Підсилювач операційний зі слідкуванням за напругою: що це?
Що таке напівпровідник слідування напруги
Напівпровідник слідування напруги (також відомий як буферний підсилювач, підсилювач з коефіцієнтом зміщення 1 або ізоляційний підсилювач) — це операційний підсилювач, чий вихідна напруга дорівнює вхідній напрузі (він "слідує" за вхідною напругою). Тому напівпровідник слідування напруги операційного підсилювача не підсилює вхідний сигнал і має коефіцієнт підсилення напруги 1.
Напівпровідник слідування напруги не надає аттенування або підсилення — тільки буферизацію.
Схема напівпровідника слідування напруги має дуже високий вхідний імпеданс. Ця характеристика робить його популярним вибором у багатьох типах схем, яким потрібна ізоляція між вхідним і вихідним сигналами.
Нижче показана схема напівпровідника слідування напруги.
Важливим законом, що лежить в основі напівпровідника слідування напруги, є закон Ома.
Згідно з ним, струм в колі дорівнює його напругі, поділеній на опір.
Як зазначалось, напівпровідники слідування напруги мають дуже високий вхідний імпеданс (і, отже, високий опір).
Але перед тим, як ми обговоримо схеми з високим імпедансом, буде корисно спочатку зрозуміти, що відбувається в схемі з низьким імпедансом.
Низький вхідний імпеданс — і, відповідно, опір в цьому випадку — призведе до того, що "R" в формулі закона Ома буде невеликою.
При фіксованій напрузі (V) це означатиме, що велика кількість струму буде споживатися низькоімпедансною (опорною) навантаженням.
Тому схема забирає велику кількість енергії з джерела живлення, що призводить до високих перешкод від джерела.
Тепер розглянемо надання такої самої енергії для схеми напівпровідника слідування напруги.
Нижче показана схема напівпровідника слідування напруги.
Зверніть увагу, як вихід підʼєднаний до інверсного входу.
Це з'єднання примушує операційний підсилювач налаштувати свою вихідну напругу, щоб вона дорівнювала вхідній напрузі.
Отже, вихідна напруга "слідує" за вхідною напругою.
Як зазначалось, напівпровідник слідування напруги — це тип операційного підсилювача з дуже високим імпедансом.
Більш конкретно, вхідна сторона операційного підсилювача має дуже високий імпеданс (1 МОм до 10 ТОм), тоді як вихідна сторона — ні.
Закон Ома все ще повинен бути правильним.
Тому, якщо ми зберігаємо напругу однаковою на вхідній і вихідній сторонах, і значно знижуємо опір… що станеться зі струмом?
Правильно: струм різко зростає.
Напівпровідник слідування напруги зберігає напругу однаковою — ми не казали, що він зберігає струм також однаковим!
Хоча напівпровідник слідування напруги має коефіцієнт підсилення напруги 1 (одиниця), він має дуже високий коефіцієнт підсилення струму.
На вхідній стороні: дуже високий імпеданс, і дуже низький струм.
А на вихідній стороні: дуже низький імпеданс, і дуже високий струм.
Напруга залишається однаковою, але струм зростає (оскільки імпеданс знизився між вхідною і вихідною сторонами).
Як зазначалось: вхідний імпеданс операційного підсилювача дуже високий (1 МОм до 10 ТОм).
З таким високим вхідним імпедансом, операційний підсилювач не завантажує джерело і забирає лише мінімальний струм з нього.
Оскільки вихідний імпеданс операційного підсилювача дуже низький, він працює з навантаженням, як ідеальне джерело напруги.
Обидва з'єднання до і від буферу є, отже, містовими з'єднаннями.
Це призводить до зменшення споживання енергії в джерелі, і меншої деформації через перенавантаження та інші причини електромагнітних перешкод.
