用运放构成电压跟随器应注意的几个问题

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1、用运放构成屯压跟随器应注意的几个问题（转）2010-09-0412:08题外话：用运放构成电床跟随器的电路，传统教科书仅是简单的把输出和反相输入端连接起来完事儿（如图一），而实际电路要复杂的多，稳定性问题不可忽视！本文是在一家日木IC厂家网站上找到的，希望对实际应用冇一点帮助。（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人倍数恒小于且接近1O电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，…般来说，输入阻抗要达到儿兆欧姆是很容易做到的。输岀阻抗低，通常可以到儿欧

2、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，电斥放大器的输出阻抗一般比较高，通常在儿千欧到儿I•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，就需要电压跟随器來从中进行缓冲。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邮度减小，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电路屮，关于负反馈的争议已经很久了，英实，如果真的没有负反馈的作用，和信绝大多数的放

3、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，冇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人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人，其失真度很难保证。）V8+=15V图一Q.用电压跟随器使运算放大器保持稳定，须注意哪些问题？A：对于采用负反馈的放大电路，如何减少振荡以保持稳定，冃前尚无定论。电压跟随器也不例外。（Figi.）运算放大器理想的运行状态是输出电

4、压和输入电压为同和，即，当负输入端的印加电压引起输出增大时，运算放大器能够相应地使增加的电压降低。不过，运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出Z间的相位相差180°时，负输入与正输入正好相同，原木应该减少的输出却得到了增强。（成为正反溃的状态。）如果在特定频段陷入这一状态，并且仍然保持原有振幅，那么该输出频率和振荡状态将一直持续下去。Flg2a.电压增益一频率特性曲鍔图Flg2b.相位一频率特性曲线图博定IFigi.电压跟随器和反馈环路2.输入输出端出现相位差的主要原因其原因大致可分为两

5、种：1,由于运算放大器固有的特性2,由于运算放人器以外的反馈环路的特性2.1.运算放大器的特性Fig2a及Fig2b分别代表性地反映了运算放大器的电压增益一频率特性和相位一频率特性。数据手册屮也有这两张曲线图。如图所示，运算放大器的电压增益和相位随频率变化。运算放大器的增益与反馈后的增益（使用电压跟随器时为OdB）Z羞，即为反馈环路绕行一周的增益（反馈增益）。如果反馈增益不足1倍（OdB）,那么，即使相位变化180。，回到正反馈状态，负增益也将在电路屮逐渐衰减，理论上不会引起震荡。反而言之，当相位变化1

6、80o后，如频率对应的环路增益为1倍，则将维持原有振幅；如频率对应的环路增益为人于1倍时，振幅将逐渐发散。在多数情况卜，在振幅发散过程中，受最人输出电压等非线性要素的影响，振幅受到限制，将维持震荡状态。为此，当环路增益为OdB时的频率所对应的相位与180o之间的差是判断负反馈环路稳定性的觅要因素，该参数称为相位裕度。（Fig2b.）如没有特别说明，单个放大器作为电压跟随器时，要保持足够相位裕度的。注：数据手册注明「建议使用6dB以上的增益」的放大器，不可用作电压跟随器。1.1.运算放大器周边电路对反馈环

7、路的影响在实际应用小，构成电压跟随器并非彖Figi.那样简单地将输入端和输出端直接连接在一起。至少输出端是与某个负载连接在一起的。因此，必须考虑到该负载对放大器的影响。例如，如Fig3.所示，输出端和接地之间接电容时，这一容量与运算放大器的输出电阻构成的常数造成相位滞后。（Fig2b.所示之状态可能变化为Fig2c所示之状态）这时，环路增益在输出电阻和C的作用下降低O同时，相位和增益之间不再有比例关系，相位滞后成为决定性因素，使反馈环路失去稳定，最糟糕时可能导致震荡。单纯地在输出端和接地之间连接电容，构

8、成电压跟随器时，每种运算放大器之间的稳定性存在差异。Fig4.为输入端需耍保护电阻的运算放大器可能发生的问题。Flg4•保护电阴和输入容■引起的相位延迟为解决Fig3・出现的问题，可采用Fig5・（a）、（b）所示之方法。（a）图屮插入R,消除因CL而产生的反馈环路相位滞后。（在高频区,R作为运算放人器的负荷取代了CL而显现出来。）（b）则用C1来消除CL造成的相位滞后。为解决Fig4•的问题，则可在输入保护电阻上并联一个尺寸适当的电容。一