电压跟随器的原理及电路

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1、电压跟随器的原理及电路电压跟随器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，是最常用的阻抗 变换和匹配电路。电压跟随器常用作电路的输入缓冲级和输出缓冲 级，如图9-28所示。作为整个电路的高阻抗输入级，可以减轻对信 号源的影响。作为整个电路的低阻抗输出级，可以提高带负载的能力。 电压跟随器一般由晶体管或集成运算放大器构成。图9么咆住跟隧腭的射mihT I J 主电昭3丨电耳：朶圍卅X电子两晶体管射极跟随器晶体管构成的电压跟随器的典型电路如图9-29所示。R1为基极偏 置电阻，R2为发射极电阻，Cl、C2分别为输入、PCF8583T输出耦 合电容。由于电路的输出电压Uo从晶体管VT的发射极引出，并且 输

2、出电压Uo与输入电压配相位相同、幅度也大致相同，所以晶体管 电压跟随器又叫做射极跟随器。科 fi2-射极跟随器对交流而言，电源相当于短路，晶体管VT的集电极是接地的，因此这是一个共集电极电路。图9-30为其交流等效电路。射极跟随器具有输入阻抗很高、输出阻抗很低的显著特点，如图9-31所示。输入阻抗Ri是指从电路输入端看进去的阻抗，等于输入电压Ui 与输入电流Ib之比，即Ri=Ui/Ib。射极跟随器实质上是一个电压反 馈系数F=l的串联电压负反馈放大器，输出电压Uo全部作为负反馈 电压up反馈到输入回路，抵消了绝大部分输入电压Ui,所以Ib很 小。根据Ri=Ui/Ib可知，射极跟随器的输入阻抗R

3、i是很高的，可达 几百干欧。输出阻抗Ro是指从电路输出端看进去的阻抗。需要注意的是，输 出阻抗Ro并不等于发射极电阻Re，它等于由于负载变化引起的输出 电压变化量AUo与输出电流变化量Alo之比，即Ro=Uo/Io。这 个特性也是由于电路的强负反馈作用。当负载变化引起输出电压Uo 下降时，输入电压配被负反馈抵消的部分也随之减少，使得Uo回升， 最终保持Uo基本不变。当负载变化引起输出电压Uo上升时，负反 馈电压也随之增大，同样使得Uo保持基本不变。这就意味着射极跟 随器的输出阻抗Ro是很小的，一般仅为几十欧。(2)集成运放电压跟随器 由于集成运放具有极高的开环增益，所以集成运放电压跟随器的 性

4、能非常接近理想状态，并且无外围元件，无须调整，这是晶体管电 压跟随器(射级跟随器)所无法比拟的。集成运放电压跟随器得到了 越来越广泛的应用。集成运放电压跟随器电路如图9-32所示。它实际上就是Rf=0，R 1=，反馈系数F=l时的同相输入放大器。由于集成运放本身的高增 益特性，用集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗，几乎不从信号源汲取电流，同时具有极低的输出阻抗，向负裁输出电流时几 乎不在内部引起电压降，可视为电压源。（3）电压跟随器的等效电路若在同相放大器中的置Rl=*和R2=0,就是成为单位增益放大器，或电压跟随器 如图1.8 （a）所示。值得注意的是，这个电路有运算放大器和将输出完

5、全反馈 到输入的一根导线所组成。这种闭环参数是：i?o = 0等效电路如图（b）所示，作为一个电压放大器，这个跟随器并没有尽职，因为 它的增益仅仅为1。然而，它的特长是起到一个阻抗变换的作用。因为从它的输 入看进去，它是一个开路；而从它的输出端看进去是短路，源值为VO=Vi。图1* 8电压跟随器及其理想等效电路为了领会这个特点，现在考虑一个源，其电压为Vs,要将其跨接在某一个负载 RL 上。如果这个源始理想的，那么要做的就是用一根导线将两者连接起来。然 而，就是这个源有非零输出电阻Rs,如下图（a）所示，那么Rs和RL将构成电 压分压器，VL的幅度一定会小于Vs的幅度，这是由于在Rs上的压降关

6、系。现 在用一个电压跟随器来替换这跟导线如图（b）所示，因为这个跟随器有Ri=-， 在输入端部存在加载，所以VI=VS。再者，因为跟随器有Ro=0，从输出端口也不 存在加载，所以VL=VI=VS,这表明现在RL接受了全部原电源电压而且无任何损 失。因此，这个电压跟随器的作用就是在源和负载之间起到一个缓冲作用。v5VL(b)还能观察到，现在源没有输送出任何电流，所以也不存在功率损耗，而在上 图（a）电路中却存在。由RL所吸收的电流和功率现在是由运算放大器提供的， 而则个还是从运算放大器的电源取得的，不过在图中并没有明确表示出来。因此， 除了将UL完全恢复到VS值之外，跟随器还免除了 Vs提供任何功率。