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運(yùn)放電壓跟隨器加反饋電阻的作用-運(yùn)算放大器

 筆錄收藏 2024-07-17 發(fā)布于北京

這個(gè)是運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器,他的特點(diǎn)是輸出電壓等于輸入電壓,它常常用來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離,緩沖和提高帶載能力。

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有時(shí)候我們還會(huì)在電壓跟隨器上加這兩個(gè)電阻,其中R1主要是起保護(hù)作用,Rf主要是為了消除偏置電流對(duì)輸出電壓的影響。

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運(yùn)放的同相端和反相端共模輸入電壓和差模輸入電壓都是有范圍的,當(dāng)輸入電壓超過(guò)這個(gè)范圍時(shí),運(yùn)放有可能會(huì)損壞。

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所以一般在運(yùn)放的內(nèi)部,同相端和反相端都會(huì)有鉗位保護(hù)的二極管,防止輸入的共模電壓和差模電壓超過(guò)一定的電壓值,有一些則是有靜電保護(hù)的ESD管,防止靜電損壞運(yùn)放。

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對(duì)于電壓跟隨器,當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)VCC時(shí),上面的二極管導(dǎo)通,所以這時(shí)電阻R1就起到一個(gè)限流的作用,防止流過(guò)二極管電流過(guò)大,損壞芯片。
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同樣的當(dāng)輸入信號(hào)電壓低于VEE時(shí),下面的二極管導(dǎo)通,電阻R1同樣起到限流的作用。
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另外一種情況就是斷電的瞬間運(yùn)放內(nèi)部保護(hù)電路可能是失效的,輸入端如果放置了電容,輸入電壓則不會(huì)突然消失,這對(duì)運(yùn)放的輸入端可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓的情況,如果沒(méi)有串接電阻,會(huì)導(dǎo)致運(yùn)放輸入端流入過(guò)量的電流從而損壞。
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或者信號(hào)源先于運(yùn)放上電,同樣會(huì)出現(xiàn)上面的情況。
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所以在輸入端加一個(gè)電阻R1,當(dāng)保護(hù)電路失效時(shí),限制輸入到運(yùn)放的電流,保護(hù)運(yùn)放。

對(duì)于內(nèi)部沒(méi)有鉗位二極管的運(yùn)放,電阻R1同樣也可以起到防止輸入電壓過(guò)大而損壞運(yùn)放的作用。
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Rf是為了匹配R1,消除輸入偏置電流對(duì)輸出電壓的影響。
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如果沒(méi)有放置電阻R1,則考慮信號(hào)源內(nèi)阻Rs。
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當(dāng)運(yùn)放輸出端出現(xiàn)錯(cuò)誤接地時(shí),如果同相端存在輸入電壓,那么電阻Rf和R1限制了流過(guò)差模防護(hù)二極管的電流,防止電流過(guò)大損壞芯片
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也不是每個(gè)電壓跟隨器都需要加電阻R1和Rf,有時(shí)候加了反倒會(huì)產(chǎn)生振蕩等一系列問(wèn)題,所以這個(gè)串接電阻需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)。

R1和Rf的取值一般在1-10K的樣子。

原文鏈接:運(yùn)放電壓跟隨器為什么要加電阻

另一個(gè)網(wǎng)友測(cè)試的電路:

1、運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器

在許多典型電路設(shè)計(jì)中,AD轉(zhuǎn)換器之前會(huì)有一個(gè)。這個(gè)跟隨器到底是不是需要,要在了解跟隨器作用的基礎(chǔ)上,針對(duì)自己的電路特點(diǎn)而定。 首先,分析跟隨器在這里的作用:

電壓跟隨器在這里的作用是阻抗變換作用。

影響一:將輸入阻抗變得很高,這樣,對(duì)于輸入信號(hào)的影響可以做到很小。

影響二:輸出阻抗變得很低,AD輸入阻抗對(duì)輸入信號(hào)的影響可以做到很小。

可見(jiàn),跟隨器非常有意義。 其次,分析自己的電路和被測(cè)信號(hào)做出是否用跟隨器的決定。

1、如果信號(hào)源的輸出阻抗很小,那么,影響一可以忽略。
2、如果AD的輸入阻抗很大,那么影響一和影響二均可以忽略。

3、若兩個(gè)影響都可以忽略,不必采用跟隨器

4、存在一個(gè)影響,就需要用跟隨器。

2、跟隨器為何要加反饋電阻?

信號(hào)源內(nèi)阻較大時(shí),添加阻值與信號(hào)源內(nèi)阻相同的反饋電阻,如R4,可以減少輸出失調(diào)電壓,提高精度。
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R2的作用是為了防止輸出意外接地,導(dǎo)致OP損壞,R3起限流作用,再加上嵌位二極管效果更好。
  兩種電壓跟隨器的理想閉環(huán)增益都等于一。
  在電壓跟隨器中,共模抑制比的影響將加強(qiáng)。此外,同相端到信號(hào)源之間不接電阻對(duì)減小定態(tài)誤差是有利的。
  但是,當(dāng)這個(gè)匹配電阻取零,則要求反饋電阻為零,在發(fā)生堵塞現(xiàn)象時(shí),反饋回路中電流較大,不利于輸入級(jí)的保護(hù)。所以,在使用中應(yīng)注意。
  加有反饋電阻的跟隨器,在電路發(fā)生“堵塞”時(shí),對(duì)電路有一定的限流保護(hù)作用,這是它的優(yōu)點(diǎn)。但定態(tài)誤差增大了些。

3、運(yùn)放特點(diǎn)

理想運(yùn)放工作于線性區(qū)的特點(diǎn):放大倍數(shù)超級(jí)大/輸入電阻超級(jí)大/輸出電阻超級(jí)小

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共奏與線性區(qū)時(shí),Vo = A(Vp - Vn); 其中A為放大系數(shù)

輸出電阻超級(jí)小,近似于輸入與輸出虛短,Vp=Vn

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由于輸入電阻超級(jí)大,近似于輸入端虛斷,Ip與In近似為0

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運(yùn)放的線性區(qū)很窄,需要加負(fù)反饋

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參考:《運(yùn)放構(gòu)成電壓跟隨器作用、反饋電阻作用》

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