跟隨器

跟隨器簡介

　　跟隨器分為電壓跟隨器和電流跟隨器，跟隨器是一種電子線路。理想的電壓跟隨器應(yīng)具有輸入阻抗R1v趨于無窮大、輸出阻抗Rov = 0和正向電壓傳輸系數(shù)Av=1三個(gè)基本特征。射極輸出器就是一種非常接近理想特征，具有工程應(yīng)用價(jià)值的電壓跟隨器。

　　定義

　　跟隨器是一種電子線路，其輸出信號(hào)基本等同于輸入信號(hào)，但提高了帶負(fù)載能力，廣泛存在于各類電子線路中。射極輸出器之所以能成為電壓跟隨器，就是因?yàn)榉糯箅娐分写嬖?00%的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。而要使放大電路成為電流跟隨器，就應(yīng)該在放大電路中存在100%的電流并聯(lián)負(fù)反饋 。

跟隨器百科

　　跟隨器分為電壓跟隨器和電流跟隨器，跟隨器是一種電子線路。理想的電壓跟隨器應(yīng)具有輸入阻抗R1v趨于無窮大、輸出阻抗Rov = 0和正向電壓傳輸系數(shù)Av=1三個(gè)基本特征。射極輸出器就是一種非常接近理想特征，具有工程應(yīng)用價(jià)值的電壓跟隨器。

　　定義

　　跟隨器是一種電子線路，其輸出信號(hào)基本等同于輸入信號(hào)，但提高了帶負(fù)載能力，廣泛存在于各類電子線路中。射極輸出器之所以能成為電壓跟隨器，就是因?yàn)榉糯箅娐分写嬖?00%的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。而要使放大電路成為電流跟隨器，就應(yīng)該在放大電路中存在100%的電流并聯(lián)負(fù)反饋 。

　　電壓跟隨器

　　原理電壓跟隨器，顧名思義，就是輸出電壓與輸入電壓是相同的，就是說，電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)恒小于且接近1 。

　　特性電壓跟隨器的顯著特點(diǎn)就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來說，輸入阻抗要達(dá)到幾兆歐姆是很容易做到的。輸出阻抗低，通?？梢缘綆讱W姆，甚至更低 。

　　用途在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級(jí)及隔離級(jí)。因?yàn)?，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級(jí)的輸入阻抗比較小，那么信號(hào)就會(huì)有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級(jí)的輸出電阻中。在這個(gè)時(shí)候，就需要電壓跟隨器來從中進(jìn)行緩沖。起到承上啟下的作用。應(yīng)用電壓跟隨器的另外一個(gè)好處就是，提高了輸入阻抗，這樣，輸入電容的容量可以大幅度減小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供了前提保證 。電壓跟隨器的另外一個(gè)作用就是隔離，在HI-FI電路中，關(guān)于負(fù)反饋的爭議已經(jīng)很久了，其實(shí)，如果真的沒有負(fù)反饋的作用，相信絕大多數(shù)的放大電路是不能很好的工作的。但是由于引入了大環(huán)路負(fù)反饋電路，揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢(shì)就會(huì)通過反饋電路，與輸入信號(hào)疊加。造成音質(zhì)模糊，清晰度下降，所以，有一部分功放的末級(jí)采用了無大環(huán)路負(fù)反饋的電路，試圖通過斷開負(fù)反饋回路來消除大環(huán)路負(fù)反饋的帶來的弊端。但是，由于放大器的末級(jí)的工作電流變化很大，其失真度很難保證 。電壓跟隨器的作用達(dá)到更好應(yīng)用，把電路置于前級(jí)和功放之間，可以切斷呀揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢(shì)對(duì)前級(jí)的干擾作用，使音質(zhì)的清晰度得到大幅度提高 。

　　電流跟隨器

　　原理電流跟隨器實(shí)際上就是BJT基極接地（CB）的一種放大電路。因?yàn)檫@種接法的直流電流增益接近1（總小于1），即無電流增益，則輸出電流近似等于輸入電流，故稱這種基極接地的工作組態(tài)為電流跟隨器 。

