Následovník napětí OP zesilovač: Co to je?
Co je následovník napětí?
Následovník napětí (také známý jako buferový zesilovač, zesilovač s jednotkovým ziskem nebo izolační zesilovač) je operační zesilovač, jehož výstupní napětí je rovno vstupnímu napětí („následuje“ vstupnímu napětí). Proto operační zesilovač následovník napětí nezesiluje vstupní signál a má napěťový zisk 1.
Následovník napětí neposkytuje žádné ztlumení ani zesílení – pouze buferování.
Obvod následovníka napětí má velmi vysokou vstupní impedanci. Tato charakteristika ho činí oblíbeným v mnoha typech obvodů, které vyžadují izolaci mezi vstupním a výstupním signálem.
Obvod následovníka napětí je zobrazen níže.
Důležitým zákonem, na kterém následovník napětí spočívá, je Ohmov zákon.
Ten stanoví, že proud v obvodu je roven napětí děleno odporu.
Jak již bylo zmíněno, následovníci napětí mají velmi vysokou vstupní impedanci (a tedy také vysoký odpor).
Než ale začneme diskutovat o obvodech s vysokou impedancí, bude užitečné nejprve pochopit, co se děje v obvodu s nízkou impedancí.
Nízká vstupní impedancia – a tedy odpor v tomto případě – způsobí, že „R“ ve vzorci pro Ohmov zákon bude malé.
S pevně daným napětím (V) to znamená, že nízkým impedančním (odporovým) zátěžem bude vyžadován velký proud.
Proto obvod spotřebuje velké množství energie ze zdroje, což vede k vysokým rušivým efektům zdroje.
Teď si představme, že dáme stejnou energii do obvodu následovníka napětí.
Obvod následovníka napětí je zobrazen níže.
Všimněte si, jak je výstup připojen k inverznímu vstupu.
Toto připojení nutí operační zesilovač upravit své výstupní napětí, aby bylo rovno vstupnímu napětí.
Výstupní napětí tedy „následuje“ vstupnímu napětí.
Jak již bylo zmíněno, následovník napětí je typ operačního zesilovače s velmi vysokou impedancí.
Konkrétněji, vstupní strana operačního zesilovače má velmi vysokou impedanci (1 MΩ až 10 TΩ), zatímco výstupní strana nemá.
Ohmov zákon stále musí platit.
Pokud tedy udržíme napětí na vstupní a výstupní straně stejné a značně snížíme odpor… co se stane s proudem?
Je to správně: proud exponenciálně naroste.
Následovník napětí udržuje napětí stejné – neřekli jsme, že udržuje i proud stejný!
Ačkoli následovník napětí má jednotkový napěťový zisk (tj. roven jedné), má velmi vysoký proudový zisk.
Tedy na vstupní straně: velmi vysoká impedancia a velmi nízký proud.
A na výstupní straně: velmi nízká impedancia a velmi vysoký proud.
Napětí zůstává stejné, ale proud roste (protože impedancia klesla mezi vstupní a výstupní stranou).
Jak již bylo zmíněno, vstupní impedancia operačního zesilovače je velmi vysoká (1 MΩ až 10 TΩ).
S tak vysokou vstupní impedancí operační zesilovač nerozkládá zdroj a od něj odebírá pouze minimální proud.
Protože výstupní impedancia operačního zesilovače je velmi nízká, pohání zátěž, jako by byl dokonalý napěťový zdroj.
Oba připojení k a z buferu jsou tedy mostovací připojení.
To vede ke snížení spotřeby energie ze zdroje a k menší deformaci z nadměrného zatěžování a jiných příčin elektromagnetické interference.
Zisk následovníka napětí
Následovník napětí má napěťový zisk 1 (jednotkový), protože výstupní napětí následuje vstupnímu napětí. Ačkoli napěťový zisk buferového zesilovače je přibližně jednotkový, poskytuje významný proudový a výkonový zisk. Přesto je běžné říkat, že má zisk 1 – odkazující na napěťový zisk (ekvivalent 0 dB).
Následovník napětí v obvodech dělicích napětí
