1、電壓跟隨器的作用電壓跟隨器是用一個(gè)三極管構(gòu)成的共集電路，它的電壓增益是一，所以叫做電壓跟 隨器。那么電壓跟隨有什么作用呢？共集電路是輸入高阻抗，輸出低阻抗，這就使得它在電 路中可以起到阻抗匹配的作用，能夠使得后一級(jí)的放大電路更好的工作。你可以極端一點(diǎn)去 理解，當(dāng)輸入阻抗很高時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開(kāi)路，當(dāng)輸出阻抗很低時(shí)，對(duì)后級(jí)電路就相 當(dāng)于一個(gè)恒壓源，即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。一個(gè)對(duì)前級(jí)電路相當(dāng)于開(kāi)路，輸出電 壓又不受后級(jí)阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用，即使前、后級(jí)電路之間互不影響。所以， 電壓跟隨器常用作中間級(jí)，以“隔離”前后級(jí)之間的影響，此時(shí)也稱之為緩沖級(jí)。基本原理還 是利用它的輸入阻

2、抗高和輸出阻抗低之特點(diǎn)，在電路中起阻抗匹配的作用。舉一個(gè)應(yīng)用的 例子：電吉他的信號(hào)輸出屬于高阻，接入錄音設(shè)備或者音箱時(shí)，在音色處理電路之前加入這 個(gè)電壓跟隨器，會(huì)使得阻抗配匹，音色更加完美。很多電吉他效果器的輸入部分設(shè)計(jì)都用到 了這個(gè)電路。電壓跟隨器電壓跟隨器，顧名思義，就是輸出電壓與輸入電壓是相同的，就是說(shuō)，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(diǎn)就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來(lái)說(shuō)，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。在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級(jí)及隔離級(jí)。因?yàn)椋妷悍糯笃鞯妮敵鲎杩挂?般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐

3、，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(lái)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(zhēng)議己經(jīng) 很久了，其實(shí)，如果真的沒(méi)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(guò)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(wú) 大環(huán)路負(fù)反饋的電路，試圖通過(guò)斷

4、開(kāi)負(fù)反饋回路來(lái)消除大環(huán)路負(fù)反饋的帶來(lái)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。在這里，電壓跟隨器的作用正好達(dá)到應(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。電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度，并對(duì)前級(jí)電路呈高阻狀態(tài)，對(duì)后級(jí)電路呈低阻狀態(tài), 因而對(duì)前后級(jí)電路起到“隔離”作用o80后在校大學(xué)生完成電子設(shè)計(jì)全過(guò)程（TINA7opa4131 opa228 TL082）技術(shù)分類：模擬設(shè)計(jì)I 2009-01-07作者：billyevans: EDN China一、前言作為一名在讀本科生，自己不能奢望從課堂上學(xué)到太多實(shí)

5、踐的知識(shí)。但我還是看到身邊 有很多熱衷于電子設(shè)計(jì)的同學(xué),雖然自己在電子線路設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程中一路磕磕絆絆，但一 直有很多熱心的學(xué)長(zhǎng)老師幫助，在這個(gè)過(guò)程中自己也總結(jié)了一些學(xué)習(xí)方法，希望能給熱愛(ài)電 子線路設(shè)計(jì)的同學(xué)們一點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)。二、完成一項(xiàng)電子設(shè)計(jì)作品07年的暑假，我觀看了學(xué)長(zhǎng)參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的全過(guò)程，當(dāng)時(shí)的A題“音頻 信號(hào)分析”給我留下了很深刻的印象。經(jīng)過(guò)一年的學(xué)習(xí)自己的知識(shí)也差不多可已完成這個(gè)任 務(wù)了，于是開(kāi)始著手設(shè)計(jì)和制作。下面將詳細(xì)介紹自己制作的全過(guò)程。2.1任務(wù)分析題目的任務(wù)是計(jì)、制作一個(gè)可分析音頻信號(hào)頻率成分，并可測(cè)量正弦信號(hào)失真度的儀器。 模擬部分的要求是:（1）輸入阻抗：5

