什么是电压跟随器?电压跟随器的原理是什么?电压跟随器主要用途在哪里?
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是一个典型的模拟电子线路,它与射极输出器的功能类似(输出信号不反相),实质上是一个输入阻抗很高,又有一定的输出阻抗,而且放大增益可认为是“1”的电压信号放大器线路,但不同之处在于它是同相比例运放放大器,而且不是以分立元件为主而是以集成元件为主的线路了。由于同相比例运放电路的电压放大倍数Af=1+(Rf / R1),而电压跟随器的Rf=0,此时电压跟随器的电压放大倍数就是“1”了。电压跟随器由线性放大器IC(OPA606、LM324等是常用的)、电源端屏蔽电容器等组成具体线路。由于引入深度电压串联负反馈,电压跟随器具有输出阻抗很小,输入阻抗极大,负载效应微弱的优点;同时深度负反馈引入时输入电压与反馈电压基本相等,放大倍数为“1”而这与运放内部参数无关,因而工作精度较高且较为稳定。它无放大作用,只用来做阻抗转换或信号隔离,常在工控和仪表自动化等领域的电子线路中用做缓冲放大器、隔离和阻抗匹配用,其典型线路如下:
1:电压跟随器是共集电极电路,信号从基极输入,射极输出,故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同,即输入电压与输出电压同相。主要特点是:高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1,所以叫做电压跟随器。
2:电压跟随作用:简单说,电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。电压跟随器常用作中间级,以“隔离”前后级之间的影响,此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。
电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点,当输入阻抗很高时,就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时,对后级电路就相当于一个恒压源,即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路,输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用,即使前、后级电路之间互不影响。
3:用途:一般用于多级放大电路的输入级、输出级,也可连接两电路,起缓冲作用。
温度计电压跟随器原理图
什么是电压跟随器:电压跟随器,顾名思义,就是输出电压与输入电压是相同的,即电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。
电压跟随器的原理:电压跟随器电路如图所示。根据虚短和虚断的概念,可得:Uo=Ui,上式说明输出电压Uo与输入电压Ui大小相等,相位相同,故称之为电压跟随器,电压跟随器是一个深度电压串联负反馈电路,因此它既有运算精度高,输入电阻大,输出电阻小的特点,它能将输入信号真实的传递给负载而向信号源索取的电流极小,在电路中常用作缓冲级。
电压跟随器就是一种单位增益的电压串联负反馈放大器。也就是输出电压与输入电压是相同的,电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。从晶体管的连接方法而言,它就是一个单位增益的共集电极放大器;从集成运算放大器的链接而言,它是一个增益接近1的同相放大器。
由于电压跟随器是一个单位增益的电压串联负反馈放大器,因此,其具备输入阻抗高、输出阻抗低的特点,基于这个特点,电压跟随器能起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。
电压跟随器主要用途:一般用于多级放大电路的输入级、输出级;也常用作中间级,以“隔离”前后级之间的影响,此时称之为缓冲级,起缓冲作用。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。
举一个应用的例子,就是电吉他的信号输出属于高阻,接入录音设备或者音箱时,在音色处理电路之前是必定要加一个电压跟随器的,加入这个电压跟随器后,会使得阻抗匹配,音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。还有就是扩音机,其输入级一般都采用电压跟随器,因为扩音机的输入信号多半是录音磁头、电唱头和收音机检波级输出的微弱信号,要求扩音机输入级的输入电阻很高,输入级采用电压跟随器就可以达到这个要求。
还有就是仪表电路中,有时候对传感器施加的激励电压、后处理A/D的基准电压用和信号放大在同一个基片上的多运算放大器构成的电压跟随器提供,这样可以使信号放大器的温度漂移与基准电压和激励电压的温度漂移相等,从而消除温度漂移对处理结果的影响。
什么是电压跟随器?电压跟随器的原理是什么?
电压跟随器是输出电压与输入电压是相同的,就是说,电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。 电压跟随器的显著特点就是,输入阻抗高,而输出阻抗低,一般来说,输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。输出阻抗低,通常可以到几欧姆,甚至更低。
在电路中,电压跟随器一般做缓冲级(buffer)及隔离级。因为,电压放大器的输出阻抗一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输入阻抗比较小,那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候,就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是,提高了输入阻抗,这样,输入电容的容量可以大幅度减小,为应用高品质的电容提供了前提保证。 电压跟随器的另外一个作用就是隔离,在HI-FI电路中,关于负反馈的争议已经很久了,其实,如果真的没有负反馈的作用,相信绝大多数的放大电路是不能很好的工作的。但是由于引入了大环路负反馈电路,扬声器的反电动势就会通过反馈电路,与输入信号叠加。造成音质模糊,清晰度下降,所以,有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路,试图通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端。但是,由于放大器的末级的工作电流变化很大,其失真度很难保证。 在这里,电压跟随器的作用正好达到应用,把电路置于前级和功放之间,可以切断扬声器的反电动势对前级的干扰作用,使音质的清晰度得到大幅度提高。
电压跟随器主要用途在哪里?
共集电路的输入高阻抗,输出低阻抗的特性,使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用,能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子:电吉他的信号输出属于高阻,接入录音设备或者音箱时,在音色处理电路之前加入这个电压跟随器,会使得阻抗匹配,音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。 电压隔离器输出电压近似输入电压幅度,并对前级电路呈高阻状态,对后级电路呈低阻状态,因而对前后级电路起到“隔离”作用。 电压跟随器常用作中间级,以“隔离”前后级之间的影响,此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。 电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点,可以极端一点去理解,当输入阻抗很高时,就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时,对后级电路就相当于一个恒压源,即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路,输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用,即使前、后级电路之间互不影响。
电压跟随器就是输出电压与输入电压是相同的,就是说,电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。
电压跟随器主要用于缓冲、隔离、提高带载能力的作用;共集电路的输入高阻抗,输出低阻抗的特性,使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用,能够使得后一级的放大电路更好的工作。电压跟随器常用作中间级以“隔离”前后级之间的影响,此时称之为缓冲级。
电压跟随器主要用途:一般用于多级放大电路的输入级、输出级,也可连接两电路,起缓冲作用。
如下图所示:
下图主要用于宽带电路采用全负反馈,并接入频率补偿电路。小信号3DB带宽频率为130MHZ(同负载阻抗有关)。如果负载电容很大,则必须在输入端串接电阻Ra。
电压跟随器在提高带载能力中的应用电路图:
电压跟随器是电压串联负反馈放大器的一种特例,由于放大电路的负反馈电阻变成零,造成整个放大电路的增益变为1或近似为1,因此整个放大电路没有放大作用,即放大电路的输出电压与输入电压是一样的,如同电压跟随一样,因此叫做电压更随器。
这种放大倍数为1的电压串联负反馈对于放大器输入端的信号本身不起什么作用,但是对于整个仪表的电路起到一个承上启下的连接作用,因为电压放大器的输出阻抗一般较高,而后级的放大部分需要的输入阻抗要求小,如果两者直接耦合必会造成阻抗不匹配,其信号有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。而电压跟随器的特点就是输入阻抗高输出阻抗低,因此正好可以利用电压跟随器的这个特点对整个电路进行缓冲,同时提高了输入阻抗。同时其还具有隔离的作用,使电压跟随器的前后电路通过阻抗实现隔离的作用,减少前后级的关联作用。电压跟随器的输入阻抗高,输出阻抗低的特点可以减少后续电路对前级电路功耗的要求,因为电压跟随器本身就是一个放大电路,其本身的电源能够提供足够的功率够后续电路使用,大大提高了电路的带负载能力。