　　特性這種基本組態(tài)雖然沒有電流增益，但是由于其輸出電阻很高（因?yàn)楣不鶚O組態(tài)的輸出電流基本上不受Early效應(yīng)的影響），則存在一定的電壓增益；并且其頻率響應(yīng)特性較好（因?yàn)榧娊Y(jié)電容不是密勒電容），所以在某些放大電路中仍然被廣泛采用著 。

　　用途隔離、長距離控制，由于長距離控制存在很大的線路阻抗損耗，用電壓源會(huì)造成控制終端電壓因損耗過低，用電流源就可以很好解決 。根據(jù)四端網(wǎng)絡(luò)理論，一個(gè)放大器的輸入與輸出間的正向轉(zhuǎn)換關(guān)系無非是下列四種形式。電壓一電壓轉(zhuǎn)換器，即電壓控制電壓源，常用符號(hào)vcvs表示，其傳輸函數(shù)為電壓放大系數(shù)，電路特點(diǎn)是輸人阻抗高和輸出阻抗低。一般電壓放大器屬此類型 。電流一電流轉(zhuǎn)換器，即電流控制電流源，常用符號(hào)CCVS表示。其傳輸函數(shù)稱為電流放大系數(shù)，電路特點(diǎn)是輸人阻抗低和輸出阻抗高。一般電流放大器屬此類型 。電壓一電流轉(zhuǎn)換器，即電壓控制電流源，常用符號(hào)VCCS表示。其傳輸函數(shù)為跨導(dǎo)，電路特點(diǎn)是輸人阻抗和輸出阻抗均高。近年來發(fā)展很快的跨導(dǎo)放大器屬此類型 。電流一電壓轉(zhuǎn)換器，即電流控制電壓源，常用符號(hào)CCVS表示。其傳輸函數(shù)為互阻抗，電路特點(diǎn)是輸人和輸出阻抗均低。互阻抗放大器屬此類型 。有了相互對(duì)偶的電壓跟隨器和電流跟隨器之后，可以根據(jù)信號(hào)源阻抗、負(fù)載阻抗和信號(hào)傳送時(shí)的周圍環(huán)境等因素，選擇一種由它們組成的最有利的配置（configuration）對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大或傳送。四種放大器的V.F和C. F.配置。國外已有由運(yùn)放器組成的V. F.和C.F.單片集成電路，且四種放大器的傳輸函數(shù)僅取決于一個(gè)或兩個(gè)外接電阻，故使用極為方便 。

　　電壓跟隨器與運(yùn)放的區(qū)別

　　電壓跟隨器為單端輸入，而運(yùn)放電路是差分輸入；電壓跟隨器的電壓增益為1，而運(yùn)放電路的電壓增益可以在很大范圍內(nèi)根據(jù)需要設(shè)定。

　　電壓跟隨器就是輸出電壓隨輸入電壓而變化的電路，理想的電壓跟隨器輸出電壓和輸入電壓是相同的，例如用運(yùn)放搭成的電壓跟隨器，用三極管搭成的簡易電壓跟隨器輸出電壓和輸入電壓之間要相差一個(gè)PN結(jié)的正向?qū)妷?。電壓跟隨器的主要功能是阻抗變換，即增大輸入阻抗減小輸出阻抗。

　　運(yùn)放就是一種將微弱信號(hào)放大的元件，根據(jù)電路要求可以結(jié)成不同的形式，而電壓跟隨器就是其中的一種，輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是完全一樣的，用于將信號(hào)隔離，增強(qiáng)它的帶負(fù)載能力

　?。垭妷焊S器原理］電壓跟隨器的原理及電路

　　篇一 ： 電壓跟隨器的原理及電路

　　電壓跟隨器的原理及電路

　　電壓跟隨器具有很高的輸入阻抗和很低的輸出阻抗，是最常用的阻抗變換和匹配電路。［）電壓跟隨器常用作電路的輸入緩沖級(jí)和輸出緩沖級(jí)，如圖9-28所示。作為整個(gè)電路的高阻抗輸入級(jí)，可以減輕對(duì)信號(hào)源的影響。作為整個(gè)電路的低阻抗輸出級(jí)，可以提高帶負(fù)載的能力。電壓跟隨器一般由晶體管或集成運(yùn)算放大器構(gòu)成。

