运放做跟随器电路时的注意事项

运放做跟随器，可能都觉得是非常简单的应用，但工作几年来，也有见过没有合乎预期工作的跟随器电路(如输入0.5~2.5V，输出却为0.7~2.5V;后面会详细解释原因)。所以本文将总结运放做跟随器电路时的三点注意事项，以供参考。

首先说下跟随器的特点吧，这样也就知道什么时候需要用到它了。跟随器可以认为输入阻抗无穷大，输出阻抗为零;假设运放是理想的，不过一般情况下这么假设是没有问题的。所以，当我们有一个电压型的传感器(如电化学传感器，它的模型如图1)，如果我们希望更精确的采集出传感器的电压值，那么就可以用跟随器了(无需放大的话，否则需要同向放大)，因为像前面说的，跟随器的输入阻抗非常大，所以不会造成分压，就能减小信号采集时的误差了。下面开始讨论运放做跟随器时的三个注意事项。

图1

第一核对运放是否是单位增益稳定的运放。这个跟运放的稳定性稳定性有关系。跟直觉相反，运放增益越低，就越有可能不稳定的;增益带宽积固定，那么增益越小带宽越大。所以我们用运放做跟随器时需要格外注意它在单位增益时是否是稳定的，即0dB增益时，相位裕量是否大于45°——这是稳定性判据，它背后有很复杂的推导过程，不用纠结的，只要记得稳定性判据一般就够用了。

因为很多运放的datasheet里，以unitygain关键词去全文搜索不一定能搜到，但这也不能说明这个运放不能做跟随器的;比如OP07和AD8065，OP07的典型应用里确实有跟随器应用，所以可以这么用。而AD8065的application里是可以看到buffer的，所以这两个都可以用作跟随器。

那么如何能够简单判断运放是否可用作跟随器呢?直接去找它的开环响应曲线就可以了，看看0dB时它的相位裕量是否大于45°。图2是AD8065的datasheet，可看到，0dB时候，它的相位裕量在60°，所以它可以用作跟随器。

图2

第二核对它的共模输入范围是否大于信号的输入范围，否则就会出现本文开头提到的那个问题，即输入0.5~2.5V，输出却为0.7~2.5V，就是因为没有考虑运放的共模输入范围。以LT6011为例，在单电源供电即Vs=5V，0V时，它的共模输入范围Vcm为0.7V~4V;图3、4。所以，如果在Vs=5V，0V供电时，它的最低输入信号不能够小于0.7V的。

共模输入限制跟三极管或者mos管的特性有关系，见图5、6、7

图3

图4

图5

图6

图7

我们还可以用仿真确认下运放的共模输入范围的，见图8。所以可以看到OPA188是用作跟随器时，输出信号范围和输出信号范围是一样的，正常。

图8

第三，运放做跟随器时，确认下是否需要在Vin+和Vout间串联个电阻。图9所示的是运放LT6011内部结构，它的输入端是有ESD二极管，这个ESD二极管是有电流限制的，超过它二极管就会损坏，一般是10mA;如图10。所以运放的规格书绝对额定最大值部分会看到输入最大电流是±10mA;如图11。

图9

图10

图11

为什么运放输入端有ESD二极管时，需要在Vin-和Vout之间串联电阻呢?最近ADI杨建国模拟课中讲的非常详细的，我这里就直接引用吧，因为不能说的比他更好呢。见图12

图12

补充：

除了输入端有ESD二极管的运放外，电流反馈型运放也要加反馈电阻的，按照datasheet来。更多的关于加不加反馈电阻的内容，可以去找杨建国的资料。