一 : 电压跟随器全解

电压跟随器(共集电极电路)

电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。

那么电压跟随有什么作用呢?概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。

共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。

电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。

电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。

电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的

电压跟随器的作用 电压跟随器全解

电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。

一.LED点阵书写显示屏

光笔电路主要就是一个门限可调的比较器[5]，具体电路图如图6所示。

在图6的光笔电路图中，运放AR4组成一同向放大电器，将采集的电压放大2倍，之所以要将信号放大2倍，主要是在设计光敏二极管探头时，已经在探头上套了一层黑色的橡胶管，放大倍数和探头陷入橡胶管的深度有关，在测试中发现放大2倍时效果是最好的。运放AR2组成的电路就是一个比较器，而且这个比较器的门限电压可以通过调节R5改变，以适应环境光线的改变。在放大器和比较器的输出端都设计了一个跟随器，进一步减小下级电路对前级电路的影响。

二.红外车辆检测电路

红外车辆检测电路原理已经在前面做了详细的叙述，电路如图3-2所示：

电压跟随器的作用 电压跟随器全解

红外车辆检测电路

三.音频功率放大器

人耳朵听觉的范围是2HZ～20KHZ，称之为可听声，单只喇叭要覆盖这么宽的频带范围，并且要很好的兼顾高低频两端的延伸、达到低失真、高瞬态、大功率承载能力的话是不可能的，所以就需要分频了，一般低音在300HZ以下，中音在300HZ～3KHZ,高音在3KHZ以上，本作品就是按照2HZ～300HZ，300HZ～3KHZ,大于3KHZ三个频率段来做的。分频电路主要是由RC滤波器和比例放大器组成。工作过程如下：音源器材输入的较微弱信号经过比例放大器后，放大到一定的程度(此放大是对整个信号进行放大)，再进行分频。因为信号是由高、中、低频混在一起的，为了达到把原音还原出来的效果，就必须把三个频率段分离出来。分频以后还有一个信号放大电路，作用是将分频后的信号进行放大。这样就可以对高、中、低音进行分别放大，以求达到不同的听觉效果。原理图如下：

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二 : 运放做电压跟随器注意事项

同向输入端的输入电阻会对输出产生一定影响，R=100 时，会产生0.73%的偏差，当R提高到100兆时，偏差消失。

三 : 总结：详解电压跟随器

1。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。

2。显著特点：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。

3。由以上特点我们可以引出它的作用及应用：概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。

作用一：在电路中，电压跟随器一般做缓冲级(buffer)及隔离级(电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外1个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。)

作用二：隔离，在HI-FI电路中，关于负反馈的争议已经很久了，其实，如果真的没有负反馈的作用，相信绝大多数的放大电路是不能很好的工作的。但是由于引入了大环路负反馈电路，扬声器的反电动势就会通过反馈电路，与输入信号叠加。造成音质模糊，清晰度下降，所以，有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路，试图通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端。但是，由于放大器的末级的工作电流变化很大，其失真度很难保证。在这里，电压跟随器的作用正好达到应用，把电路置于前级和功放之间，可以切断扬声器的反电动势对前级的干扰作用，使音质的清晰度得到大幅度提高。

共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举1个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。

电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。

电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。

电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于1个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。1个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。

四 : 电压跟随器

电压跟随器的作用

电压跟随器是用一个三极管构成的共集电路，它的电压增益是一，所以叫做电压跟随器。那么电压跟随有什么作用呢?共集电路是输入高阻抗，输出低阻抗，这就使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。你可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路，当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。所以，电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时也称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点，在电路中起阻抗匹配的作用。 举一个应用的例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗配匹，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。