　　（1）晶體管射極跟隨器

　　晶體管構(gòu)成的電壓跟隨器的典型電路如圖9-29所示。R1為基極偏置電阻，R2為發(fā)射極電阻，C1、C2分別為輸入、PCF8583T輸出耦合電容。由于電路的輸出電壓Uo從晶體管VT的發(fā)射極引出，并且輸出電壓Uo與輸入電壓配相位相同、幅度也大致相同，所以晶體管電壓跟隨器又叫做射極跟隨器。

　　電壓跟隨器原理 電壓跟隨器的原理及電路

　　射極跟隨器對(duì)交流而言，電源相當(dāng)于短路，晶體管VT的集電極是接地的，因此這是一個(gè)共集電極電路。（）圖9-30為其交流等效電路。

　　射極跟隨器具有輸入阻抗很高、輸出阻抗很低的顯著特點(diǎn)，如圖9-31所示。

　　輸入阻抗Ri是指從電路輸入端看進(jìn)去的阻抗，等于輸入電壓Ui

　　電壓跟隨器原理 電壓跟隨器的原理及電路

　　與輸入電流Ib之比，即Ri=Ui/Ib。［］射極跟隨器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電壓反饋系數(shù)F=l的串聯(lián)電壓負(fù)反饋放大器，輸出電壓Uo全部作為負(fù)反饋電壓Uβ反饋到輸入回路，抵消了絕大部分輸入電壓Ui，所以Ib很小。根據(jù)Ri=Ui/Ib可知，射極跟隨器的輸入阻抗Ri是很高的，可達(dá)幾百干歐。

　　輸出阻抗Ro是指從電路輸出端看進(jìn)去的阻抗。需要注意的是，輸出阻抗Ro并不等于發(fā)射極電阻Re，它等于由于負(fù)載變化引起的輸出電壓變化量△Uo與輸出電流變化量△Io之比，即Ro=△Uo/△Io。這個(gè)特性也是由于電路的強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?。?dāng)負(fù)載變化引起輸出電壓Uo下降時(shí)，輸入電壓配被負(fù)反饋抵消的部分也隨之減少，使得Uo回升，最終保持Uo基本不變。當(dāng)負(fù)載變化引起輸出電壓Uo上升時(shí)，負(fù)反饋電壓也隨之增大，同樣使得Uo保持基本不變。這就意味著射極跟隨器的輸出阻抗Ro是很小的，一般僅為幾十歐。

　?。?）集成運(yùn)放電壓跟隨器

　　由于集成運(yùn)放具有極高的開環(huán)增益，所以集成運(yùn)放電壓跟隨器的性能非常接近理想狀態(tài)，并且無外圍元件，無須調(diào)整，這是晶體管電壓跟隨器（射級(jí)跟隨器）所無法比擬的。集成運(yùn)放電壓跟隨器得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

　　集成運(yùn)放電壓跟隨器電路如圖9-32所示。它實(shí)際上就是Rf=0，R1=∞，反饋系數(shù)F=l時(shí)的同相輸入放大器。由于集成運(yùn)放本身的高增益特性，用集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器具有極高的輸入阻抗，幾乎不

　　電壓跟隨器原理 電壓跟隨器的原理及電路

　　從信號(hào)源汲取電流，同時(shí)具有極低的輸出阻抗，向負(fù)裁輸出電流時(shí)幾乎不在內(nèi)部引起電壓降，可視為電壓源。（）

　?。?）電壓跟隨器的等效電路

　　若在同相放大器中的置R1=∞和R2=0，就是成為單位增益放大器，或電壓跟隨器如圖1.8（a）所示。值得注意的是，這個(gè)電路有運(yùn)算放大器和將輸出完全反饋到輸入的一根導(dǎo)線所組成。這種閉環(huán)參數(shù)是：

