電巢學堂：電壓跟隨器原理

電壓跟隨器簡介

電壓跟隨器是共集電極電路，訊號從基極輸入，射極輸出，故又稱射極輸出器。基極電壓與集電極電壓相位相同，即輸入電壓與輸出電壓同相，也就是電壓跟隨器的電壓放大倍數恆小於且接近1。當RF=0，R1=∞，即uo=ui，Auf=1這時輸出電壓跟隨輸入電壓作形同的變化，稱為電壓跟隨器。

那麼電壓跟隨有什麼作用呢？

概括地講，電壓跟隨器起緩衝、隔離、提高帶載能力的作用。共集電路的輸入高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路中可以起到阻抗匹配的作用，能夠使得後一級的放大電路更好的工作。電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度，並對前級電路呈高阻狀態，對後級電路呈低阻狀態，因而對前後級電路起到“隔離”作用，電壓跟隨器常用作中間級，以“隔離”前後級之間的影響，此時稱之為緩衝級。基本原理還是利用它的輸入阻抗高和輸出阻抗低的特點。電壓跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點，可以極端一點去理解，當輸入阻抗很高時，就相當於對前級電路開路；當輸出阻抗很低時，對後級電路就相當於一個恆壓源，即輸出電壓不瘦後級電路阻抗的影響。一個對前級電路相當於開路，輸出電壓又不受後級阻抗影響的電路當然具備隔離作用，即使前、後級電路之間互不影響。

電壓跟隨器主要用途在哪裡

1

緩衝

在一定程度上可以避免由於輸出阻抗較高，而下一級輸入阻抗較小時產生的訊號損耗，起到承上啟下的作用。

2隔離

由於電壓跟隨器具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點，使得它對上一級電路呈現高阻狀態，而對下一級電路呈現低阻狀態，常用於中間級，以隔離前後級電路，消除它們之間的相互影響。在HIFI電路中就包含電壓跟隨器，將其置於前級和功放之間，用於消除揚聲器的反電動勢對前級的干擾，使得音質更加清晰。

3

阻抗匹配、提高帶載能力

共集電路的輸入高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路中可以起到阻抗匹配（阻抗從字面上看就與電阻不一樣，其中只有一個阻字是相同的，而另一個抗字呢？簡單地說，阻抗就是電阻加電抗，所以才叫阻抗；周延一點地說，阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電的世界中，物體對電流阻礙的作用叫做電阻，世界上所有的物質都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻小的物質稱作良導體，電阻很大的物質稱作非導體，而最近在高科技領域中稱的超導體，則是一種電阻值幾近於零的東西。但是在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外，電容及電感也會阻礙電流的流動，這種作用就稱之為電抗，意即抵抗電流的作用。

電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗，簡稱容抗及感抗。它們的計量單位與電阻一樣是歐姆，而其值的大小則和交流電的頻率有關係，頻率愈高則容抗愈小感抗愈大，頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題，具有向量上的關係式，因此才會說：阻抗是電阻與電抗在向量上的和）的作用，能夠使得後一級的放大電路更好的工作。舉一個應用的典型例子：電吉他的訊號輸出屬於高阻，接入錄音裝置或者音箱時，在音色處理電路之前加入這個電壓跟隨器，會使得阻抗匹配，音色更加完美。

關於AD前面的電壓跟隨器

R25的作用是消反射的，運放的5、6角理論上是電壓相同的，且輸入阻抗是無窮大！那麼輸入訊號的電流主要是透過R28流入地，也就是輸入點的電壓在WK-in點形成，理論上不會有電流流入R25，如果沒有R25那麼訊號就會100%反射到WK-in上，如果訊號源的內阻非常的大，也就是帶載的能力很差，反射的訊號就會在R28的輸入點附近形成很強的發射震盪也就是“迴音”這樣的噪聲經過放大就會使輸出訊號質量很差，R25和C12的接入可以把在5pin的反射訊號有效地吸收，高頻的反射訊號透過C12洩放到地（AGND）R25把反射的訊號阻隔在5pin的輸入端。那麼R25為什麼是20K呢？這個可能是經驗值，R25大了就會影響到5pin的訊號強度畢竟運放不是理想的在說也同樣會反射大量的訊號，小了就像導線一樣不能阻擋反射訊號。通常會取到R28的2-3倍這個樣子。R28、R25、R27的選取和運放的工作阻抗有關。D2、D3靜電鉗位，100ohm電阻不是阻抗匹配！通常的電路都有內阻，一般的數位電路的普遍內阻在100ohm左右，也就是VCC 5V的情況下，最大輸出電流時50mA的樣子，所以電路中常用100ohm的電阻來消反射。這樣的電路中的輸出功率最大也就是阻抗匹配！電流也最大。當運算放大器作為電壓跟隨器時，輸入輸出端出現相位差的原因有：其原因大致可分為兩種：1，由於運算放大器固有的特性2，由於運算放大器以外的反饋環路的特性