電壓跟隨器應(yīng)用廣泛，生活中大大小小的電子器件中均包含電壓跟隨器。本文對(duì)于電壓跟隨器的講解，在于向大家介紹LM358電壓跟隨器的設(shè)計(jì)方案以及電壓跟隨器運(yùn)放相關(guān)內(nèi)容。此外，如果你對(duì)如何使用LM324搭建電壓跟隨器具備一定興趣，可翻閱上篇電壓跟隨器相關(guān)文章。
一、LM358電壓跟隨器設(shè)計(jì)方案
LM358是雙運(yùn)放組成的運(yùn)算放大器，可以單電源供電，也可以雙電源供電。常用來做電壓信號(hào)采集的前端電壓跟隨器，同時(shí)起到增加輸入阻抗的作用，避免影響被測量的電壓值。我拆了一個(gè)信號(hào)采集卡，把它里面的電壓信號(hào)采集前端358電路畫了出來，與大家分享。
經(jīng)驗(yàn)分享：LM358當(dāng)工作在單電源5V供電時(shí)，當(dāng)IN+從0~5V輸入，其輸出電壓OUT只能從0~3.7V，而不是0~5V，也就是說，當(dāng)IN+輸入0~3.7V時(shí)，電壓可以跟隨到OUT，當(dāng)輸入大于3.7V時(shí)，輸出將還是3.7V，大不了了。那怎么辦?
LM358引腳圖
解決方法1：增加LM358的電源電壓，比如加個(gè)12V，這時(shí)候，你的IN+從0~5V，OUT也可以從0~5V了。不過，當(dāng)你的系統(tǒng)沒有+12V電源可用，專門增加一個(gè)+12V電源，可不是一個(gè)好辦法，而且，當(dāng)你提供+12V時(shí)，萬一輸入超過了5V，輸出也會(huì)超過5V，這時(shí)候，你的單片機(jī)ADC引腳超壓，就有壞的可能哦，這樣的產(chǎn)品，確實(shí)能用，實(shí)則不耐用，請君慎重考慮。
解決方法2：在IN+的前端，加分壓電阻，例如，加兩個(gè)精密10K的電阻，如上圖所示(阻值改為2個(gè)10K)，這樣當(dāng)輸入電壓為0~5V時(shí)，IN+腳電壓為0~2.5V，OUT引腳也可以從0~2.5V，在在單片機(jī)內(nèi)部把測量到的值乘以2，即是實(shí)際的輸入電壓值。此種方法相比前者，要可取，最起碼系統(tǒng)就經(jīng)久耐用的，不會(huì)造出國產(chǎn)垃圾。不過，有個(gè)缺點(diǎn)，就是分辨率降低一倍，在某些應(yīng)用中，這是致命傷，例如電子臺(tái)秤。
解決方法3：換IC，不用LM358了，用一個(gè)滿幅電壓運(yùn)放，業(yè)內(nèi)稱為rail to rail的運(yùn)放，例如工業(yè)中常用的TLC2262，引腳功能和LM358一樣，也就是說兩個(gè)可以互換，但是，當(dāng)IN+為0~5V時(shí)，TLC2262的OUT可以從0~5V，當(dāng)然，TLC2262的價(jià)格要比LM358貴。此芯片已被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)場合，在成本不是很敏感的前提下，請君放心使用!
TLC2262引腳圖
二、電壓跟隨器運(yùn)放
在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級(jí)及隔離級(jí)。因?yàn)?，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級(jí)的輸入阻抗比較小，那么信號(hào)就會(huì)有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級(jí)的輸出電阻中。在這個(gè)時(shí)候，就需要電壓跟隨器來從中進(jìn)行緩沖。起到承上啟下的作用。應(yīng)用電壓跟隨器的另外一個(gè)好處就是，提高了輸入阻抗，這樣，輸入電容的容量可以大幅度減小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供了前提保證。
電壓跟隨器的另外一個(gè)作用就是隔離，在HI-FI電路中，關(guān)于負(fù)反饋的爭議已經(jīng)很久了，其實(shí)，如果真的沒有負(fù)反饋的作用，相信絕大多數(shù)的放大電路是不能很好的工作的。但是由于引入了大環(huán)路負(fù)反饋電路，揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢就會(huì)通過反饋電路，與輸入信號(hào)疊加構(gòu)成電壓跟隨器的。造成音質(zhì)模糊，清晰度下降，所以，有一部分功放的末級(jí)采用了無大環(huán)路負(fù)反饋的電路，試圖通過斷開負(fù)反饋回路來消除大環(huán)路負(fù)反饋的帶來的弊端。但是，由于放大器的末級(jí)的工作電流變化很大，其失真度很難保證。
傳統(tǒng)運(yùn)放電路
三、注意事項(xiàng)
對(duì)于采用負(fù)反饋的放大電路，如何減少振蕩以保持穩(wěn)定，目前尚無定論。電壓跟隨器也不例外。
運(yùn)算放大器理想的運(yùn)行狀態(tài)是輸出電壓和輸入電壓為同相，即，當(dāng)負(fù)輸入端的印加電壓引起輸出增大時(shí)，運(yùn)算放大器能夠相應(yīng)地使增加的電壓降低。不過，運(yùn)算放大器的輸入端和輸出端的相位總有差異。當(dāng)輸出和輸出之間的相位相差180°時(shí)，負(fù)輸入與正輸入正好相同，原本應(yīng)該減少的輸出卻得到了增強(qiáng)。(成為正反潰的狀態(tài)。)如果在特定頻段陷入這一狀態(tài)，并且仍然保持原有振幅，那么該輸出頻率和振蕩狀態(tài)將一直持續(xù)下去。
電壓跟隨器和反饋環(huán)路
以上便是此次小編帶來的“電壓跟隨器”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對(duì)LM358電壓跟隨器具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!