用运放构成电压跟随器应注意的几个问题96027

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1、用运放构成电压跟随器应注意的几个问题（转）2010-09-0412:08题外话：用运放构成电压跟随器的电路，传统教科书仅是简单的把输出和反相输入端连接起来完爭儿（如图一），而实际电路要复杂的多，稳定性问题不可忽视！本文是在一家口本IC厂家网站上找到的，希望对实际应用有一点帮助。电压跟随器，顾名思义，就是输出电爪与输入电压是相同的，就是说，电圧跟随器的电压放大倍数恒小于口接近1。电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般來说，输入阻抗要达到儿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。在电路屮，电丿玉跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为

2、，电压放大器的输出阻抗-•般比较高，通常在儿千欧到儿十千欧，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人幅度减小，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，相信绝人多数的放人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，与输入信号廉加。造成音质模糊

3、，淸晰度下降，所以，有-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來消除大环路负反馈的帶來的弊端。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。）Voc+=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，目前尚无定论。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压和输入电压为同相，即，当负输入端的卬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。当输出和输出之间的相位相差180

4、°吋，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11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卜'去。Flg2a.电压增益一频率特性曲镇图IFlg2b.相位一频率特性曲线图:诊定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种：1,由于运算放大器固有的特性2,由于运算放大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。数据手册小也有这两张曲线图。如图所示，运算放大器

5、的电压增益和相位随频率变化。运算放人器的增益与反馈后的增益（使用电压跟随器时为OdB）Z差，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，即使和位变化180o,回到正反馈状态，负增益也将在电路中逐渐衰减，理论上不会引起震荡。反而言之,当相位变化180o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大于1倍时，振幅将逐渐发散。在多数情况下，在振幅发散过程屮，受最大输出电压等菲线性要素的影响，振幅受到限制，将维持震荡状态。为此，当环路增益为OdB吋的频率所对应的相位与180。之间的差是判断负反馈坏路稳定性的重

6、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，要保持足够和位裕度的。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.运算放犬器周边屯路对反馈坏路的影响在实际应用屮，构成电压跟随器并非象Figi.那样简单地将输入端和输出端宜接连接在一起。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，这一容量与运算放人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

7、阻和C的作用下降低。同吋，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Z间连接电容，构成电压跟随器吋，每种运算放人器之间的稳定性存在差异。Fig4.为输入端需要保护电阻的运算放大器可能发生的问题。为解决Fig3•出现的问题，可采用Fig5・（a）、（b）所示之方法。（a）图中插入R,消除因CL而产生的反馈环路相位滞后。（在高频区,R作为运算放大器的负荷取代了CL而显现出來。）（b）则用C1來消除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。一般被叫做

8、“输入电容取消值”的近似