什么是电压跟随器?
电压跟随器其实就是一个简单的电路结构,能够起到阻抗匹配的作用,当较弱的信号用来驱动相对较高的电流负载时,常常把它加在中间,这样,就能使本身微弱的信号变得“强壮”,相当程度上提高带了负载能力,同时保障信号的波形和幅值不变。
举个例子,比如单片机输出一个PWM信号用来控制LED灯,一个LED并不需要多少电流,所以一般并不会有太大的问题,但是当多个LED比如是一个RGB灯时,就肯定力不从心了,电流输出不够,而且可能会影响到单片机输出的信号,这样来,电压跟随器就派上用场了。
再来看看电压跟随器的一般特性:
增益为近似 1 ,即放大倍近似为为 1,跟随器中“跟随”的意思即电压前后不变,输出波形几乎不会受到损失。
可以由晶体管构成,也可以由运放构成(最好)。因为运放的输入阻抗大,输出阻抗小,起到阻抗匹配的作用,既可以减小对信号源的影响,又可以提高带负载的能力。
再看一看它的作用:缓冲作用,隔离作用
缓冲作用怎么理解?是前者的电压对后边电路的冲击力小吗?不是的,而是相当于一个恒定电压源,在设计范围内,无论后级接的电路如何变化,输出电压恒定不变化,能保持前级的放大倍数或者其他性能不变,否则如果前一级的输出阻抗较大,后一级的输入阻抗较小的话,信号肯定会失真,比如一个峰值是10V的正弦电压波形,加载到后级的正弦峰值可能就只剩8V了,加入电压跟随器后就不同了,因为它的输入阻抗较高,一般可以高达几兆欧左右,这样的话,加载到电压跟随器的输入端的波形就基本不会发生什么变化,输入输出级电压比很接近一,这样就不会产生什么失真。
隔离作用呢?因为电压跟随器的输入阻抗很大,这样就可以近似的认为是开路,当然,这个开路是对前级电路来说,这样的话,前级电路就不会影响到后级电路,但是,这个“开路”是什么意思,是真的开路吗?不是的,而是电压的形状传输过去了,但是前级的电流却没有传输过去,这就是隔离作用。
比如,我的单片机输出了一个PWM波形,我想用他来控制一个小灯泡的亮度,这样,一般的单片机的IO口输出能力是有限的,直接用IO口输出的PWM来驱动灯泡,一个还好,如果数量多一两个比如说一个RGB灯,肯定就力不从心了,那么。我就可以加一个电压跟随器,这样,电压仍是原来的电压,但是驱动能力就有了VCC的帮助作用,这样,驱动灯泡就不成问题了,当然,输出能力并不是凭空增加的,而是来源于运放的输入电源,想一想我们的三极管,三极管具有电流放大能力,它的放大能力来源也是来自于电源,
现在来看一下实际的电路:
输出极和反相输入端串联了一个10k的电阻来保证优良特性,同相输入端输入了一个交流电信号,当然,直流交流都是没问题的,这样,在输出端就会得到一个和输入电压非常相近的,并且具有优良带负载能力的,具有缓冲和隔离作用的交流电压。