电压跟随器

电压跟随电路 电压跟随器

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。

在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。

电压跟随器的另外一个作用就是隔离，在HI-FI-(高保真)，电路中，关于负反馈的争议已经很久了，其实，如果真的没有负反馈的作用，相信绝大多数的放大电路是不能很好的工作的。但是由于引入了大环路负反馈电路，扬声器的反电动势就会通过反馈电路，与输入信号叠加。造成音质模糊，清晰度下降，所以，有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路，试图通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端。但是，由于放大器的末级的工作电流变化很大，其失真度很难保证。

在这里，电压跟随器的作用正好达到应用，把电路置于前级和功放之间，可以切断呀扬声器的反电动势对前级的干扰作用，

电压跟随电路 电压跟随器

使音质的清晰度得到大幅度提高。

电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。

一、前言 作为一名在读本科生，自己不能奢望从课堂上学到太多实践的知识。但我还是看到身边有很多热衷于电子设计的同学，虽然自己在电子线路设计的学习过程中一路磕磕绊绊，但一直有很多热心的学长老师帮助，在这个过程中自己也总结了一些学习方法，希望能给热爱电子线路设计的同学们一点点启发。

二、完成一项电子设计作品

07年的暑假，我观看了学长参加全国大学生电子设计竞赛的全过程，当时的A题“音频信号分析”给我留下了很深刻的印象。经过一年的学习自己的知识也差不多可已完成这个任务了，于是开始着手设计和制作。下面将详细介绍自己制作的全过程。

2.1 任务分析

题目的任务是计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。模拟部分的要求是：(1)输入阻抗：50Ω (2)输入信号电压范围(峰-峰值)：100mV～5V;(3)输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz。数字部分的要求是：(1)20Hz分

电压跟随电路 电压跟随器

辨力的频谱分析;(2)信号各分量功率测量;(3)信号失真度测量。 经过分析，模拟部分需要制作一个AGC(自动增益控制)放大器电路，而数字部分主要是进行FFT(快速傅里叶变换)算法和功率、失真度算法的实现。

对于数字部分，由于作者手上有eZDSP2812的开发板，所以作者决定采用TI公司的DSP TMS320F2812作为整机运算控制核心。 对于模拟部分，经过分析他只要由一下几部分构成：

点击看原图

由于TMS320F2812的片上ADC动态输入范围为0~3V，而题目要求的输入范围为100mV～5V交流信号，因此需要对输入信号峰值进行检测，然后根据结果对判断信号进行放大或衰减，并将信号电平由0V提升到1.5V。为了防止高频信号被采样，在ADC前增加滤波器，考虑到频谱分析的缘故，应采用具有带内最大平坦度的巴特沃思滤波器。

电压跟随电路 电压跟随器

经过以上分析，已经可以得到如下放大电路的整体框图。

细心的朋友可能会问，为什么峰值检测放在程放之后呢，是否可以直接接在信号输入端。这个问题作者在方案确定时经过了一番细致考虑，理论上两种方法都可以，但是要注意到，峰值检测电路对毫伏级的输入信号检测精度很有限，实测误差会大于10%，而经过放大后再进行峰值检测有利于提高峰值检测精度，从而更有效的选择程放的放大倍数。

2.2 借助TI网上选型工具确定各部分方案

记得TI模拟器械技术部首席科学家Tim·Kalthoff先生在武汉大学的湖北省电赛颁奖典礼上说过：“TI的网站是一所很好的模拟大学。”确实如此，TI的网站有许多帮助设计人员完成选型、方案设计、方案验证的工具和向导，这对于想作者一样的初学者是很有帮助的。

2.2.1 程控增益放大器

电压跟随电路 电压跟随器

作者决定从程控增益放大器部分开始确定设计方案，对于本部分，和很多人一样，作者一开始想到两种方案：1.OPA + 模拟多路复用器;2.集成程控增益放大器。　　怀着这两种方案，作者像往常一样，先登陆TI中国的官方网站，然后下载了应用指南《音频指南》并仔细阅读，作者最先发现的是一款集成程放PGA2310非常适合我的设计，增益范围+31.5dB to ?95.5dB，供电电压最大为 ±15V ，输入输出范围接近供电电压。于是我很兴奋地登陆TI中国样片中心的网站开始申请教育样片(TI公司有大学合作计划)。

