用运放构成电压跟随器应注意的几个问题
题外话：用运放构成电压跟随器的电路， 传统教科书仅是简单的把输岀和反相输入端连接起来完
事儿（如图一），而实际电路要复杂的多，稳定性问题不可忽视！本文是在一家日本 IC 厂家网
站上找到的，希望对实际应用有一点帮助。 （
电压跟随器，顾名思义，就是输岀电压与输入电压是相同的，就是说, 数恒小于且接近1。
电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高， 而输岀阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆
是很容易做到的。输岀阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。
在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输岀阻抗一般比较高， 通常
在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，
那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输
岀电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。 随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样， 输入电容的容量可以大幅度减小，
为应用高
品质的电容提供了前提保证。
电压跟随器的另外一个作用就是隔离，在
如果真的没有负反馈的作用， 环路负反馈电路，扬声器的反电动
势就会通过反馈电路，与输入信号叠加。
造成音质模糊, 度下降，所以，有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路， 消除大环路负反馈的带来的弊端。 保证。
图一
Q.用电压跟随器使运算放大器保持稳定，须注意哪些问题?
A :对于采用负反馈的放大电路，如何减少振荡以保持稳定，目前尚无定论。电 压跟随器
电压跟随器的电压放大倍 应用电压跟 HI-FI 电路中，关于负反馈的争议已经很久了，其实， 相信绝大多数的
放大电路是不能很好的工作的。
但是由于引入
了大
试图通过断开负反馈回路来 但
是，由于放大器的末级的工作电流变化很大， 其失真度很难
Vout
也不例外。（Figi.）
运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相, 即，当负输入端的印
加电压引起输出增大时，运算放大器能够相应地使增加的电压降低。 不过，运算 放大器的输入端和输出端的相位总有差异。 当输出和输出之间的相位相差180° 时，负输入与正输入正好相同，原本应该减少的输出却得到了增强。 （成为正反 溃的状态。）如果在特定频段陷入这一状态，并且仍然保持原有振幅，那么该输 出频率和振荡状态将一直持续下去。
2.输入输出端出现相位差的主要原因
其原因大致可分为两种： 1, 由于运算放大器固有的特性
2, 由于运算放大器以外的反馈环路的特性
2.1.运算放大器的特性
Fig2a 及Fig2b 分别代表性地反映了 运
算放大器的电压增益一频率特性 和相位一
频率特性。数据手册中也有
位变化1800,回到正反馈状态，负增 益也将在电路中逐渐衰减，理论上不 会引起
震荡。
反而言之，当相位变化1800后，如 频率对应的环路增益为1倍，则将维 持原有振幅；如频率对应的环路增益 为大于1倍时，振幅将逐渐发散。在 多数情况下，在振幅发散过程中，受 最大输出电压等非线性要素的影响， 振幅受到限制，将维持震荡状态。 为此，当环路增益为OdB 时的频率所 对应的相位与1800之间的差是判断 负反馈环
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这两张曲线图。
如图所示，运算放大器的电压增益和
相位随频率变化。运算放大器的增益
2
与反馈后的增益（使用电压跟随器时 Fl 喊亂电压iUfi —频率特性曲竭圈
为0dB ）之差，即为反馈环路绕行一
周的增益（反馈增益）。如果反馈增 益不足1倍（0dB ），那么，即使相 『1
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路稳定性的重要因素，该参数称为相位裕度。（Fig2b.）
如没有特别说明，单个放大器作为电 压跟随器时，要保持足够相位裕度 的。
注：数据手册注明「建议使用6d B 以上的增益」的放大器，不可用作电 压跟随器。 在实际应用中，构成电压跟随器 并非象Figi.那
样简单地将输入 端和输出端直接连接在一起。至 少输出端是与某个负载连接在一 起的。因此，必须考虑到该负载 对放大器的影响。
例如，如Fig3.所示，输出端和接 地之间接电容时，这一容量与运 算放大器的输出电阻构成的常数 造成相位滞后。
（Fig2b.所示之状态可能变化为 Fig2c 所示之状态）这时，环路增 益在输出电阻和C 的作用下降低。 同时，相位和增益之间不再有比 例关系，相位滞后成为决定性因 素，使反馈环路失去稳定，最糟 糕时可能导致
震荡。单纯地在输 出端和接地之间连
接电容，构成 电压跟随器时，每种运算放大器 之间的稳定性存在差异。
Fig4.为输入端需要保护电阻的 运算放大器可能发生的问题。 为解决Fig3.出现的问题，可采用 Fig5.（a ）、（b ）所示之方法。（a ） 图中插入R,消除因CL 而产生的 反馈环路相位滞后。（在高频区， R 作为运算放大器的负荷取代了 CL 而显现出来。）（b ）则用C1来 消除CL 造成的相位滞后。
为解决Fig4.的问题，则可在输入 保护电阻上并联一个尺寸适当的 电容。一般被叫做“输入电容取 消值”的近似值约为10pF ?
22 运算放大器周边电路对反 馈
环路的影响
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iFie4?护电瑕和織入雪■割ig 的相检延迟
100 pF。
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