6、0Q （2）輸入信號(hào)電壓范圍（峰-峰值）：100mV5V；（3）輸入信號(hào)包含的頻率成分范序I： 200Hz10kHz數(shù)字部分的要求是：（1） 20Hz分辨力 的頻譜分析：（2）信號(hào)各分量功率測(cè)量；（3）信號(hào)失真度測(cè)量。經(jīng)過(guò)分析，模擬部分需要制作一個(gè)AGC （自動(dòng)增益控制）放大器電路,而數(shù)字部分主要是進(jìn)行FFT算法和功率、失真度算法的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于數(shù)字部分，由于作者手上有eZDSP2812的開(kāi)發(fā)板，所以作者決定采用TI公司的DSPTMS320F2812作為整機(jī)運(yùn)算控制核心。對(duì)于模擬部分，經(jīng)過(guò)分析他只要由一下幾部分構(gòu)成:V程控增益放大器3峰值檢測(cè)電路V程控增益放大器3峰值檢測(cè)電路+ AGC放大器電路4

7、抗混疊濾波器 +4抗混疊濾波器 +點(diǎn)擊看原圖由于TMS320F2812的片上ADC動(dòng)態(tài)輸入范|韋I為03V,而題目要求的輸入范I韋I為100mV5V交流信號(hào)，因此需要對(duì)輸入信號(hào)峰值進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)結(jié)果對(duì)判斷信號(hào)進(jìn)行放大或衰減，并將信號(hào)電平由0V提升到1.5V。為了防止高頻信號(hào)被采樣，在ADC前增加濾 波器，考慮到頻譜分析的緣故，應(yīng)采用具有帶內(nèi)最大平坦度的巴特沃思濾波器。經(jīng)過(guò)以上分析，己經(jīng)可以得到如下放大電路的整體框圖。加法器電平 提升四階巴特沃斯 低通濾波器加法器電平 提升四階巴特沃斯 低通濾波器點(diǎn)擊看原圖細(xì)心的朋友可能會(huì)問(wèn)，為什么峰值檢測(cè)放在程放之后呢，是否可以直接接在信號(hào)輸入端。 這個(gè)問(wèn)

8、題作者在方案確定時(shí)經(jīng)過(guò)了一番細(xì)致考慮，理論上兩種方法都可以，但是要注意到， 峰值檢測(cè)電路對(duì)亳伏級(jí)的輸入信號(hào)檢測(cè)精度很有限，實(shí)測(cè)誤差會(huì)大于10%，而經(jīng)過(guò)放大后再進(jìn)行峰值檢測(cè)有利于提高峰值檢測(cè)精度，從而更有效的選擇程放的放大倍數(shù)。2.2借助TI網(wǎng)上選型工具確定各部分方案記得TI模擬器械技術(shù)部首席科學(xué)家Tim Kalthoff先生在武漢大學(xué)的湖北省電賽頒獎(jiǎng)典禮 上說(shuō)過(guò)：“TI的網(wǎng)站是一所很好的模擬大學(xué)。”確實(shí)如此，TI的網(wǎng)站有許多幫助設(shè)計(jì)人員完成 選型、方案設(shè)計(jì)、方案驗(yàn)證的工具和向?qū)В@對(duì)于想作者一樣的初學(xué)者是很有幫助的。2.2.1程控增益放大器作者決定從程控增益放大器部分開(kāi)始確定設(shè)計(jì)方案，對(duì)于本部

9、分，和很多人一樣，作者 一開(kāi)始想到兩種方案：1. OPA +模擬多路復(fù)用器；2.集成程控增益放大器。懷著這兩種方案，作者像往常一樣，先登陸TI中國(guó)的官方網(wǎng)站 HYPERLINK /cn/tihome/docs/homepage.tsp,%e7%84%b6%e5%90%8e%e4%b8%8b%e8%bd%bd%e4%ba%86%e5%ba%94%e7%94%a8%e6%8c%87%e5%8d%97%e3%80%8a%e9%9f%b3%e9%a2%91%e6%8c%87%e5%8d%97%e3%80%8b%e5%b9%b6%e4%bb%94%e7%bb%86 /cn/tihome/docs/hom

10、epage.tsp,然后下載了應(yīng)用指南音頻指南并仔細(xì) 閱讀，作者最先發(fā)現(xiàn)的是一款集成程放PGA2310非常適合我的設(shè)計(jì)，增益范W+31.5JB to ?95.5dB,供電電壓最大為15V ,輸入輸出范闈接近供電電壓。于是我很興奮地登陸 TI中國(guó)樣片中心的網(wǎng)站開(kāi)始申請(qǐng)教育樣片（TI公司有大學(xué)合作計(jì)劃）。令人感到沮喪的是，樣片缺貨。于是，作者選擇了第一種方案，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是0PA較容易獲得，另外作者手上有MAXIM公司的一款性能很不錯(cuò)的多路復(fù)用器MAX308o2.2.2電平提升電路對(duì)于這部分，作者也想到了兩種方案：1.直流電平取自電源也壓。這種方法優(yōu)點(diǎn)是無(wú) 需增加額外電路，缺點(diǎn)是電源紋波會(huì)影響頻

