一個(gè)好問題：電壓跟隨器放大倍數(shù)是1，那還不如不放大？省個(gè)元件多好

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大家好，我是王工。在我們電路設(shè)計(jì)的過程中，有時(shí)候會(huì)用到運(yùn)放跟隨器，它的輸入電壓等于輸出電壓，放大倍數(shù)是1。好多人都會(huì)有個(gè)疑問，這相當(dāng)于沒有放大，省掉不是更好，還節(jié)約一顆運(yùn)放的錢？這話聽起來好有道理。但我們用的每一顆芯片或者一顆電阻電容，都是有講究的，不會(huì)憑空把它加上，增加成本。


如上圖：這是一個(gè)電壓跟隨器，它的輸入電壓Vin基本等于輸出電壓Vout，放大倍數(shù)為1。試問，這個(gè)運(yùn)放可不可以不要?
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其實(shí)看使用場(chǎng)景吧。以王工做過的項(xiàng)目來看，主要是在一些精度要求比較高的場(chǎng)合，要求不高的話，可以直接電阻分壓過去。像傳感器之類的信號(hào)采集，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性，都需要用到電壓跟隨器。

加上這個(gè)電壓跟隨器的作用主要有兩個(gè)：1、隔離；
4 v6 s3 |  y/ ]- P/ l& [2、提高驅(qū)動(dòng)能力。
1、隔離其實(shí)這個(gè)隔離容易理解一些。大家應(yīng)該都聽過運(yùn)放的虛短和虛斷吧，它是我們分析運(yùn)放電路的基本點(diǎn)。這里簡(jiǎn)單再來回顧一下：
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虛短是指在理想的情況下，運(yùn)放的兩個(gè)輸入端Up，Un電位相等，就好像短接在了一起，但事實(shí)上沒有短接，故稱為“虛短”。虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋。
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虛斷指在理想的情況下，流入運(yùn)放的兩個(gè)輸入端電流為0。這是因?yàn)槔硐脒\(yùn)放的輸入電阻無限大，就好像運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間開路。但事實(shí)上并沒有開路，故稱為“虛斷”。
由虛斷能夠看出運(yùn)放的隔離作用吧，無窮大的阻抗，就相當(dāng)于隔離了，它可以起到保護(hù)后級(jí)電路的目的。至于為什么運(yùn)放的輸入阻抗無窮大，不是本文討論的重點(diǎn)，這里就不多說了，感興趣的朋友可以下來了解一下。2、提高驅(qū)動(dòng)能力驅(qū)動(dòng)能力是怎么提高的呢？來舉個(gè)例子吧，假設(shè)我們要對(duì)一個(gè)5V電壓用單片機(jī)的ADC進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)是3.3V電壓，所以要對(duì)5V進(jìn)行分壓后再送到單片機(jī)，如下圖。

通過計(jì)算后可知，分壓后傳輸給ADC的電壓為2.5V。但實(shí)際上ADC端，也就是在我們MCU的內(nèi)部也有一個(gè)電阻，這個(gè)電阻將會(huì)改變送到ADC端的電壓，導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)不是那么的準(zhǔn)確。


( T6 Q/ g0 y# v! c" g# V我們假設(shè)ADC端的電阻為RL，阻值為10K，那么實(shí)際送到ADC端的電壓應(yīng)該是電阻RL和電阻R2并聯(lián)后，再跟R1進(jìn)行分壓，那么ADC實(shí)際采集到的電壓就變成了為2V。


5 |* O- t1 Z' w* z$ t這時(shí)候，如果在輸入端和輸出端之間加上一個(gè)運(yùn)放跟隨器，輸出端采集到的電壓跟輸入端電壓幾乎相等。因?yàn)殡妷焊�隨器的輸入阻抗高，輸出阻抗低，相當(dāng)于提高了驅(qū)動(dòng)能力。
寫在最后
+ b. W3 \" V' G9 S, F0 ?. \都說硬件工程師越老越吃香，這句話也證明硬件也是需要積累的，王工從事硬件多年，也會(huì)不定期分享技術(shù)好文，感興趣的同學(xué)可以加微信，或后臺(tái)回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。
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$ |3 b# Q& H! P% ^. C以下兩個(gè)電路，是之前技術(shù)交流群群友發(fā)的，王工做了一個(gè)簡(jiǎn)單的分析，旨在幫助入門或轉(zhuǎn)行的同學(xué)理解學(xué)習(xí)（點(diǎn)擊圖片直接進(jìn)入）
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