什么是電壓跟隨器？

電壓跟隨器是一種輸入輸出電壓相同的放大電路。這個(gè)電路的輸入阻抗高，輸出阻抗低，且電壓增益為1。這意味著電壓跟隨器對(duì)輸入電壓信號(hào)的影響很小，輸出電壓與輸入電壓相等，輸出電流可以比較大。電壓跟隨器充當(dāng)緩沖器，不對(duì)信號(hào)提供放大或衰減。

下圖為使用運(yùn)放搭建的電壓跟隨器：

電壓跟隨器的特點(diǎn)

①提供了功率和電流的增益

②高輸入阻抗和低輸出阻抗

③不會(huì)增強(qiáng)或減弱輸入信號(hào)的幅度

④避免了加載效應(yīng)

⑤高頻噪聲無法濾除

⑥單位傳輸增益

電壓跟隨器的應(yīng)用

電壓跟隨器如其命名一樣，主要應(yīng)用于將一個(gè)輸出阻抗很高的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出阻抗低的電壓源。

當(dāng)我們要采集一個(gè)電壓信號(hào)時(shí)，由于信號(hào)源的輸出阻抗一般較高，例如我們想要得到一個(gè)2.5V的電壓為一個(gè)10Ω負(fù)載供電，當(dāng)我們只有一個(gè)5V電源時(shí)，我們就能通過電阻分壓的方式，使用兩10KΩ的電阻串聯(lián)，得到一個(gè)2.5V的電壓，通過電壓跟隨器為10Ω負(fù)載供電。

由于電壓跟隨的輸入阻抗很高，跟隨器的電壓將一直保持2.5V。如果沒有這個(gè)電壓跟隨器，我們想要給10Ω負(fù)載提供一個(gè)2.5V電壓，就只有再使用一個(gè)10Ω的分壓電阻，將消耗一半的功率在分壓電阻上。當(dāng)負(fù)載電阻改變后又需要改變分壓電阻的阻值。

然而使用電壓跟隨器后，我們只需要保證運(yùn)算放大器的輸入電壓不會(huì)發(fā)生變化，那么跟隨放大器的輸出電壓將一直保持在2.5V，負(fù)載的變化不會(huì)對(duì)電源產(chǎn)生較大的影響。

為什么要使用電壓跟隨器？

①電壓跟隨器能減小電流消耗

前面我們也提到，跟隨放大器的輸入阻抗很大，那么它有什么作用呢？我們還是按照使用兩個(gè)10KΩ電阻，分壓得到2.5V來看，因?yàn)槭鞘褂玫碾娮璺謮?，那么分出來的這個(gè)電壓就與阻值有很大關(guān)系。我們假設(shè)跟隨放大器的輸入端輸入電阻為100MΩ，那么10KΩ與100MΩ的等效并聯(lián)電阻將趨近于10K。此時(shí)電壓將穩(wěn)定到2.5V。

那么如果我們不使用電壓跟隨器，假定我們使用ADC采集這個(gè)電壓，由于ADC的采集特性，在ADC采集過程中需要不斷對(duì)通道上的輸入電容充電，雖然這個(gè)電容的容量不大，但是由于電容快速汲取電流，將導(dǎo)致兩個(gè)10K電阻上的電流不平衡，電壓就不能保持在2.5V。

②電壓跟隨器能減小輸出阻抗

電壓跟隨器具有高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點(diǎn)。對(duì)于一些負(fù)載阻抗較小的電路，往往需要較大的瞬時(shí)電流和持續(xù)電流，電壓跟隨器能夠?yàn)檫@些電路提供較大的電流，且不會(huì)影響到輸入電路。

③電壓跟隨器還起到隔離作用

輸入阻抗很大時(shí)，電壓跟隨器通過高阻抗斷開電源電路，相當(dāng)于和前級(jí)電路斷路；電壓跟隨器輸出阻抗很低，相當(dāng)于和后級(jí)電路短路。后級(jí)電路的輸入電壓值等于電壓跟隨器輸出端的電壓值。電壓跟隨器起到隔離作用，保護(hù)后級(jí)電路。