11、譜分析的精度。2.通過(guò)電壓基準(zhǔn)源+電壓加法器。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是噪聲紋波小，缺點(diǎn)是需要增加電路復(fù)雜度?？紤]到采用電阻分壓的方法會(huì)在信號(hào)中引入電源的紋波，影響頻譜分析精度，所以作者 選擇了第二種方案，并決定采用手上的低噪聲電壓基準(zhǔn)源AD780提供3V直流電平，并通過(guò) OPA228衰減0.5倍得到1.5V直流電平。2.2.3峰值檢測(cè)電路作者記得模電課上老師說(shuō)過(guò)峰值檢測(cè)電路（PKD）的大致結(jié)構(gòu)，由二極管和低漏電容組成。在實(shí)際應(yīng)用中，PKD輸入輸出需要加緩沖，作者這部分的設(shè)計(jì)參考了 AD公司OP177和TI公司OPA128的數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供的電路圖：點(diǎn)擊看原圖點(diǎn)擊看原圖這兩種方案本質(zhì)上是一樣的思路，輸入

12、為理想二極管接法，輸出為電壓跟隨器，特別的 地方是采用場(chǎng)效應(yīng)管或晶體管代替二極管，這樣的好處是方向漏電流小，因?yàn)樗麄兊姆较蚵?電流都在pA級(jí)別，而二極管方向漏電流是nA級(jí)的。另外，電容的選擇也尤為重要，低漏電流是首要考慮，作者手上有低漏的CBB電容，故選擇CBB作為儲(chǔ)存電荷的電容器。輸出 的運(yùn)放最好選用偏置電流小的運(yùn)放，F(xiàn)ET輸入型的是首選?？傮w而言，TI的方案是AD方案的改進(jìn)型，場(chǎng)效應(yīng)管前的二極管可以進(jìn)一步防止方向漏 電流。由于經(jīng)驗(yàn)不足，作者當(dāng)時(shí)決定留到仿真時(shí)才決定二者中選擇哪一種。2.2.4抗混疊濾波器對(duì)于濾波器的設(shè)計(jì)，作者一直采用查表法設(shè)計(jì)，這一次決定嘗試使用TI網(wǎng)上推薦的FilterP

13、ro濾波器設(shè)計(jì)軟件。作者很快從網(wǎng)上獲得了免費(fèi)的設(shè)計(jì)軟件，并在自己的電腦安裝了 軟件。點(diǎn)擊看原圖但讓我感到很遺憾的是，軟件在作者的電腦上運(yùn)行不一會(huì)兒就彈出警告窗I I報(bào)錯(cuò)，于是 作者到TI網(wǎng)上下載了該軟件的應(yīng)用報(bào)告FilterProTM MFB及Sallen-Key低通濾波器設(shè)計(jì)程 序，可是按照文章的方法操作還是無(wú)法讓軟件工作。直到現(xiàn)在為止還不知道為什么，可能 是因?yàn)閭€(gè)人水平問(wèn)題，希望有用過(guò)該軟件的朋友交流交流。最后，作者使用常規(guī)方法，查表得出了截止頻率為17kHz （足夠的余量）的四階巴特沃 思低通濾波器的電容電阻參數(shù)。三、使用TINA-TI 7.0進(jìn)行方案驗(yàn)證到此為止，本題的慢擬電路部分方案

14、設(shè)計(jì)己經(jīng)初步完成了。卜面的工作就是仿真驗(yàn)證了。作者采用了 TI公司免費(fèi)提供的仿真軟件TINA TI對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證，作者選擇TINA的原因是，它比PSPICE更適合初學(xué)者，并且TI的官方網(wǎng)站有大量的文檔使用該軟件 進(jìn)行仿真測(cè)試。作者首先對(duì)個(gè)單元電路進(jìn)行仿真，通過(guò)對(duì)峰值檢測(cè)部分的仿真，作者發(fā)現(xiàn)兩種方案的精 度都足夠滿足本題要求。于是作者選擇了 ADI公司的電路圖并對(duì)其進(jìn)行了一些修改，作者將晶體管和二極管統(tǒng)一換成二極管1N4148,放大搭和用TI公司經(jīng)典FET輸入運(yùn)放TL082。使用TINA 7.0彷真后發(fā)現(xiàn)結(jié)果還是很令人滿意，經(jīng)過(guò)參數(shù)微調(diào)后決定了一下電路。R1 1kU3 TL082O0PG

