电压跟随器秘笈(四)，分析电压跟随器输入/输出误差

电压跟随器是常用的电子元器件之一，对于电压跟随器，小编曾带来过相关文章。为增进大家对电压跟随器的理解，本文将以另一个视角对电压跟随器加以讲解。本文目的在于分析电压跟随器输入、输出之间的误差，主要内容为：输入输出端出现相位差的主要原因、运算放大器的特性、运算放大器周边电路对反馈环路的影响。如果你对本文将要讲解的内容存在一定兴趣，不妨继续往下阅读哦。

电压跟随器，顾名思义，就是输出电压与输入电压是相同的，就是说，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。

一、输入输出端出现相位差的主要原因

其原因大致可分为两种：

1，由于运算放大器固有的特性

2，由于运算放大器以外的反馈环路的特性

二、运算放大器的特性

Fig2a 及Fig2b分别代表性地反映了运算放大器的电压增益—频率特性和相位—频率特性。数据手册中也有这两张曲线图。

如图所示，运算放大器的电压增益和相位随频率变化。运算放大器的增益与反馈后的增益(使用电压跟随器时为0dB)之差，即为反馈环路绕行一周的增益(反馈增益)。如果反馈增益不足1倍(0dB)，那么，即使相位变化180o，回到正反馈状态，负增益也将在电路中逐渐衰减，理论上不会引起震荡。

反而言之，当相位变化180o后，如频率对应的环路增益为1倍，则将维持原有振幅;如频率对应的环路增益为大于1倍时，振幅将逐渐发散。在多数情况下，在振幅发散过程中，受最大输出电压等非线性要素的影响，振幅受到限制，将维持震荡状态。

为此，当环路增益为0dB时的频率所对应的相位与180o之间的差是判断负反馈环路稳定性的重要因素，该参数称为相位裕度。(Fig2b.)

如没有特别说明，单个放大器作为电压跟随器时，要保持足够相位裕度的。

注：数据手册注明「建议使用6dB以上的增益」的放大器，不可用作电压跟随器。

三、运算放大器周边电路对反馈环路的影响

在实际应用中，构成电压跟随器并非象Fig1.那样简单地将输入端和输出端直接连接在一起。至少输出端是与某个负载连接在一起的。因此，必须考虑到该负载对放大器的影响。

例如，如Fig3.所示，输出端和接地之间接电容时，这一容量与运算放大器的输出电阻构成的常数造成相位滞后。

(Fig2b.所示之状态可能变化为Fig2c所示之状态)这时，环路增益在输出电阻和C的作用下降低。同时，相位和增益之间不再有比例关系，相位滞后成为决定性因素，使反馈环路失去稳定，最糟糕时可能导致震荡。单纯地在输出端和接地之间连接电容，构成电压跟随器时，每种运算放大器之间的稳定性存在差异。

Fig4.为输入端需要保护电阻的运算放大器可能发生的问题。

为解决Fig3.出现的问题，可采用Fig5.(a)、(b)所示之方法。(a)图中插入R，消除因CL而产生的反馈环路相位滞后。(在高频区，R作为运算放大器的负荷取代了CL而显现出来。) (b)则用C1来消除CL造成的相位滞后。

为解决Fig4.的问题，则可在输入保护电阻上并联一个尺寸适当的电容。一般被叫做“输入电容取消值”的近似值约为10pF～100pF。

以上便是小编此次为大家带来的“电压跟随器”相关内容，通过本文，希望大家对输入输出端出现相位差的主要原因、运算放大器的特性、运算放大器周边电路对反馈环路的影响有所了解。如果你对本文内容感到满意，不妨继续关注我们网站哦，你可在往期文章中找到更多“电压跟随器”精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!