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一个好问题:电压跟随器放大倍数是1,那还不如不放大?省个元件多好

在我们电路设计的过程中,有时候会用到运放跟随器,它的输入电压等于输出电压,放大倍数是1。好多人都会有个疑问,这相当于没有放大,省掉不是更好,还节约一颗运放的钱?这话听起来好有道理。但我们用的每一颗芯片或者一颗电阻电容,都是有讲究的,不会凭空把它加上,增加成本。

如上图:这是一个电压跟随器,它的输入电压Vin基本等于输出电压Vout,放大倍数为1。试问,这个运放可不可以不要?

其实看使用场景吧。

以王工做过的项目来看,主要是在一些精度要求比较高的场合,要求不高的话,可以直接电阻分压过去。像传感器之类的信号采集,为了保持数据的精度和准确性,都需要用到电压跟随器。

加上这个电压跟随器的作用主要有两个:

1、隔离;

2、提高驱动能力。

1、隔离

其实这个隔离容易理解一些。大家应该都听过运放的虚短和虚断吧,它是我们分析运放电路的基本点。这里简单再来回顾一下:

虚短是指在理想的情况下,运放的两个输入端Up,Un电位相等,就好像短接在了一起,但事实上没有短接,故称为“虚短”。虚短的必要条件是运放引入深度负反馈。

虚断指在理想的情况下,流入运放的两个输入端电流为0。这是因为理想运放的输入电阻无限大,就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路,故称为“虚断”。

由虚断能够看出运放的隔离作用吧,无穷大的阻抗,就相当于隔离了,它可以起到保护后级电路的目的。至于为什么运放的输入阻抗无穷大,不是本文讨论的重点,这里就不多说了,感兴趣的朋友可以下来了解一下。

2、提高驱动能力

驱动能力是怎么提高的呢?来举个例子吧,假设我们要对一个5V电压用单片机的ADC进行监测,因为单片机是3.3V电压,所以要对5V进行分压后再送到单片机,如下图。

通过计算后可知,分压后传输给ADC的电压为2.5V。但实际上ADC端,也就是在我们MCU的内部也有一个电阻,这个电阻将会改变送到ADC端的电压,导致采集到的数据不是那么的准确。

我们假设ADC端的电阻为RL,阻值为10K,那么实际送到ADC端的电压应该是电阻RL和电阻R2并联后,再跟R1进行分压,那么ADC实际采集到的电压就变成了为2V。

这时候,如果在输入端和输出端之间加上一个运放跟随器,输出端采集到的电压跟输入端电压几乎相等。因为电压跟随器的输入阻抗高,输出阻抗低,相当于提高了驱动能力。

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