运算放大器的电压跟随器电路

图1运算放大器电压跟随器电路电压跟随器电路分析

如果将运算放大器的输出连接到其反相输入，然后将电压信号施加到同相输入，我们会发现运算放大器的输出电压将很好地跟随输入电压。

假设初始状态运算放大器的输入和输出电压均为0V，然后当Vin从0V增加时，Vout也会沿正电压方向增加。这是因为假设Vin突然增加，Vout仍然没有响应，并且仍然为0V。 Ve = Vin-Vout大于0，因此请乘以运算放大器的开环增益。 Vout = Ve * A，因此运算放大器Vout的输出开始朝正电压方向增加。

当Vout增加时，输出电压被反馈到反相输入，这将减小运算放大器的两个输入之间的电压差，即，在相同的开环增益情况下，Ve将减小。接下来，Vout将自然降低。最终结果是，无论输入电压有多大（当然，在运算放大器的输入电压范围内），运算放大器将始终输出非常接近Vin的电压，但是此输出电压Vout恰好低于Vin 。保证运放的两个输入之间有足够的电压差Ve来维持运放的输出，即Vout = Ve * A。

运算放大器电路中的负反馈

该电路将很快达到稳定状态，输出电压的幅度将准确地保持运算放大器的两个输入端子之间的电压差，从而又会产生运算放大器输出电压的准确幅度。将运算放大器的输出连接到运算放大器的反相输入称为负反馈，这是系统自稳定的关键。这不仅适用于运算放大器，还适用于任何常见的动态系统。这种稳定性使运算放大器能够以线性模式工作，而不仅仅是饱和，完全“导通”或“关断”，就像它用于没有任何负反馈的比较器一样。

由于运放的高增益，运放的反相输入端保持的电压几乎等于Vin。例如，运算放大器的开环增益为200,000。如果Vin等于6V，则输出电压将为5.999 970 000 149 999V。这会在运算放大器的输入端产生足够的电压差，Ve = 6V-5.999 970 000 149 999V = 29.999 85uV，该电压差将被放大，然后在输出端产生5.999 970 000 149 999V的电压，因此系统将在这里稳定。如您所见，29.999 85uV是一个很小的电压，因此对于实际计算，我们可以认为运算放大器的两个输入之间的负反馈电压差为Ve = 0V。整个过程如图2所示。这也是我们所熟悉的“虚拟短路”，并且由于运算放大器的两个输入之间的阻抗非常大，因此自然会出现“虚拟中断”。下面的电路具有稳定的双环路闭环增益，并且输出电压仅跟随输入电压。图2负反馈的作用使用负反馈的一大优势是，只要运放足够大，我们就不必担心其实际电压增益。如果运算放大器的电压增益不是200 0000而是250 000，则将导致运算放大器的输出电压接近Vin，并且较小输入之间的电压差将用于产生所需的输出电压。在图2所示的电路中，输出电压也等于运算放大器的反相输入端的输入电压。因此，对于电路设计工程师而言，为了实现放大器电路的稳定闭环增益，运算放大器的开环增益不必是一个准确的值，负反馈会使系统自我恢复。 -调整。

使用负反馈可改善线性度，增益稳定性，输出阻抗和增益精度，但使用负反馈也会带来严重的问题，即降低具有单位增益的电压跟随电路的系统稳定性。这是最坏的情况，尤其是在驱动电容负载时，有兴趣的学生可以自己检查相关信息。

关于运算放大器电路，很多时候我们都在反相端注入同相端。如上所述，我们不能跟随阶段的倒相吗？

对于今天提到的电压跟随器电路，仅反相端子跟随同相端子。此处，如果将正输入电压施加到反相端子，并且输出连接到同相端子，则假定输出为0。Ve将是负电压，乘以VCC的开环增益。运算放大器，其输出将为A负电压，返回至运算放大器的同相输入，将进一步导致更大的负绝对电压差。不久，运算放大器的输出将达到饱和，并且同相自然不会跟随反相端。

但是，对于运算放大器，如果将参考电压施加到反相端子和其他电子组件（例如三极管，MOS等），则运算放大器的整个环路会形成负反馈，并且同相端也可以跟随反相端。这就自然地打破了熟悉的运算放大器的反相端跟随同相端的规则。

运算放大器的电压跟随电路，“虚拟短路”，“虚拟中断”是表面，负反馈是根源。基于这一根源，它可以帮助我们了解不断变化的运算放大器电路。
          
          
          
          

          
          
            
            评测