15、NLQR1 1kU3 TL082O0PGNLQ點(diǎn)擊看原圖接著作者采用相同的方法完成了各部分電路及總體電路的仿真測(cè)試，期間發(fā)現(xiàn)了一些錯(cuò) 誤和修改了一些參數(shù)，如加法器誤采用了同相加法器。最后得到整體電路圖和幅頻響應(yīng)特性:點(diǎn)擊看原圖點(diǎn)擊看原圖四、動(dòng)手制作電路板考慮到PCB制作周期較長(zhǎng)，而學(xué)?？旆偶倭耍髡邲Q定手工焊接，于是在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里過(guò)了一晚，第二天早上終于全部測(cè)試通過(guò)。下面是作者手工焊接的電路板:點(diǎn)擊看原圖點(diǎn)擊看原圖五、測(cè)試儀器及測(cè)試數(shù)據(jù)5.1測(cè)試儀器從上至下是：泰克TDS 1002B.新聯(lián)EE1643C函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、FLUKE五位半臺(tái)式萬(wàn)用表、新聯(lián)EE1461 DDS信號(hào)發(fā)生器（沒(méi)有使用）、

16、MATRIX實(shí)驗(yàn)室用直流穩(wěn)壓電源。5.2部分測(cè)試數(shù)據(jù)5.2.1幅頻特性測(cè)試3dB點(diǎn)，輸入信號(hào)峰峰值為1V, 16.95kHz。點(diǎn)擊看原圖從結(jié)果看，測(cè)試結(jié)果和TINA的仿真結(jié)果相當(dāng)接近。5.2.2峰值檢測(cè)誤差測(cè)試峰值檢測(cè)電路整體誤差小于10%，信號(hào)幅值在1V以上時(shí)有較高的精度。如果將輸入信 號(hào)放大到該區(qū)間，則可進(jìn)一步提高峰值檢測(cè)精度。點(diǎn)擊看原圖輸入信號(hào)幅值256mV. 10.10kHz,峰值檢測(cè)結(jié)果244mV。點(diǎn)擊看原圖六、心得總結(jié)借這次TI的博客比賽，希望能分享一些自己平時(shí)學(xué)習(xí)模擬電路設(shè)計(jì)的心得。在自己的 學(xué)習(xí)過(guò)程中，得到了 TI公司大學(xué)計(jì)劃非常多的幫助，通過(guò)TI舉辦的湖北省大學(xué)生電子設(shè)計(jì) 競(jìng)

17、賽和TI網(wǎng)上豐富的資源，自己學(xué)到了很多模擬方面的應(yīng)用知識(shí)，學(xué)習(xí)的過(guò)程是很快樂(lè)的, 也是很艱辛的，雖然自己憧得還很少很少，但通過(guò)以后的學(xué)習(xí)和交流，初學(xué)者還是會(huì)慢慢的 入門、逐步深入理解模擬電路設(shè)計(jì)的奧妙的。希望大家能夠多指點(diǎn)，多多幫助。七、參考資料瞿安連.應(yīng)用電子技術(shù).科學(xué)技術(shù)出版社，2006華成英，童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社，2006德州儀器公司（中國(guó)）官方網(wǎng)站學(xué)習(xí)資源電壓跟隨器電路的特點(diǎn)與作用文章來(lái)源：EDN博客 作者：cuihyl68訪問(wèn)次數(shù)：36本文來(lái)自cuihyl68的博客，講述了電壓跟隨器電路的特點(diǎn)與作用的原理和應(yīng)用，作者博客:/cuihyl68壓跟隨器是共集電極電路，信號(hào)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。這一電路的主要特點(diǎn)是：高輸入電阻、 低輸出電阻、電壓增益近似為1,所以叫做電壓跟隨器。那么電壓跟隨有什么作用呢？概括地講，電壓跟隨器起緩沖、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， 能夠使得后一級(jí)的放大電路更好的工作。舉一個(gè)應(yīng)用的典型例子：電吉他的信號(hào)輸出屬于高 阻，接入錄音設(shè)備或者音箱時(shí)，在音色處理電路之前加入這個(gè)電壓跟隨器，會(huì)使得阻抗匹配, 音色更加完美。很多電吉他效果