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电压跟随器的电路分析与原理和作用

2017-06-19
类别:行业趋势
eye 2130
文章创建人 拍明
       一、电压跟随器简介:

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,也就是电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。当RF=0R1=∞,即uo=uiAuf=1这时输出电压跟随输入电压作形同的变化,称为电压跟随器。

二、电压跟随器电路分析:

分析一:

电压跟随器电路分析.png

在同相直流放大器中,当R1=∞时,可得如图(a)所示的电压跟随器;R1=∞,且Rf=R2=0时,可得图(b)所示的电压跟随器。根据同相直流放大器Auf的计算式可得: Auf≈1

分析二:

电压跟随器电路分析(二).png

输入电阻大输出电阻小,能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小.

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。

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,输入阻抗可以达到几兆欧姆,而输出阻抗低,通常只有几欧姆,甚至更低。

在电路中,电压跟随器一般做缓冲级(buffer)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,就需要电压跟随器进行缓冲。起到承上启下的作用。电压跟随器还可以提高输入阻抗,可以大幅度减小输入电容的大小,为应用高品质的电容提供保证。

电压跟随器的另外一个作用就是隔离,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,绝大多数的放大电路是不能很好地工作的。但是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。

这种情况下电压跟随器可以很好地工作,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。

分析三:低偏差电压跟随:

低偏差电压跟随.png

为了达到让电吉他阻抗配匹,使其音色更加完美的作用。技术人员经研究开发出了如上图所示的新型电压跟随器电路。

由图我们可以发现,新型电压跟随器电路由两个参数一致的运算放大器,及电阻R1R2组成。其中,运算放大器U1A的正极输入端接电压跟随器的输出电压Vout,然后将运算放大器U1A的负极输入端与串联的电阻R1和电阻R2连接后,再将其连接到运算放大器U1B的负极输入端,并且,我们需要将运算放大器U1A的输出端与电阻R1和电阻R2连接,运算放大器U1B的输出端接电压跟随器的输出电压Vout,而运算放大器U1B的正极输入端接电压跟随器的输入电压Vin

运算放大器U1A和运算放大器U1B为同一芯片封装上的两个参数一致的运算放大器,则两运算放大器的输入电压偏差相等,即Vin-Ua=Vout=Vout-Ub;两运算放大器的输入偏置电流也相等Ib1=Ib2。选择R1=R2。则:Ua=Uc+Ib2*R2=Uc+Ib1*R1=Ub

三、电压跟随器电路特点分析:

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。

电压跟随器原理

电压跟随器其实检点说就是输出电压与输入电压是相同的,可以说,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(buffer)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。

晶体三极管放大器有三种基本组态:共发射极、共基极、共集电极三种。

电压跟随器是其中的共集电极放大器.单纯的电压跟随器电路只是一级放大电路,是没有反馈的.

如果具体电路在电压跟随器的基础上,加入了反馈电阻,那另当别论.这时需要根据具体电路来分析它的反馈类型.

但单独的电压跟随器是没有反馈的。

上图是共发射极电路,我没有找到共集电极的电路图,不好意思.但是把上图的集电极和发射极交换,Rc接在集电极上,就是共集电极的电路图了.可以看出,它没有将输入与输出联系起来的反馈电阻.所以没有反馈.

电压跟随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点,电压跟随器一般是指器件的输入电压与输出电压基本上相同,达到1倍的比率。电压跟随器有什么作用?电压跟随器主要作用起到电压的缓冲和隔离的效果。电压跟随器同时还是三极管构成的共集电路,共集电路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。

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,使音质的清晰度得到大幅度提高。

具有输入保护的电压跟随器原理图

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。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。电路的特点是:高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1,因此它可以完成上述功能。

电压跟随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点,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。

 


责任编辑:Davia

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