Spänningsföljare OP-förstärkare: Vad är det?
Vad är en spänningsföljare?
En spänningsföljare (även känd som buffertförstärkare, enhetsförstärkning eller isoleringsförstärkare) är en op-förstärkarkrets vars utgångsspanning är lika med ingångsspanningen (den "följer" ingångsspanningen). Därför förstärker en spänningsföljare inte ingångssignalen och har en spänningsförstärkning på 1.
Spänningsföljaren ger ingen dämpning eller förstärkning—endast buffring.
En spänningsföljarkrets har en mycket hög ingångsimpedans. Detta gör den till ett populärt val i många olika typer av kretsar där det krävs isolering mellan ingångs- och utgångssignal.
Kretsen för spänningsföljaren visas nedan.
Ett viktigt lag som ligger till grund för en spänningsföljare är Ohms lag.
Som anger att en kretsens ström är lika med dess spänning delat med dess motstånd.
Som nämnts tidigare har spänningsföljare en mycket hög ingångsimpedans (och därför också högt motstånd).
Men innan vi diskuterar kretsar med hög impedans, kommer det att vara hjälpsamt att först förstå vad som händer i en krets med låg impedans.
En låg ingångsimpedans—and därför också motstånd i detta fall—kommer att resultera i att "R" i formeln för Ohms lag blir liten.
Med en fast spänning (V) kommer detta att betyda att en stor mängd ström dras av en låg-impedans (motstånd) belastning.
Därför tar kretsen en stor mängd effekt från strömkällan, vilket resulterar i stora störningar i källan.
Nu ska vi överväga att ge samma effekt till en spänningsföljarkrets.
En spänningsföljarkrets visas nedan.
Notera hur utgången är ansluten till dess inverterande ingång.
Denna anslutning tvingar op-förstärkaren att justera sin utgångsspänning så att den blir lika med ingångsspänningen.
Utgångsspänningen följer därför ingångsspänningen.
Som nämnts är en spänningsföljare en typ av op-förstärkare med en mycket hög impedans.
Mer specifikt har op-förstärkarens ingångsid en mycket hög impedans (1 MΩ till 10 TΩ), medan utgången inte har det.
Ohms lag måste fortfarande gälla.
Så om vi håller spänningen densamma på ingångs- och utgångsidan, och vi minskar signifikant motståndet… vad kommer att hända med strömmen?
Det stämmer: strömmen ökar explosionsartat.
En spänningsföljare håller spänningen densamma—vi sa inte att den håller strömmen densamma också!
Även om en spänningsföljare har enhetsspänningsförstärkning (dvs. den är lika med ett), har den en mycket hög strömförstärkning.
Så på ingångsidan: mycket hög impedans, och mycket låg ström.
Och på utgångsidan: mycket låg impedans, och mycket hög ström.
Spänningen är densamma, men strömmen ökar (eftersom impedansen minskade mellan ingångs- och utgångsidan).
Som nämnts: op-förstärkarens ingångsimpedans är mycket hög (1 MΩ till 10 TΩ).
Med en sådan hög ingångsimpedans laddar inte op-förstärkaren ner källan och drar endast minimal ström från den.
Eftersom op-förstärkarens utgångsimpedans är mycket låg, drivs belastningen som om den vore en perfekt spänningkälla.
Både anslutningar till och från bufferten är därför brokopplingar.
Detta resulterar i minskad effekt konsumtion i källan, och mindre distorsion på grund av överbelastning och andra orsaker till elektromagnetisk interferens.
Spänningsföljarens förstärkning
En spänningsföljare har en spänningsförstärkning på 1 (enhetsförstärkning), eftersom utgångsspänningen följer ingångsspänningen. Även om spänningsbuffertförstärkarens spänningsförstärkning är ungefär enhetlig, ger den betydande ström- och effektförstärkning. Trots detta är det vanligt att säga att den har en förstärkning på 1—med hänvisning till spänningsförstärkningen (det ekvivalenta 0 dB).
Spänningsföljare i spänningsdelarkretsar
