电压跟随器的原理，一文详解电压跟随器

很多朋友对电压跟随器的原理，一文详解电压跟随器不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

电压跟随器主要包括以下几个方面：什么是电压跟随器？电压跟随器原理图电压跟随器的作用是什么？电压跟随器计算方法电压跟随器例子电压跟随器比较容易理解，总结了电压跟随器的优点。对了，我之前讲过同相运算放大器和反相运算放大器。一、什么是电压跟随器？

电压跟随器(也称为单位增益放大器、缓冲放大器和隔离放大器)是一种运算放大器电路，电压增益为1。这意味着运算放大器根本不会放大信号。

之所以称为电压跟随器，是因为输出电压直接跟随输入电压，即输出电压与输入电压相同。因此，例如，如果10V作为输入进入运算放大器，则10V作为输出输出。电压跟随器起缓冲作用，不为信号提供放大或衰减作用，如下图所示：电压跟随器原理图二、电压跟随器原理图基于欧姆定律(如下图所示):欧姆定律公式。

因此，可以说当电阻增加时，从电源汲取的电流将减少。因此，我们得出结论，如果将电流馈入高阻抗负载，功率不会受到影响。为了理解电压跟随器的原理，可以使用下面的例子。首先，考虑一个由电源供电的低阻抗负载电路，如下图所示。这里由于欧姆定律解释的低阻负载，负载会消耗大量电流。因此，从电源获得大量电力。这导致电源中的高干扰。

低阻抗负载电路接下来，考虑给电压跟随器相同的功率。由于其非常高的输入阻抗，该电路仅消耗非常少量的电流。由于缺少反馈电阻，电路的输出将与输入相同。电压跟随器示意图三、电压跟随器的计算方法

在电路中，电压被共享或分配给相连元件的阻抗或电阻。当连接运算放大器时，由于高阻抗，大部分电压会下降。因此，在分压电路中使用电压跟随器将为负载提供足够的电压。下图显示了带有电压跟随器的分压器电路。电压跟随器的分压电路

分压器位于两个10k电阻和运算放大器之间。运算放大器将提供数百m的输入电阻。现在可以假设是100m，那么等效并联电阻就是10 k || 100 k。等效并联电阻所以，我们得到10K | | 10K。由两个相似电阻器组成的分压器将提供电源电压的一半，这可以通过使用如下分压器公式来证明：分压器公式

因此，顶部的10k电阻上会产生5V压降，底部的10k电阻和100负载电阻会产生5V压降(因为10k| | 100，所以并联电阻上会产生相同的压降)。由此可以看出，运算放大器是如何作为缓冲器为所接负载提供所需电压的。在没有电压跟随器的同一个电路中，电路不会工作。这是因为负载两端的电压不足。

主要在电路中实现电压跟随器有两个原因。一个用于隔离，另一个用于缓冲电气或电子电路的输出电压，以获得连接负载所需的电压。四、电压跟随器的作用是什么？可能有人会问，电压跟随器的目的是什么？既然它输出的信号和输入的信号一样，那么它在电路中有什么用呢？运算放大器电路是一种输入阻抗非常高的电路，这就是使用电压跟随器的原因。

下面将总结电压跟随器的功能。电压跟随器消耗很少的电流。当电路具有非常高的输入阻抗时，电路消耗的电流非常小。根据欧姆定律，电流I=v/r。因此，电阻越大，从电源汲取的电流越少。因此，当电流馈入高阻抗负载时，电路的功率不会受到影响。看下面两张电路图。以下电路是电源向低阻抗负载供电的电路。

电源向低阻抗负载供电的电路在上述电路中，由于负载为低阻抗，负载需要并消耗大量电流。根据欧姆定律，电流I=v/r .如果负载的电阻很低，就会消耗大量的电流。这导致从电源汲取大量功率，并因此导致高干扰和使用电源向负载供电。现在让我们看看下面的电路，连接到运算放大器电压跟随器：

电压跟随器上方的电路现在从上方的电源汲取非常少的电流。因为运算放大器具有如此高的阻抗，所以它消耗的电流非常小。此外，因为没有反馈电阻器的运算放大器提供相同的输出，所以电路的输出信号与馈送信号相同。这也是使用电压跟随器的原因之一，电压跟随器消耗的电流很小，不干扰原电路，提供的电压信号与输出相同。

电压跟随器充当隔离缓冲器并隔离电路，使得电路的电源很少受到干扰。2、电压跟随器在分压电路中非常重要。每个电路中的电压可以与相关部件电路中的电阻和阻抗共享。一旦连接了运算放大器，由于巨大的阻抗，主电压分量将落在它上面。因此，如果我们在分压器电路中使用电压跟随器，则允许向给定负载施加足够的电压。

