什么是電壓跟隨器?
電壓跟隨器其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu),能夠起到阻抗匹配的作用,當(dāng)較弱的信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)相對(duì)較高的電流負(fù)載時(shí),常常把它加在中間,這樣,就能使本身微弱的信號(hào)變得“強(qiáng)壯”,相當(dāng)程度上提高帶了負(fù)載能力,同時(shí)保障信號(hào)的波形和幅值不變。
舉個(gè)例子,比如單片機(jī)輸出一個(gè)PWM信號(hào)用來(lái)控制LED燈,一個(gè)LED并不需要多少電流,所以一般并不會(huì)有太大的問(wèn)題,但是當(dāng)多個(gè)LED比如是一個(gè)RGB燈時(shí),就肯定力不從心了,電流輸出不夠,而且可能會(huì)影響到單片機(jī)輸出的信號(hào),這樣來(lái),電壓跟隨器就派上用場(chǎng)了。
再來(lái)看看電壓跟隨器的一般特性:
增益為近似 1 ,即放大倍近似為為 1,跟隨器中“跟隨”的意思即電壓前后不變,輸出波形幾乎不會(huì)受到損失。
可以由晶體管構(gòu)成,也可以由運(yùn)放構(gòu)成(最好)。因?yàn)檫\(yùn)放的輸入阻抗大,輸出阻抗小,起到阻抗匹配的作用,既可以減小對(duì)信號(hào)源的影響,又可以提高帶負(fù)載的能力。
再看一看它的作用:緩沖作用,隔離作用
緩沖作用怎么理解?是前者的電壓對(duì)后邊電路的沖擊力小嗎?不是的,而是相當(dāng)于一個(gè)恒定電壓源,在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),無(wú)論后級(jí)接的電路如何變化,輸出電壓恒定不變化,能保持前級(jí)的放大倍數(shù)或者其他性能不變,否則如果前一級(jí)的輸出阻抗較大,后一級(jí)的輸入阻抗較小的話(huà),信號(hào)肯定會(huì)失真,比如一個(gè)峰值是10V的正弦電壓波形,加載到后級(jí)的正弦峰值可能就只剩8V了,加入電壓跟隨器后就不同了,因?yàn)樗妮斎胱杩馆^高,一般可以高達(dá)幾兆歐左右,這樣的話(huà),加載到電壓跟隨器的輸入端的波形就基本不會(huì)發(fā)生什么變化,輸入輸出級(jí)電壓比很接近一,這樣就不會(huì)產(chǎn)生什么失真。
隔離作用呢?因?yàn)殡妷焊S器的輸入阻抗很大,這樣就可以近似的認(rèn)為是開(kāi)路,當(dāng)然,這個(gè)開(kāi)路是對(duì)前級(jí)電路來(lái)說(shuō),這樣的話(huà),前級(jí)電路就不會(huì)影響到后級(jí)電路,但是,這個(gè)“開(kāi)路”是什么意思,是真的開(kāi)路嗎?不是的,而是電壓的形狀傳輸過(guò)去了,但是前級(jí)的電流卻沒(méi)有傳輸過(guò)去,這就是隔離作用。
比如,我的單片機(jī)輸出了一個(gè)PWM波形,我想用他來(lái)控制一個(gè)小燈泡的亮度,這樣,一般的單片機(jī)的IO口輸出能力是有限的,直接用IO口輸出的PWM來(lái)驅(qū)動(dòng)燈泡,一個(gè)還好,如果數(shù)量多一兩個(gè)比如說(shuō)一個(gè)RGB燈,肯定就力不從心了,那么。我就可以加一個(gè)電壓跟隨器,這樣,電壓仍是原來(lái)的電壓,但是驅(qū)動(dòng)能力就有了VCC的幫助作用,這樣,驅(qū)動(dòng)燈泡就不成問(wèn)題了,當(dāng)然,輸出能力并不是憑空增加的,而是來(lái)源于運(yùn)放的輸入電源,想一想我們的三極管,三極管具有電流放大能力,它的放大能力來(lái)源也是來(lái)自于電源,
現(xiàn)在來(lái)看一下實(shí)際的電路:
輸出極和反相輸入端串聯(lián)了一個(gè)10k的電阻來(lái)保證優(yōu)良特性,同相輸入端輸入了一個(gè)交流電信號(hào),當(dāng)然,直流交流都是沒(méi)問(wèn)題的,這樣,在輸出端就會(huì)得到一個(gè)和輸入電壓非常相近的,并且具有優(yōu)良帶負(fù)載能力的,具有緩沖和隔離作用的交流電壓。