運放的電壓追隨電路,，如圖1所示,，利用虛短、虛斷,，一眼看上去簡單明了，沒有什么太多內(nèi)容需要注意,，那你可能就大錯特錯了,。理解好運放的電壓追隨電路，對于理解運放同相,、反相,、差分、以及各種各樣的運放的電路,，都有很大的幫助,。

圖1 運放電壓追隨電路

電壓追隨電路分析

如果我們連接運放的輸出到它的反相輸入端，然后在同相輸入端施加一個電壓信號，我們會發(fā)現(xiàn)運放的輸出電壓會很好的追隨著輸入電壓,。

假設(shè)初始狀態(tài)運放的輸入,、輸出電壓都為0V，然后當(dāng)Vin從0V開始增加的時候,，Vout也會增加,，而且是往正電壓的方向增加。這是因為假設(shè)Vin突然增大,，Vout還沒有響應(yīng)依然是0V的時候,，Ve=Vin-Vout是大于0的，所以乘上運放的開環(huán)增益,，Vout=Ve*A,，使得運放的輸出Vout開始往正電壓的方向增加。

當(dāng)隨著Vout增加的時候,，輸出電壓被反饋回到反相輸入端,，然后會減小運放兩個輸入端之間的壓差，也就是Ve會減小,，在同樣的開環(huán)增益的情況下,，Vout自然會降低。終的結(jié)果就是,，無論輸入是多大的輸入電壓（當(dāng)然是在運放的輸入電壓范圍內(nèi)）,，運放始終會輸出一個十分接近Vin的電壓，但是這個輸出電壓Vout是剛好低于Vin的,，以保證的運放兩個輸入端之間有足夠的電壓差Ve,，來維持運放的輸出，也就是Vout=Ve*A,。

運放電路中的負(fù)反饋

然后,，這個電路很快就會達(dá)到一個穩(wěn)定狀態(tài)，輸出電壓的幅值會很準(zhǔn)確的維持運放兩個輸入端之間的壓差,，這個壓差Ve反過來會產(chǎn)生準(zhǔn)確的運放輸出電壓的幅值,。將運放的輸出與運放的反相輸入端連接起來，這樣的方式被稱為負(fù)反饋,，這是使系統(tǒng)達(dá)到自穩(wěn)定的關(guān)鍵,。這不僅僅適用于運放，同樣適用于任何常見的動態(tài)系統(tǒng),。這種穩(wěn)定使得運放具備工作在線性模式的能力,，而不是僅僅處于飽和的狀態(tài)，全“開”或者全“關(guān)”,，就像它被用于沒有任何負(fù)反饋的比較器一樣,。

由于運放的增益很高,，在運放反相輸入端維持的電壓幾乎與Vin相等。舉例來說,，一個運放的開環(huán)增益為200 000,。如果Vin等于6V，這時輸出電壓會是5.999 970 000 149 999V,。這在運放的輸入端產(chǎn)生了足夠的電壓差Ve=6V-5.999 970 000 149 999V=29.999 85uV,，這個電壓會被放大然后在輸出端產(chǎn)生幅值為5.999 970 000 149 999V的電壓，從而這個系統(tǒng)會穩(wěn)定在這里,。正如你所見,，29.999 85uV是一個很小的電壓，因此對于實際計算來說,，我們可以認(rèn)為由負(fù)反饋維持的運放兩個輸入端之間的壓差Ve=0V,，整個過程如圖2所示。這也就是我們熟悉的“虛短”,，而由于運放的兩個輸入端之間的阻抗是很大的,，自然也就有了“虛斷”。下面的電路具有穩(wěn)定的1倍的閉環(huán)增益,，輸出電壓會簡單的追隨輸入電壓,。

圖2 負(fù)反饋的作用

使用負(fù)反饋的一個很大的優(yōu)勢是，我們不用去關(guān)心運放的實際電壓增益,，只要它足夠大就可以,。如果運放的電壓增益不是200 0000而是250 000，這會使得運放的輸出電壓會更接近Vin一些,，更小的輸入端之間的電壓差用來產(chǎn)生需要的輸出電壓,。在圖2示意的電路中，輸出電壓同樣會等于運放反相輸入端上的輸入電壓,。因此,，對于電路設(shè)計工程師來說，為了實現(xiàn)放大電路的穩(wěn)定的閉環(huán)增益,，運放的開環(huán)增益沒有必要是一個精確的值,，負(fù)反饋會使得系統(tǒng)自我調(diào)整。

使用負(fù)反饋會改善線性度,、增益穩(wěn)定,、輸出阻抗、增益的精度,，但使用負(fù)反饋同樣也會帶來一個嚴(yán)重的問題，那就是降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，而對于單位增益的電壓追隨電路來說,，這是一種壞的情況,，尤其是在驅(qū)動容性負(fù)載的情況下，感興趣的同學(xué)可以自己去查閱相關(guān)的資料,。

關(guān)于運放電路,，很多時候我們都被灌輸反相端追隨同相端，就像前面所說的那樣,，難道就不能同相端追隨反相端嗎,？

對于今天講的電壓追隨電路來說，只能是反相端追隨同相端,。這里因為如果在反相端施加一個正的輸入電壓,，將輸出連接到同相端，同樣假設(shè)輸出為0,，那Ve會是一個負(fù)的電壓,，乘以運放的開環(huán)增益，那輸出會是一個負(fù)的電壓,，返回到運放的同相輸入端,，會進一步得到一個值更大的負(fù)電壓差。很快運放的輸出就會達(dá)到飽和,，自然也就無法實現(xiàn)同相端追隨反相端,。

但對于運放來說，如果在反相端施加參考電壓,，配合其它電子元器件,，如三極管、MOS等,，使得運放的整體環(huán)路形成負(fù)反饋,，同樣也能使同相端追隨反相端，而這也自然打破了我們熟悉的運放的反相端追隨同相端的規(guī)律,。

運放的電壓追隨電路,，”虛短”、“虛斷”是表面,，而負(fù)反饋才是根,。基于這個根,，可以很好的幫助我們?nèi)ダ斫馇ё內(nèi)f化的運放電路,。