令人感到沮丧的是，样片缺货。于是，作者选择了第一种方案，这种方案的优点是OPA较容易获得，另外作者手上有MAXIM公司的一款性能很不错的多路复用器MAX308。

电压跟随电路 电压跟随器

2.2.2 电平提升电路

对于这部分，作者也想到了两种方案：1.直流电平取自电源电压。这种方法优点是无需增加额外电路，缺点是电源纹波会影响频谱分析的精度。2.通过电压基准源+电压加法器。这种方法的优点是噪声纹波小，缺点是需要增加电路复杂度。

考虑到采用电阻分压的方法会在信号中引入电源的纹波，影响频谱分析精度，所以作者选择了第二种方案，并决定采用手上的低噪声电压基准源AD780提供3V直流电平，并通过OPA228衰减0.5倍得到1.5V直流电平。

2.2.3 峰值检测电路

作者记得模电课上老师说过峰值检测电路(PKD)的大致结构，由二极管和低漏电容组成。在实际应用中，PKD输入输出需要加缓冲，作者这部分的设计参考了AD公司OP177和TI公司OPA128的数据手册中提供的电路图：

电压跟随电路 电压跟随器

这两种方案本质上是一样的思路，输入为理想二极管接法，输出为电压跟随器，特别的地方是采用场效应管或晶体管代替二极管，这样的好处是方向漏电流小，因为他们的方向漏电流都在pA级别，而二极管方向漏电流是nA级的。另外，电容的选择也尤为重要，低漏电流是首要考虑，作者手上有低漏的CBB电容，故选择CBB作为储存电荷的电容器。输出的运放最好选用偏置电流小的运放，FET输入型的是首选。

总体而言，TI的方案是AD方案的改进型，场效应管前的二极管可以进一步防止方向漏电流。由于经验不足，作者当时决定留到仿真时才决定二者中选择哪一种。

2.2.4 抗混叠滤波器

对于滤波器的设计，作者一直采用查表法设计，这一次决定尝试使用TI网上推荐的FilterPro滤波器设计软件。作者很快从网上获得了免费的设计软件，并在自己的电脑安装了软件。

电压跟随电路 电压跟随器

但让我感到很遗憾的是，软件在作者的电脑上运行不一会儿就弹出警告窗口报错，于是作者到TI网上下载了该软件的应用报告《FilterProTM MFB及Sallen-Key低通滤波器设计程序》，可是按照文章的方法操作还是无法让软件工作。直到现在为止还不知道为什么，可能是因为个人水平问题，希望有用过该软件的朋友交流交流。 最后，作者使用常规方法，查表得出了截止频率为17kHz(足够的余量)的四阶巴特沃思低通滤波器的电容电阻参数。

三、使用TINA-TI 7.0进行方案验证

到此为止，本题的模拟电路部分方案设计已经初步完成了。下面的工作就是仿真验证了。

作者采用了TI公司免费提供的仿真软件TINA TI对设计方案进行仿真验证，作者选择TINA的原因是，它比PSPICE更适合初学者，并且TI的官方网站有大量的文档使用该软件进行仿真测试。

作者首先对个单元电路进行仿真，通过对峰值检测部分的仿真，作者发现两种方案的精度都足够满足本题要求。于是作者选择了ADI公司的电路图并对其进行了一些修改，作者将晶体管和二极管统一换成二极管1N4148，放大器采用TI公司经典FET输入运放TL082。使用TINA 7.0仿真后发现结果还是很令人满意，经过参数微调后决定了一下电路。

