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电压跟随器

发布时间:2011/11/10 10:13:50 访问次数:7154

    电压跟随器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗,是最常用的阻抗变换和匹配电路。电压跟随器常用作电路的输入缓冲级和输出缓冲级,如图9-28所示。作为整个电路的高阻抗输入级,可以减轻对信号源的影响。作为整个电路的低阻抗输出级,可以提高带负载的能力。电压跟随器一般由晶体管或集成运算放大器构成。

                     
    (1)晶体管射极跟随器
    晶体管构成的电压跟随器的典型电路如图9-29所示。R1为基极偏置电阻,R2为发射极电阻,C1、C2分别为输入、PCF8583T输出耦合电容。由于电路的输出电压Uo从晶体管VT的发射极引出,并且输出电压Uo与输入电压配相位相同、幅度也大致相同,所以晶体管电压跟随器又叫做射极跟随器。

                       

      射极跟随器对交流而言,电源相当于短路,晶体管VT的集电极是接地的,因此这是一个共集电极电路。图9-30为其交流等效电路。

                  
    射极跟随器具有输入阻抗很高、输出阻抗很低的显著特点,如图9-31所示。

                     
    输入阻抗Ri是指从电路输入端看进去的阻抗,等于输入电压Ui与输入电流Ib之比,即Ri=Ui/Ib。射极跟随器实质上是一个电压反馈系数F=l的串联电压负反馈放大器,输出电压Uo全部作为负反馈电压Uβ反馈到输入回路,抵消了绝大部分输入电压Ui,所以Ib很小。根据Ri=Ui/Ib可知,射极跟随器的输入阻抗Ri是很高的,可达几百干欧。
    输出阻抗Ro是指从电路输出端看进去的阻抗。需要注意的是,输出阻抗Ro并不等于发射极电阻Re,它等于由于负载变化引起的输出电压变化量△Uo与输出电流变化量△Io之比,即Ro=△Uo/△Io。这个特性也是由于电路的强负反馈作用。当负载变化引起输出电压Uo下降时,输入电压配被负反馈抵消的部分也随之减少,使得Uo回升,最终保持Uo基本不变。当负载变化引起输出电压Uo上升时,负反馈电压也随之增大,同样使得Uo保持基本不变。这就意味着射极跟随器的输出阻抗Ro是很小的,一般仅为几十欧。
    (2)集成运放电压跟随器
    由于集成运放具有极高的开环增益,所以集成运放电压跟随器的性能非常接近理想状态,并且无外围元件,无须调整,这是晶体管电压跟随器(射级跟随器)所无法比拟的。集成运放电压跟随器得到了越来越广泛的应用。
    集成运放电压跟随器电路如图9-32所示。它实际上就是Rf=0,R1=∞,反馈系数F=l时的同相输入放大器。由于集成运放本身的高增益特性,用集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗,几乎不从信号源汲取电流,同时具有极低的输出阻抗,向负裁输出电流时几乎不在内部引起电压降,可视为电压源。

                         


 



 

    电压跟随器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗,是最常用的阻抗变换和匹配电路。电压跟随器常用作电路的输入缓冲级和输出缓冲级,如图9-28所示。作为整个电路的高阻抗输入级,可以减轻对信号源的影响。作为整个电路的低阻抗输出级,可以提高带负载的能力。电压跟随器一般由晶体管或集成运算放大器构成。

                     
    (1)晶体管射极跟随器
    晶体管构成的电压跟随器的典型电路如图9-29所示。R1为基极偏置电阻,R2为发射极电阻,C1、C2分别为输入、PCF8583T输出耦合电容。由于电路的输出电压Uo从晶体管VT的发射极引出,并且输出电压Uo与输入电压配相位相同、幅度也大致相同,所以晶体管电压跟随器又叫做射极跟随器。

                       

      射极跟随器对交流而言,电源相当于短路,晶体管VT的集电极是接地的,因此这是一个共集电极电路。图9-30为其交流等效电路。

                  
    射极跟随器具有输入阻抗很高、输出阻抗很低的显著特点,如图9-31所示。

                     
    输入阻抗Ri是指从电路输入端看进去的阻抗,等于输入电压Ui与输入电流Ib之比,即Ri=Ui/Ib。射极跟随器实质上是一个电压反馈系数F=l的串联电压负反馈放大器,输出电压Uo全部作为负反馈电压Uβ反馈到输入回路,抵消了绝大部分输入电压Ui,所以Ib很小。根据Ri=Ui/Ib可知,射极跟随器的输入阻抗Ri是很高的,可达几百干欧。
    输出阻抗Ro是指从电路输出端看进去的阻抗。需要注意的是,输出阻抗Ro并不等于发射极电阻Re,它等于由于负载变化引起的输出电压变化量△Uo与输出电流变化量△Io之比,即Ro=△Uo/△Io。这个特性也是由于电路的强负反馈作用。当负载变化引起输出电压Uo下降时,输入电压配被负反馈抵消的部分也随之减少,使得Uo回升,最终保持Uo基本不变。当负载变化引起输出电压Uo上升时,负反馈电压也随之增大,同样使得Uo保持基本不变。这就意味着射极跟随器的输出阻抗Ro是很小的,一般仅为几十欧。
    (2)集成运放电压跟随器
    由于集成运放具有极高的开环增益,所以集成运放电压跟随器的性能非常接近理想状态,并且无外围元件,无须调整,这是晶体管电压跟随器(射级跟随器)所无法比拟的。集成运放电压跟随器得到了越来越广泛的应用。
    集成运放电压跟随器电路如图9-32所示。它实际上就是Rf=0,R1=∞,反馈系数F=l时的同相输入放大器。由于集成运放本身的高增益特性,用集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗,几乎不从信号源汲取电流,同时具有极低的输出阻抗,向负裁输出电流时几乎不在内部引起电压降,可视为电压源。

                         


 



 

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