　　等效電路如圖（b）所示，作為一個(gè)電壓放大器，這個(gè)跟隨器并沒有盡職，因?yàn)樗脑鲆鎯H僅為1。然而，它的特長是起到一個(gè)阻抗變換的作用。因?yàn)閺乃妮斎肟催M(jìn)去，它是一個(gè)開路；而從它的輸出端看進(jìn)去是短路，源值為V0=Vi。

　　電壓跟隨器原理 電壓跟隨器的原理及電路

　　為了領(lǐng)會(huì)這個(gè)特點(diǎn)，現(xiàn)在考慮一個(gè)源，其電壓為Vs，要將其跨接在某一個(gè)負(fù)載RL上。（）如果這個(gè)源始理想的，那么要做的就是用一根導(dǎo)線將兩者連接起來。然而，就是這個(gè)源有非零輸出電阻Rs，如下圖（a）所示，那么Rs和RL將構(gòu)成電壓分壓器，VL的幅度一定會(huì)小于Vs的幅度，這是由于在Rs上的壓降關(guān)系?，F(xiàn)在用一個(gè)電壓跟隨器來替換這跟導(dǎo)線如圖（b）所示，因?yàn)檫@個(gè)跟隨器有Ri=∞，在輸入端部存在加載，所以VI=VS。再者，因?yàn)楦S器有Ro=0，從輸出端口也不存在加載，所以VL=VI=VS，這表明現(xiàn)在RL接受了全部原電源電壓而且無任何損失。因此，這個(gè)電壓跟隨器的作用就是在源和負(fù)載之間起到一個(gè)緩沖作用。

　　還能觀察到，現(xiàn)在源沒有輸送出任何電流，所以也不存在功率損耗，而在上圖（a）電路中卻存在。由RL所吸收的電流和功率現(xiàn)在是由運(yùn)算放大器提供的，而則個(gè)還是從運(yùn)算放大器的電源取得的，不過在圖中并沒有明確表示出來。因此，除了將UL完全恢復(fù)到VS值之外，跟隨器還免除了Vs提供任何功率。

　　篇二 ： 電壓跟隨器的原理及電路

　　電壓跟隨器的原理及電路

　　電壓跟隨器具有很高的輸入阻抗和很低的輸出阻抗，是最常用的阻抗變換和匹配電路。電壓跟隨器常用作電路的輸入緩沖級(jí)和輸出緩沖級(jí)，如圖9-28所示。作為整個(gè)電路的高阻抗輸入級(jí)，可以減輕對(duì)信號(hào)源的影響。作為整個(gè)電路的低阻抗輸出級(jí)，可以提高帶負(fù)載的能力。電壓跟隨器一般由晶體管或集成運(yùn)算放大器構(gòu)成。

　?。?）晶體管射極跟隨器

　　晶體管構(gòu)成的電壓跟隨器的典型電路如圖9-29所示。R1為基極偏置電阻，R2為發(fā)射極電阻，C1、C2分別為輸入、PCF8583T輸出耦合電容。由于電路的輸出電壓Uo從晶體管VT的發(fā)射極引出，并且輸出電壓Uo與輸入電壓配相位相同、幅度也大致相同，所以晶體管電壓跟隨器又叫做射極跟隨器。

　　射極跟隨器對(duì)交流而言，電源相當(dāng)于短路，晶體管VT的集電極是接地的，因此這是一個(gè)共集電極電路。圖9-30為其交流等效電路。

　　射極跟隨器具有輸入阻抗很高、輸出阻抗很低的顯著特點(diǎn)，如圖9-31所示。

　　輸入阻抗Ri是指從電路輸入端看進(jìn)去的阻抗，等于輸入電壓Ui

　　與輸入電流Ib之比，即Ri=Ui/Ib。射極跟隨器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電壓反饋系數(shù)F=l的串聯(lián)電壓負(fù)反饋放大器，輸出電壓Uo全部作為負(fù)反饋電壓Uβ反饋到輸入回路，抵消了絕大部分輸入電壓Ui，所以Ib很小。根據(jù)Ri=Ui/Ib可知，射極跟隨器的輸入阻抗Ri是很高的，可達(dá)幾百干歐。

