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电压跟随器的工作原理及用途

电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。

电压跟随器主要用途在哪里

1、缓冲、隔离

在一定程度上可以避免由于输出阻抗较高，而下一级输入阻抗较小时产生的信号损耗，起到承上启下的作用。因为，电压放大器的输入阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器进行缓冲。起到承上启下的作用。电压跟随器还可以提高输入阻抗，可以大幅度减小输入电容的大小，为应用高品质的电容提供保证。

运放，是运算放大器的简称。运算放大器是用模拟电子器件(如晶体管，场效应管，二极管等)构成的模拟集成电路，它的特点是有很高的放大倍数和抗干扰能力，因此可以被设计成各种用途的派生电路，如电压比较器、窗口电路、波形发生电路等等，其中也有电压跟随器。

典型线路如图所示：

在电路中，电压跟随器一般做缓冲级(buffer)及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器进行缓冲。起到承上启下的作用。电压跟随器还可以提高输入阻抗，可以大幅度减小输入电容的大小，为应用高品质的电容提供保证。

电压跟随器的另外一个作用就是隔离，在HI-FI电路中，关于负反馈的争议已经很久了，其实，如果真的没有负反馈的作用，绝大多数的放大电路是不能很好地工作的。但是引入了大环路负反馈电路，扬声器的反电动势就会通过反馈电路与输入信号叠加，造成音质模糊、清晰度下降。所以，有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路，试图通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端。但是，由于放大器的末级的工作电流变化很大，其失真度很难保证。

2、阻抗匹配、提高带载能力

共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配(阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢?简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗;周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。

电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和)的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗匹配，音色更加完美。

运放电路分析

下图是一个比较典型的运放电路，我们分析一下这个电路。这里用到虚短和虚断的知识，不知道的翻翻模电的书补补。

由于虚短，运放器输入的正负端之间的电压相等(2,3之间相当于短路)，由于虚断，运放器输入的正负端没有电流进入(相当于断路)。所以2端的电流相当于输入电压Ui，而通过R6的电流等于通过R7的电流，所以可以得到如下公式：

I(通过R6和R7)=(Uo-Ui)/R7 = Ui/R6

解方程得Uo=Ui*(1+R7/R6),也就是Uo对Ui有一个(1+R7/R6)的比例运算。

至于R5的值得选取，一般取R6和R7并联得到的值。(原因涉及到运算放大器的内部结构)

跟随器的实现

由上面的公式Uo=Ui*(1+R7/R6)，我们可以思考一下，当R7为0，R6为无穷大的时候，会产生什么事情呢?

效果如下图：R7为零，相当于短路，R6为无穷大相当于短路。

由公式Uo=Ui*(1+R7/R6)=Ui*(1+0)=Ui。

由此可知，输入与输出电压相等，实现了跟随器的电路。这样的电路使该电路的输入阻抗为无穷大，好处请自行百度。

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电压跟随器的计算分析

电压跟随器是增益等于一的电路，其输出电压跟随输入电压

在同相直流放大器中，当R1=∞时，可得如图(a)所示的电压跟随器;当R1=∞，且Rf=R2=0时，可得图(b)所示的电压跟随器。根据同相直流放大器Auf的计算式可得： Auf≈1