ตัวตามแรงดัน OP Amplifier: คืออะไร

What is a Voltage Follower?

วอลต์ฟอลโลเวอร์ (หรือเรียกว่าบัฟเฟอร์แอมปลิฟายเออร์, ยูนิตี้-เกนแอมปลิฟายเออร์, หรือไอโซเลชันแอมปลิฟายเออร์) เป็นวงจรโอเพ่นแอมป์ที่มีแรงดันไฟฟ้าขาออกเท่ากับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (มัน "ตาม" แรงดันไฟฟ้าขาเข้า) ดังนั้นวอลต์ฟอลโลเวอร์โอเพ่นแอมป์ไม่ขยายสัญญาณขาเข้าและมีค่าความได้เปรียบทางแรงดันเป็น 1

วอลต์ฟอลโลเวอร์ไม่ทำให้สัญญาณลดลงหรือขยายขึ้น—แต่เพียงแค่บัฟเฟอร์

วงจรวอลต์ฟอลโลเวอร์มีอิมพิแดนซ์ขาเข้าสูงมาก ลักษณะนี้ทำให้มันเป็นตัวเลือกที่นิยมในวงจรหลายประเภทที่ต้องการแยกสัญญาณระหว่างขาเข้าและขาออก

วงจรของวอลต์ฟอลโลเวอร์แสดงด้านล่าง

กฎสำคัญที่รองรับวอลต์ฟอลโลเวอร์คือกฎของโอห์ม.

ซึ่งระบุว่ากระแสไฟฟ้าของวงจรเท่ากับแรงดันหารด้วยความต้านทาน

อย่างที่กล่าวไว้ว่าวอลต์ฟอลโลเวอร์มีอิมพิแดนซ์ขาเข้าสูงมาก (และมีความต้านทานสูง)

แต่ก่อนที่เราจะพูดถึงวงจรที่มีอิมพิแดนซ์สูง จะเป็นประโยชน์หากเราเข้าใจว่าวงจรที่มีอิมพิแดนซ์ต่ำทำงานอย่างไร

อิมพิแดนซ์ขาเข้าต่ำ—และดังนั้นความต้านทานในกรณีนี้—จะทำให้ "R" ในสูตรของกฎของโอห์มมีค่าน้อย

เมื่อมีแรงดันคงที่ (V) นี่หมายความว่าโหลดที่มีอิมพิแดนซ์ต่ำ (ความต้านทาน) จะดึงกระแสไฟฟ้าจำนวนมาก

ดังนั้นวงจรจะใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานจำนวนมาก ทำให้เกิดการรบกวนที่แหล่งพลังงานสูง

ตอนนี้ลองพิจารณาให้พลังงานเดียวกันกับวงจรวอลต์ฟอลโลเวอร์.

วงจรวอลต์ฟอลโลเวอร์แสดงด้านล่าง

สังเกตว่าขาออกเชื่อมต่อกับขาเข้าแบบผกผัน

การเชื่อมต่อครั้งนี้บังคับให้โอเพ่นแอมป์ปรับแรงดันขาออกให้เท่ากับแรงดันขาเข้า

ดังนั้นแรงดันขาออก "ตาม" แรงดันขาเข้า

อย่างที่กล่าวไว้ว่าวอลต์ฟอลโลเวอร์เป็นประเภทของโอเพ่นแอมป์ที่มีอิมพิแดนซ์สูงมาก

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้านขาเข้าของโอเพ่นแอมป์มีอิมพิแดนซ์สูงมาก (1 MΩ ถึง 10 TΩ) ในขณะที่ขาออกไม่มี

กฎของโอห์มยังคงต้องเป็นจริง

ดังนั้นหากเราคงแรงดันขาเข้าและขาออกให้เท่ากัน และลดความต้านทานลงอย่างมาก... กระแสไฟฟ้าจะเกิดอะไรขึ้น?

ใช่แล้ว: กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

วอลต์ฟอลโลเวอร์รักษาแรงดันให้เท่าเดิม—เราไม่ได้บอกว่ามันรักษากระแสให้เท่าเดิมด้วย!

แม้ว่าวอลต์ฟอลโลเวอร์จะมีความได้เปรียบทางแรงดันเท่ากับ 1 (คือเท่ากับหนึ่ง) แต่มันมีความได้เปรียบทางกระแสสูงมาก

ดังนั้นในด้านขาเข้า: อิมพิแดนซ์สูงมาก และกระแสต่ำมาก

และในด้านขาออก: อิมพิแดนซ์ต่ำมาก และกระแสสูงมาก

แรงดันคงที่ แต่กระแสเพิ่มขึ้น (เนื่องจากอิมพิแดนซ์ลดลงระหว่างขาเข้าและขาออก)

อย่างที่กล่าวไว้ว่าอิมพิแดนซ์ขาเข้าของโอเพ่นแอมป์สูงมาก (1 MΩ ถึง 10 TΩ)

ด้วยอิมพิแดนซ์ขาเข้าที่สูงเช่นนี้ โอเพ่นแอมป์ไม่ทำให้แหล่งกำเนิดไฟฟ้าลดลงและดึงกระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดน้อยมาก

เนื่องจากอิมพิแดนซ์ขาออกของโอเพ่นแอมป์ต่ำมาก มันขับโหลดเหมือนกับแหล่งกำเนิดแรงดันที่สมบูรณ์

ทั้งการเชื่อมต่อไปยังและออกจากบัฟเฟอร์เป็นการเชื่อมต่อแบบสะพาน

ผลคือการลดการใช้พลังงานในแหล่งกำเนิดและการบิดเบือนจากการโหลดเกินและสาเหตุอื่น ๆ ของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า.

Gain ของวอลต์ฟอลโลเวอร์

วอลต์ฟอลโลเวอร์มีความได้เปรียบทางแรงดันเท่ากับ 1 (เท่ากับหนึ่ง) เนื่องจากแรงดันขาออกตามแรงดันขาเข้า แม้ว่าความได้เปรียบทางแรงดันของบัฟเฟอร์แอมปลิฟายเออร์จะประมาณเท่ากับหนึ่ง แต่มันให้ความได้เปรียบทางกระแสและพลังงานอย่างมาก แม้ว่าจะเป็นเช่นนั้น แต่ก็มักจะกล่าวว่ามันมีความได้เปรียบเท่ากับ 1—หมายถึงความได้เปรียบทางแรงดัน (เท่ากับ 0 dB)

วอลต์ฟอลโลเวอร์ในวงจรแบ่งแรงดัน

ในวงจรทุกวงจร แรงดันจะถูกแบ่งหรือกระจายไปยังอิมพิแดนซ์หรือ