　　輸出阻抗Ro是指從電路輸出端看進(jìn)去的阻抗。需要注意的是，輸出阻抗Ro并不等于發(fā)射極電阻Re，它等于由于負(fù)載變化引起的輸出電壓變化量△Uo與輸出電流變化量△Io之比，即Ro=△Uo/△Io。這個(gè)特性也是由于電路的強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?。?dāng)負(fù)載變化引起輸出電壓Uo下降時(shí)，輸入電壓配被負(fù)反饋抵消的部分也隨之減少，使得Uo回升，最終保持Uo基本不變。當(dāng)負(fù)載變化引起輸出電壓Uo上升時(shí)，負(fù)反饋電壓也隨之增大，同樣使得Uo保持基本不變。這就意味著射極跟隨器的輸出阻抗Ro是很小的，一般僅為幾十歐。

　?。?）集成運(yùn)放電壓跟隨器

　　由于集成運(yùn)放具有極高的開環(huán)增益，所以集成運(yùn)放電壓跟隨器的性能非常接近理想狀態(tài)，并且無外圍元件，無須調(diào)整，這是晶體管電壓跟隨器（射級(jí)跟隨器）所無法比擬的。集成運(yùn)放電壓跟隨器得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

　　集成運(yùn)放電壓跟隨器電路如圖9-32所示。它實(shí)際上就是Rf=0，R1=∞，反饋系數(shù)F=l時(shí)的同相輸入放大器。由于集成運(yùn)放本身的高增益特性，用集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器具有極高的輸入阻抗，幾乎不

　　從信號(hào)源汲取電流，同時(shí)具有極低的輸出阻抗，向負(fù)裁輸出電流時(shí)幾乎不在內(nèi)部引起電壓降，可視為電壓源。

　　（3）電壓跟隨器的等效電路

　　若在同相放大器中的置R1=∞和R2=0，就是成為單位增益放大器，或電壓跟隨器如圖1.8（a）所示。值得注意的是，這個(gè)電路有運(yùn)算放大器和將輸出完全反饋到輸入的一根導(dǎo)線所組成。這種閉環(huán)參數(shù)是：

　　等效電路如圖（b）所示，作為一個(gè)電壓放大器，這個(gè)跟隨器并沒有盡職，因?yàn)樗脑鲆鎯H僅為1。然而，它的特長是起到一個(gè)阻抗變換的作用。因?yàn)閺乃妮斎肟催M(jìn)去，它是一個(gè)開路；而從它的輸出端看進(jìn)去是短路，源值為V0=Vi。

　　為了領(lǐng)會(huì)這個(gè)特點(diǎn)，現(xiàn)在考慮一個(gè)源，其電壓為Vs，要將其跨接在某一個(gè)負(fù)載RL上。如果這個(gè)源始理想的，那么要做的就是用一根導(dǎo)線將兩者連接起來。然而，就是這個(gè)源有非零輸出電阻Rs，如下圖（a）所示，那么Rs和RL將構(gòu)成電壓分壓器，VL的幅度一定會(huì)小于Vs的幅度，這是由于在Rs上的壓降關(guān)系?，F(xiàn)在用一個(gè)電壓跟隨器來替換這跟導(dǎo)線如圖（b）所示，因?yàn)檫@個(gè)跟隨器有Ri=∞，在輸入端部存在加載，所以VI=VS。再者，因?yàn)楦S器有Ro=0，從輸出端口也不存在加載，所以VL=VI=VS，這表明現(xiàn)在RL接受了全部原電源電壓而且無任何損失。因此，這個(gè)電壓跟隨器的作用就是在源和負(fù)載之間起到一個(gè)緩沖作用。

　　還能觀察到，現(xiàn)在源沒有輸送出任何電流，所以也不存在功率損耗，而在上圖（a）電路中卻存在。由RL所吸收的電流和功率現(xiàn)在是由運(yùn)算放大器提供的，而則個(gè)還是從運(yùn)算放大器的電源取得的，不過在圖中并沒有明確表示出來。因此，除了將UL完全恢復(fù)到VS值之外，跟隨器還免除了Vs提供任何功率。