電壓跟隨器輸入和輸出的誤差的分析

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。電壓跟隨器的顯著特點就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來說，輸入阻抗要達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。

輸入輸出端出現(xiàn)相位差的主要原因

其原因大致可分為兩種：

1，由于運算放大器固有的特性

2，由于運算放大器以外的反饋環(huán)路的特性

運算放大器的特性

Fig2a 及Fig2b分別代表性地反映了運算放大器的電壓增益—頻率特性和相位—頻率特性。數(shù)據(jù)手冊中也有這兩張曲線圖。

如圖所示，運算放大器的電壓增益和相位隨頻率變化。運算放大器的增益與反饋后的增益（使用電壓跟隨器時為0dB）之差，即為反饋環(huán)路繞行一周的增益（反饋增益）。如果反饋增益不足1倍（0dB），那么，即使相位變化180o，回到正反饋狀態(tài)，負增益也將在電路中逐漸衰減，理論上不會引起震蕩。

反而言之，當(dāng)相位變化180o后，如頻率對應(yīng)的環(huán)路增益為1倍，則將維持原有振幅；如頻率對應(yīng)的環(huán)路增益為大于1倍時，振幅將逐漸發(fā)散。在多數(shù)情況下，在振幅發(fā)散過程中，受最大輸出電壓等非線性要素的影響，振幅受到限制，將維持震蕩狀態(tài)。

為此，當(dāng)環(huán)路增益為0dB時的頻率所對應(yīng)的相位與180o之間的差是判斷負反饋環(huán)路穩(wěn)定性的重要因素，該參數(shù)稱為相位裕度。（Fig2b.）

如沒有特別說明，單個放大器作為電壓跟隨器時，要保持足夠相位裕度的。

注：數(shù)據(jù)手冊注明「建議使用6ｄB以上的增益」的放大器，不可用作電壓跟隨器。

運算放大器周邊電路對反饋環(huán)路的影響

在實際應(yīng)用中，構(gòu)成電壓跟隨器并非象Fig1.那樣簡單地將輸入端和輸出端直接連接在一起。至少輸出端是與某個負載連接在一起的。因此，必須考慮到該負載對放大器的影響。

例如，如Fig3.所示，輸出端和接地之間接電容時，這一容量與運算放大器的輸出電阻構(gòu)成的常數(shù)造成相位滯后。

（Fig2b.所示之狀態(tài)可能變化為Fig2c所示之狀態(tài)）這時，環(huán)路增益在輸出電阻和C的作用下降低。同時，相位和增益之間不再有比例關(guān)系，相位滯后成為決定性因素，使反饋環(huán)路失去穩(wěn)定，最糟糕時可能導(dǎo)致震蕩。單純地在輸出端和接地之間連接電容，構(gòu)成電壓跟隨器時，每種運算放大器之間的穩(wěn)定性存在差異。

Fig4.為輸入端需要保護電阻的運算放大器可能發(fā)生的問題。

為解決Fig3.出現(xiàn)的問題，可采用Fig5.（a）、（b）所示之方法。（a）圖中插入R，消除因CL而產(chǎn)生的反饋環(huán)路相位滯后。（在高頻區(qū)，R作為運算放大器的負荷取代了CL而顯現(xiàn)出來。） （b）則用C1來消除CL造成的相位滯后。

為解決Fig4.的問題，則可在輸入保護電阻上并聯(lián)一個尺寸適當(dāng)?shù)碾娙?。一般被叫做“輸入電容取消值”的近似值約為10pF～100pF。