什么是电压跟随器？它有什么作用？

什么是电压跟随器？

电压跟随器是一种输入输出电压相同的放大电路。这个电路的输入阻抗高，输出阻抗低，且电压增益为1。这意味着电压跟随器对输入电压信号的影响很小，输出电压与输入电压相等，输出电流可以比较大。电压跟随器充当缓冲器，不对信号提供放大或衰减。

下图为使用运放搭建的电压跟随器：

 

电压跟随器的特点

①提供了功率和电流的增益

②高输入阻抗和低输出阻抗

③不会增强或减弱输入信号的幅度

④避免了加载效应

⑤高频噪声无法滤除

⑥单位传输增益

 

电压跟随器的应用

电压跟随器如其命名一样，主要应用于将一个输出阻抗很高的电压信号转换成输出阻抗低的电压源。

 

当我们要采集一个电压信号时，由于信号源的输出阻抗一般较高，例如我们想要得到一个2.5V的电压为一个10Ω负载供电，当我们只有一个5V电源时，我们就能通过电阻分压的方式，使用两10KΩ的电阻串联，得到一个2.5V的电压，通过电压跟随器为10Ω负载供电。

 

由于电压跟随的输入阻抗很高，跟随器的电压将一直保持2.5V。如果没有这个电压跟随器，我们想要给10Ω负载提供一个2.5V电压，就只有再使用一个10Ω的分压电阻，将消耗一半的功率在分压电阻上。当负载电阻改变后又需要改变分压电阻的阻值。

 

然而使用电压跟随器后，我们只需要保证运算放大器的输入电压不会发生变化，那么跟随放大器的输出电压将一直保持在2.5V，负载的变化不会对电源产生较大的影响。

 

为什么要使用电压跟随器？

①电压跟随器能减小电流消耗

前面我们也提到，跟随放大器的输入阻抗很大，那么它有什么作用呢？我们还是按照使用两个10KΩ电阻，分压得到2.5V来看，因为是使用的电阻分压，那么分出来的这个电压就与阻值有很大关系。我们假设跟随放大器的输入端输入电阻为100MΩ，那么10KΩ与100MΩ的等效并联电阻将趋近于10K。此时电压将稳定到2.5V。

那么如果我们不使用电压跟随器，假定我们使用ADC采集这个电压，由于ADC的采集特性，在ADC采集过程中需要不断对通道上的输入电容充电，虽然这个电容的容量不大，但是由于电容快速汲取电流，将导致两个10K电阻上的电流不平衡，电压就不能保持在2.5V。

 

②电压跟随器能减小输出阻抗

电压跟随器具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。对于一些负载阻抗较小的电路，往往需要较大的瞬时电流和持续电流，电压跟随器能够为这些电路提供较大的电流，且不会影响到输入电路。

 

③电压跟随器还起到隔离作用

输入阻抗很大时，电压跟随器通过高阻抗断开电源电路，相当于和前级电路断路；电压跟随器输出阻抗很低，相当于和后级电路短路。后级电路的输入电压值等于电压跟随器输出端的电压值。电压跟随器起到隔离作用，保护后级电路。