运放电压跟随器的作用
运放电压跟随器,也被称为电压缓冲器或单位增益放大器,是一种使用运算放大器(Op-Amp)实现的电路。其主要作用体现在以下几个方面:
- 提供高输入阻抗和低输出阻抗的电压缓冲功能 :
- 高输入阻抗 :电压跟随器的输入阻抗非常高,通常在几百千欧姆到几兆欧姆之间。这使得它能够接收来自高阻抗信号源的信号,而不会引起信号衰减,从而有效地隔离了输入电路和信号源。
- 低输出阻抗 :电压跟随器的输出阻抗非常低,通常在几十欧姆到几百欧姆之间。这种低输出阻抗特性使得它能够驱动较大的负载,并保证信号能够顺畅地传输到负载电路中,减少信号损失和干扰。
- 保持信号的纯净和稳定 :
- 电压跟随器通过其高输入阻抗和低输出阻抗的特性,消除了信号源的输出阻抗对信号的影响,降低了信号的失真和噪声,从而提高了信号的稳定性和纯净度。
- 实现阻抗匹配 :
- 在需要阻抗匹配的场合,电压跟随器可以用于调整电路的输入和输出阻抗,使得信号在传输过程中能够保持最佳的匹配状态,减少信号的反射和损耗。
- 作为隔离元件 :
- 在需要隔离前后级电路的场合,电压跟随器可以作为隔离元件使用,防止前后级电路之间的相互影响,提高电路的整体性能。
- 信号放大(尽管增益接近1) :
- 尽管电压跟随器的增益接近1(理想情况下为1),但它仍然具有放大输入信号的能力。通过提供低输出阻抗,电压跟随器能够驱动负载并提供所需的电流,从而在一定程度上增强了信号的驱动能力。
电压跟随器的反馈加一个电阻会怎样
在运放电压跟随器中,反馈电阻的添加通常是为了实现特定的电路功能或性能优化。反馈可以是电压反馈或电流反馈,而电压反馈是通过在运放的输出端和输入端之间连接一个电阻来实现的。以下是添加反馈电阻可能带来的影响:
- 改变电路的增益 :
- 在理想情况下,电压跟随器的增益为1。然而,通过添加反馈电阻,可以稍微改变电路的增益。增益的变化取决于反馈电阻与输入电阻的比值。但需要注意的是,这种增益变化通常很小,因为电压跟随器的设计初衷就是保持增益接近1。
- 提高电路的稳定性 :
- 反馈电阻的主要作用之一是稳定电路的工作状态。通过引入适当的反馈,可以减小电路的非线性失真和噪声,提高电路的稳定性和线性度。
- 影响电路的带宽和相位特性 :
- 反馈电阻的值还会影响电路的带宽和相位特性。通过调整反馈电阻的值,可以改变电路的带宽和相位响应,以适应不同的应用需求。但需要注意的是,过大的反馈电阻可能会导致电路不稳定,而过小的反馈电阻则可能降低电路的增益。
- 优化电路性能 :
- 在设计运放电压跟随器时,选择合适的反馈电阻值可以优化电路的性能。这包括提高电路的增益稳定性、降低噪声和失真、以及改善电路的带宽和相位特性等。
信号源内阻较大时,添加阻值与信号源内阻相同的反馈电阻,可以减少输出失调电压,提高精度。
R2的作用是为了防止输出意外接地,导致OP损坏,R3起限流作用,再加上嵌位二极管效果更好。
两种电压跟随器的理想闭环增益都等于一。
在电压跟随器中,共模抑制比的影响将加强。此外,同相端到信号源之间不接电阻对减小定态误差是有利的。
电压跟随器本来就是同相运算放大器,同相运算放大器的共同特点之一是同相端和反相端加有共模电压。
一旦这个共模电压超过所允许的共模输入电压范围,假如,反相端信号过大,则会导致输入级晶体管饱和,反相端信号直接加到运放的第二级,使得该反相端的输入性质发生改变,成为同相输入,即负反馈变成了正反馈,输出信号通过反馈回路导致输入级晶体管进一步饱和。这样的结果,放大器当然不在正常工作状态了。既使撤销输入信号,也不会立即恢复到正常状态。这种现象,称作堵塞。
当发生堵塞现象时,若反馈回路电阻又不够大,反馈回路的电流有可能烧毁输入级的晶体管,甚至危害第二级。
为了避免发生堵塞现象,除了选用共模输入电压范围大的运放以外,常常在放大器的输入端加箝位电路,用以保证输入端共模电压不超出运放允许的范围。
综上所述,电压跟随器中的反馈电阻在电路设计中起着至关重要的作用。它不仅影响电路的增益和稳定性,还影响电路的带宽和相位特性。因此,在设计电压跟随器时,需要根据具体的应用需求选择合适的反馈电阻值,以确保电路的性能达到最佳状态。