如果电压跟随器是放大器而不放大，那么它的用途是什么？

2.1 电压跟随器

电压跟随器(下图)有助于将电压电平从一个电路切换和维持到另一个电路。它保留电压源的信号。这就是为什么它有时被称为缓冲或分离放大器。

电压跟随器的增益为1，因此输出电压(理论上)等于输入电压2.2 电压跟随器

运算放大器具有非常高的输入阻抗，这意味着输入不会吸入大量电流(理想情况下，没有)。运算放大器的输出阻抗也非常低，在分压器中，这是有益的一种应用。阻抗负载(Ro) 可能在分压器中变化很大(如下图所示)。由于欧姆定律(V=IR)，如果Ro 变化，它将影响VOUT。

下图可以使用分压器电路从一个逻辑电平(例如5V)切换到另一个逻辑电平。

分压器，但随着Ro 的变化，VOUT 因欧姆定律而变化

如果上图中的Ro 不同，那么如果你无法通过在分压器的VOUT 和Ro 之间添加一个高阻抗电压跟随器来分离分压器的VOUT，则VOUT 也会有类似的不同，2.3 电压跟随器

如下图所示，负载阻抗(Ro) 是隔离的通过向分压器电路添加电压跟随器，使VOUT 取决于R1 和R2(见下图)，而不是Ro。

当分压器电路添加到电压跟随器(缓冲放大器)时，可以实现更清晰的转换(下图)。为了执行相同的缓冲转换，实现逻辑电平转换或转换的另一种方法是使用称为电平转换器的IC。高运算放大器阻抗允许电压跟随器电路避免负载(Ro) 影响输出电压。

使用电压跟随器(单位增益放大器)使VOUT 保持稳定的分压器

电压跟随器或电压缓冲器提供了一种在不影响电流的情况下将电压源信号从一个阻抗电平移动到另一个阻抗电平的方法，无论是否使用分压器电路。

电压跟随器也用于其他电路以平衡阻抗。

2.4 分压中的电压跟随器

分压器安装在以下电路中的两个电阻和运算放大器的中间(如下图)。

10 K -2 是电路中使用的电阻。100 M 将是运算放大器给出的输入电阻。所以并联电阻可以与10 K || 成正比100 K 。因此可以将相等的并联电阻量化为：

=10 X 100/10 + 100=大约10 K在分压器电路中包含两个等效电阻，将提供电源内部电压的一半。使用下面给出的分压器公式，它可以由下式生成：

Vout=Vin X R2/R1+R2

10X10/10 + 10=5V

上述电压将在顶部的10K 电阻以及底部的10K 电阻和100 负载电阻上的电压将降低。因此，我们知道要从负载中获得适当的电压，运算放大器充当缓冲器。

由于负载供电不足，下图电路除电压跟随器外无法正常工作。在大多数情况下，这可能出于两个原因而专门应用，例如隔离和缓冲电路的输出电压目的，以便针对附加负载实现优选电压。

分压器中的电压跟随器3、电压跟随器稳定性

通常，这些用于生成与输入信号等效的输出信号。但是电路中可能会出现一个严重的问题，即稳定性.

负反馈放大器内的振荡可以连接到相移以将反馈从负变为正。

在大多数情况下，可以停止振荡以选择单位增益稳定的运算放大器。在内部，只要器件用于电压跟随器的配置，这些运算放大器就会得到补偿，以产生稳定运行的频率响应。

五、电压跟随器示例

这里一个齐纳二极管提供一个参考电压，例如9 V。该参考电压电路提供的电流很小。电压跟随器输出相同的参考电压，但有足够的电流为电机供电。如果电机负载增加，电压跟随器会保持相同的输出电压，但允许更多电流流入电机，稳压电源就是这样工作的。

齐纳二极管需要有大约5 或10 mA 的击穿电流流过它。这可确保正确建立齐纳电压。

电机两端的二极管通过在电源突然关闭时允许电机电流缓慢消失来防止反电动势对电压跟随器造成损坏。

六、电压跟随器通俗易懂总结

电压跟随器是一个单位增益、同相缓冲器，只需要一个运算放大器(和一个去耦电容)。

电压跟随器具有高输入阻抗和低输出阻抗——这是它们缓冲作用的本质，它们增强信号，从而允许高阻抗源驱动低阻抗负载。

电压跟随器配置中使用的运算放大器必须指定为“单位增益稳定”。

通过将外部晶体管集成到电压跟随器配置中，可以创建高电流单位增益驱动器。

电压增益=1，Vout/Vin=1。

输出电压=输入电压

输入电阻等于运算放大器的输入电阻。(接近无穷大)

输出电阻低(接近于零)。实际上，输出电阻取决于运算放大器，接近200 的值很常见，大功率模块具有低得多的输出电阻。

七、电压跟随器的优点

提供了功率和电流的增益

电路的输出阻抗较小，使用输出

该运算放大器使用来自i/p 的零电流。

避免了加载效应。

不会增强或减弱输入信号的幅度

高频噪声无法滤除

具有较小的输出阻抗

具有高输入阻抗

单位传输增益

审核汤梓红

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