Spenna spenna styrkur: Hvað er það?
Hva er spenningsfølger?
Spenningsfølger (også kjent som bufferforsterker, enhetsforsterker eller isolasjonsforsterker) er en op-amp sirkus hvis utgang spenning er lik inngangsspenningen (den "følger" inngangsspenningen). Derfor forsterker ikke en spenningsfølger op-amp inngangssignalet og har en spenningsforsterkning på 1.
Spenningsfølger gir ingen demping eller forsterking—bare buffring.
En spenningsfølgersirkus har en veldig høy inngangsimpedans. Dette trekket gjør den populær i mange ulike typer sirkuser som krever isolasjon mellom inngangssignal og utgangssignal.
Sirkuset til spenningsfølger er vist nedenfor.
Et viktig lov som ligger til grunn for en spenningsfølger er Ohms lov.
Denne loveren fastslår at en sirkus' strøm er lik dens spenning delt på dens motstand.
Som nevnt, har spenningsfølgere en veldig høy inngangsimpedans (og dermed høy motstand).
Men før vi diskuterer sirkuser med høy impedans, vil det være nyttig å først forstå hva som skjer i en sirkus med lav impedans.
En lav inngangsimpedans—og dermed motstand i dette tilfellet—vil føre til at "R" i formelen for Ohms lov blir liten.
Med en fast spenning (V) vil dette bety at en stor mengde strøm vil bli tatt av en lav-impedans (motstand) last.
Dermed tar sirkusen en stor mengde kraft fra kraftkilden, noe som fører til store kildestøyninger.
La oss nå overveie å gi samme kraft til en spenningsfølgesirkus.
En spenningsfølgesirkus er vist nedenfor.
Legg merke til hvordan utgangen er koblet til sin inverterende inngang.
Dette koblingen tvinger op-amp til å justere sin utgangsspenning slik at den blir lik inngangsspenningen.
Utgangsspenningen "følger" derfor inngangsspenningen.
Som nevnt, er en spenningsfølger en type op-amp med en veldig høy impedans.
Mer spesifikt, har inngangssiden av op-amp en veldig høy impedans (1 MΩ til 10 TΩ), mens utgangssiden ikke har det.
Ohms lov må fortsatt holde styr.
Så hvis vi beholder spenningen den samme på inngangssiden og utgangssiden, og vi reduserer betydelig motstanden... hva skal skje med strømmen?
Det stemmer: strømmen skyter opp.
En spenningsfølger beholder spenningen den samme—vi sa ikke at den også beholdte strømmen den samme!
Selv om en spenningsfølger har enhets spenningsforsterkning (dvs. den er lik én), har den en veldig høy strømforsterkning.
Så på inngangssiden: veldig høy impedans, og veldig lav strøm.
Og på utgangssiden: veldig lav impedans, og veldig høy strøm.
Spenningen forbli den samme, men strømmen øker (fordi impedansen gikk ned mellom inngangssiden og utgangssiden).
Som nevnt, er inngangsimpedansen til op-amp veldig høy (1 MΩ til 10 TΩ).
Med en så høy inngangsimpedans, belaster ikke op-amp kilden og trekker bare minimal strøm fra den.
Fordi utgangsimpedansen til op-amp er veldig lav, driver den lasten som om den var en perfekt spenningskilde.
Både tilkoblingen til og fra bufferten er derfor brokoplinger.
Dette fører til redusert energiforbruk hos kilden, og mindre forvrengning fra overbelasting og andre årsaker til elektromagnetisk støy.
Spenningsfølgerforsterkning
En spenningsfølger har en spenningsforsterkning på 1 (enhet), fordi utgangsspenningen følger inngangsspenningen. Selv om spenningsforsterkningen til en spenningsbufferforsterker er omtrent lik én, gir den betydelig strøm- og effektforskyting. Trods dette er det vanlig å si at den har en forsterkning på 1—henviser til spenningsforsterkningen (den ekvivalente 0 dB).