电压跟随电路 电压跟随器

接着作者采用相同的方法完成了各部分电路及总体电路的仿真测试，期间发现了一些错误和修改了一些参数，如加法器误采用了同

相加法器。最后得到整体电路图和幅频响应特性：

四、动手制作电路板

考虑到PCB制作周期较长，而学校快放假了，作者决定手工焊接，于是在学校实验室里过了一晚，第二天早上终于全部测试通过。下面是作者手工焊接的电路板：

五、测试仪器及测试数据

5.1 测试仪器

从上至下是：泰克TDS 1002B、新联EE1643C函数信号发生器、FLUKE 五位半台式万用表、 新联EE1461 DDS信号发生器(没有使用)、MATRIX 实验室用直流稳压电源。

5.2.1 幅频特性测试

电压跟随电路 电压跟随器

-3dB点，输入信号峰峰值为1V，16.95kHz。

从结果看，测试结果和TINA的仿真结果相当接近。

5.2.2 峰值检测误差测试

峰值检测电路整体误差小于10%，信号幅值在1V以上时有较高的精度。如果将输入信号放大到该区间，则可进一步提高峰值检测精度。

输入信号幅值256mV、10.10kHz，峰值检测结果244mV。 压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。

那么电压跟随有什么作用呢?概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。

共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，

电压跟随电路 电压跟随器

音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。

电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。

电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。

电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。

电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。

那么电压跟随有什么作用呢?概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。

共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。

电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。

电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。

电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。

电压跟随器电路可能很少有人见过，本文将详细分析电压跟随器电路的原理与应用。

电压跟随器电路的原理

电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。

那么电压跟随有什么作用呢?概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。

电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。射极跟随器又叫射极输出器，是一种典型的负反馈放大器。从晶体管的连接方法而言，它实际上是共集电极放大器。射极限随器实质上是一个电压串联负反馈放大器。反馈电压uf就是输出电压Usc即：因此，输入电压usr=ube+usc。通常Usc>Ube，忽略Ube不计，则usr≈usc。显然，这就意味着射极限随器的电压放大倍数近似等于1。

再看输出电压与输入电压的相位关系。当Usr增加时，ib、ie都增加，发射极电压ue(usc)也就增加。反之，Usr减小时Usc也减小。这说明输出电压与输入电压同相，正是因为不仅输出电压与输入电压大小相等，而且相位也相同。输出电压紧紧跟随输人电压而变化，我们把这种具有跟随特性的电路称为“射极限随器”。如上所述，射极限随器的电压放大倍数接近于1，没有电压放大能力。但射极跟随器以很小的输人电流却可以得到很大的输出电流(ie=(1+β)ib)。因此具有电流放大及功率放大作用。

电压跟随器电路图的应用

扩音机的输入信号多半是录音磁头、电唱头和收音机检波级输出的微弱信号，要求扩音机输入级的输入电阻很高。输入级采用射极限随器就可以达到这个要求。电路中R1是基极偏置电阻。输出信号从BG1发射极取出，通过C2和W耦合到下一级继续放大。选择BG1时，β值大一些好，这样可以提高输人电阻。“图4-58是利用射极限随器进行阻抗匹配的例子。大家知道，对高保真声频放大器的一般要求是失真小、频响宠、增益高。在多级放大器中插入一级跟随器来进行阻抗匹配，可以提高放大器的性能。是由BG3、R8等元件组成的射极限随器。它的高输入阻抗与BG2的高输出阻抗配合，它的低输出阻抗与BG4的低输入阻杭配合，提高了放大器的增益。同时，由于射极限随器所具有的深度负反馈，抢展宽了频带，减小了失真。需要特别说明的是，在使用射极跟随器时应注意选择工作点，保证放大器的不失真输出。如果输人不失真的信号而输出失真的信号，就称不上什么“形影相随”了。射极限随器不失真输出的动态范围叫射极跟随器的跟随范围。减小发射极电阻可以加大跟随范围，但太小了又会使负反馈变弱，选择时要适当兼顾。

以上便是关于电压跟随器电路图的原理及其应用，只有了解了电压跟随器电路图的原理，才能更好地将其应用到生活中，希望本文能够为大家提供一些参考的价值。