級輸入阻抗較小時產(chǎn)生的信號損耗，起到承上啟下的作用。因為，電壓放大器的輸入阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中。在這個時候，就需要電壓跟隨器進行緩沖。起到承上啟下的作用。電壓跟隨器還可以提高輸入阻抗，可以大幅度減小輸入電容的大小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供保證。

運放，是運算放大器的簡稱。運算放大器是用模擬電子器件(如晶體管，場效應(yīng)管，二極管等)構(gòu)成的模擬集成電路，它的特點是有很高的放大倍數(shù)和抗干擾能力，因此可以被設(shè)計成各種用途的派生電路，如電壓比較器、窗口電路、波形發(fā)生電路等等，其中也有電壓跟隨器。

典型線路如圖所示：

在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級(buffer)及隔離級。因為，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中。在這個時候，就需要電壓跟隨器進行緩沖。起到承上啟下的作用。電壓跟隨器還可以提高輸入阻抗，可以大幅度減小輸入電容的大小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供保證。

電壓跟隨器的另外一個作用就是隔離，在HI-FI電路中，關(guān)于負反饋的爭議已經(jīng)很久了，其實，如果真的沒有負反饋的作用，絕大多數(shù)的放大電路是不能很好地工作的。但是引入了大環(huán)路負反饋電路，揚聲器的反電動勢就會通過反饋電路與輸入信號疊加，造成音質(zhì)模糊、清晰度下降。所以，有一部分功放的末級采用了無大環(huán)路負反饋的電路，試圖通過斷開負反饋回路來消除大環(huán)路負反饋的帶來的弊端。但是，由于放大器的末級的工作電流變化很大，其失真度很難保證。

2、阻抗匹配、提高帶載能力

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(阻抗從字面上看就與電阻不一樣，其中只有一個阻字是相同的，而另一個抗字呢?簡單地說，阻抗就是電阻加電抗，所以才叫阻抗;周延一點地說，阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電的世界中，物體對電流阻礙的作用叫做電阻，世界上所有的物質(zhì)都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻小的物質(zhì)稱作良導(dǎo)體，電阻很大的物質(zhì)稱作非導(dǎo)體，而最近在高科技領(lǐng)域中稱的超導(dǎo)體，則是一種電阻值幾近于零的東西。但是在交流電的領(lǐng)域中則除了電阻會阻礙電流以外，電容及電感也會阻礙電流的流動，這種作用就稱之為電抗，意即抵抗電流的作用。

電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗，簡稱容抗及感抗。它們的計量單位與電阻一樣是歐姆，而其值的大小則和交流電的頻率有關(guān)系，頻率愈高則容抗愈小感抗愈大，頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題，具有向量上的關(guān)系式，因此才會說：阻抗是電阻與電抗在向量上的和)的作用，能夠使得后一級的放大電路更好的工作。舉一個應(yīng)用的典型例子：電吉他的信號輸出屬于高阻，接入錄音設(shè)備或者音箱時，在音色處理電路之前加入這個電壓跟隨器，會使得阻抗匹配，音色更加完美。

運放電路分析

下圖是一個比較典型的運放電路，我們分析一下這個電路。這里用到虛短和虛斷的知識，不知道的翻翻模電的書補補。

由于虛短，運放器輸入的正負端之間的電壓相等(2,3之間相當(dāng)于短路)，由于虛斷，運放器輸入的正負端沒有電流進入(相當(dāng)于斷路)。所以2端的電流相當(dāng)于輸入電壓Ui，而通過R6的電流等于通過R7的電流，所以可以得到如下公式：

I(通過R6和R7)=(Uo-Ui)/R7 = Ui/R6

解方程得Uo=Ui*(1+R7/R6),也就是Uo對Ui有一個(1+R7/R6)的比例運算。

至于R5的值得選取，一般取R6和R7并聯(lián)得到的值。(原因涉及到運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu))

跟隨器的實現(xiàn)

由上面的公式Uo=Ui*(1+R7/R6)，我們可以思考一下，當(dāng)R7為0，R6為無窮大的時候，會產(chǎn)生什么事情呢?

效果如下圖：R7為零，相當(dāng)于短路，R6為無窮大相當(dāng)于短路。

由公式Uo=Ui*(1+R7/R6)=Ui*(1+0)=Ui。

由此可知，輸入與輸出電壓相等，實現(xiàn)了跟隨器的電路。這樣的電路使該電路的輸入阻抗為無窮大，好處請自行百度。

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