电压跟随器的特点和性能

什么是电压跟随器?

电压跟随器是一种输入输出电压相同的放大电路。这个电路的输入阻抗高，输出阻抗低，且电压增益为1。这意味着电压跟随器对输入电压信号的影响很小，输出电压与输入电压相等，输出电流可以比较大。电压跟随器充当缓冲器，不对信号提供放大或衰减。

下图为使用运放搭建的电压跟随器：

电压跟随器的特点

①提供了功率和电流的增益

②高输入阻抗和低输出阻抗

③不会增强或减弱输入信号的幅度

④避免了加载效应

⑤高频噪声无法滤除

⑥单位传输增益

电压跟随器的应用

电压跟随器如其命名一样，主要应用于将一个输出阻抗很高的电压信号转换成输出阻抗低的电压源。

当我们要采集一个电压信号时，由于信号源的输出阻抗一般较高，例如我们想要得到一个2.5V的电压为一个10Ω负载供电，当我们只有一个5V电源时，我们就能通过电阻分压的方式，使用两10KΩ的电阻串联，得到一个2.5V的电压，通过电压跟随器为10Ω负载供电。

由于电压跟随的输入阻抗很高，跟随器的电压将一直保持2.5V。如果没有这个电压跟随器，我们想要给10Ω负载提供一个2.5V电压，就只有再使用一个10Ω的分压电阻，将消耗一半的功率在分压电阻上。当负载电阻改变后又需要改变分压电阻的阻值。

然而使用电压跟随器后，我们只需要保证运算放大器的输入电压不会发生变化，那么跟随放大器的输出电压将一直保持在2.5V，负载的变化不会对电源产生较大的影响。

为什么要使用电压跟随器?

①电压跟随器能减小电流消耗

前面我们也提到，跟随放大器的输入阻抗很大，那么它有什么作用呢?我们还是按照使用两个10KΩ电阻，分压得到2.5V来看，因为是使用的电阻分压，那么分出来的这个电压就与阻值有很大关系。我们假设跟随放大器的输入端输入电阻为100MΩ，那么10KΩ与100MΩ的等效并联电阻将趋近于10K。此时电压将稳定到2.5V。

那么如果我们不使用电压跟随器，假定我们使用ADC采集这个电压，由于ADC的采集特性，在ADC采集过程中需要不断对通道上的输入电容充电，虽然这个电容的容量不大，但是由于电容快速汲取电流，将导致两个10K电阻上的电流不平衡，电压就不能保持在2.5V。

②电压跟随器能减小输出阻抗

电压跟随器具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。对于一些负载阻抗较小的电路，往往需要较大的瞬时电流和持续电流，电压跟随器能够为这些电路提供较大的电流，且不会影响到输入电路。

③电压跟随器还起到隔离作用

输入阻抗很大时，电压跟随器通过高阻抗断开电源电路，相当于和前级电路断路;电压跟随器输出阻抗很低，相当于和后级电路短路。后级电路的输入电压值等于电压跟随器输出端的电压值。电压跟随器起到隔离作用，保护后级电路。

电压跟随器的特点和性能

特点

高输入阻抗：电压跟随器具有非常高的输入阻抗，几乎没有电流流过输入端，因此不会对信号源产生负载影响。

低输出阻抗：电压跟随器具有非常低的输出阻抗，可以输出高电流和低失真的信号。

精确度高：电压跟随器可以提供高精度的信号放大，并且具有较好的线性性能和稳定性。

宽频带：电压跟随器可以在广泛的频率范围内工作。

性能

带宽：电压跟随器的带宽将决定其工作在多大的频率上。通常情况下，电压跟随器的带宽越大，其响应速度就越快。

增益误差：电压跟随器的增益误差将直接影响其输出的精度和稳定性。较低的增益误差将有助于提高电压跟随器的性能。

零点漂移：电压跟随器的零点漂移将影响其输出的稳定性，特别是在长时间使用和温度变化较大的情况下。

电压跟随器有哪些应用

信号放大

由于电压跟随器具有高输入阻抗和低输出阻抗，因此它可以被用来对信号进行放大和隔离。例如，在音频放大器中，电压跟随器通常被用作前级放大器。

信号缓存

在某些情况下，信号需要经过多个电路和设备才能到达目标地点。这可能会导致信号损失和失真。为了解决这个问题，电压跟随器可以被用作信号缓存器，确保信号稳定并减少信噪比。

传感器接口

电压跟随器可以被用来处理各种类型的传感器输出，并将其转换为可读取和分析的信号。例如，在温度和湿度测量领域，电压跟随器可以被用来将模拟传感器信号转换为数字信号。

稳压器控制

电压跟随器还可以被用来控制稳压器的输出电压。由于电压跟随器具有高精度和高稳定性，因此它可以确保稳压器的输出电压稳定并准确。

综上所述，电压跟随器是一种重要的放大电路，在各种应用中都有广泛的使用。了解其特点和性能将有助于正确选择合适的电压跟随器并优化其性能。

电压跟随器具有高输入电阻、低输出电阻的特点。极端一点理解的话，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。而隔离作用就是将负载对输入端的影响隔离掉。电压跟随器的作用

在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。由于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。