Повторитель напряжения
Повторитель напряжения — схема на операционном усилителе, которая выдаёт то же напряжение, что получает на входе, но может отдать ток в нагрузку, не нагружая источник. Это самый простой буфер между высокоомным источником и нагрузкой.
Обновлено Редакция GAW
Повторитель напряжения (voltage follower, буфер) — неинвертирующий усилитель на операционном усилителе с коэффициентом усиления 1: выход соединён прямо с инвертирующим входом, сигнал подаётся на неинвертирующий. Выходное напряжение повторяет входное, но входное сопротивление схемы очень велико, а выходное — мало. Поэтому повторитель не нагружает источник и при этом сам отдаёт ток в нагрузку.
Где применяют
- Делители и датчики. Высокоомный делитель или датчик проседает под нагрузкой. Пример: делитель 10 кОм + 10 кОм делит 5 В пополам, но нагрузка 1 кОм посадила бы выход до 0,42 В; через повторитель на нагрузке остаются 2,5 В.
- Вход АЦП. Конденсатор выборки АЦП должен успеть зарядиться через сопротивление источника — по экспоненте с постоянной времени этой цепи. Повторитель с низким выходным сопротивлением снимает ограничение на сопротивление источника — см. время выборки АЦП.
- Опорное напряжение. Средняя точка питания, созданная делителем, через повторитель становится низкоомным источником.
Полоса и устойчивость
Шумовое усиление повторителя равно 1, поэтому его полоса наибольшая для данного ОУ — примерно равна произведению усиления на полосу. Зато и петлевое усиление максимально, и повторитель — самая требовательная к устойчивости схема: ОУ, устойчивые только при усилении от 2–5 (decompensated), повторителем не включают. Схемы включения ОУ, расчёт и выбор моделей — в статье «Операционный усилитель» и калькуляторе ОУ.
Частые вопросы
Зачем повторитель, если он ничего не усиливает?
Он отделяет источник с большим выходным сопротивлением от нагрузки. Делитель из двух резисторов по 10 кОм делит 5 В пополам, но нагрузка 1 кОм, подключённая напрямую, посадит выход до 0,42 В. Через повторитель нагрузку питает выход ОУ, делитель нагружен только входным током, и на нагрузке остаются 2,5 В.
Какая полоса у повторителя?
Наибольшая для данного ОУ: шумовое усиление повторителя равно 1, поэтому полоса примерно равна произведению усиления на полосу GBW. ОУ с GBW 1 МГц в повторителе пропускает около 1 МГц, а в каскаде с усилением 10 — около 100 кГц.
Любой ли ОУ можно включить повторителем?
Нет. Повторитель — самая требовательная к устойчивости схема: петлевое усиление в нём максимально. ОУ, которые в даташите описаны как устойчивые только при усилении не меньше 2–5 (decompensated), повторителем не включают — они возбуждаются.
Источники
- Analog Devices. MT-033: Voltage Feedback Op Amp Gain and Bandwidth — шумовое усиление и полоса с обратной связью
- Texas Instruments. LM358, LM358A, LM358B, LM358BA, LM2904x: Industry-Standard Dual Operational Amplifiers (SLOS068AB) — выходной ток, входной диапазон до минусовой шины
Нашли ошибку?
Смотрите также
- Операционный усилительПринцип работы, основные схемы и формулы, параметры реальных ОУ и их выбор
- Усилитель на ОУУсиление, полоса по GBW, подбор R1 и R2 из E24
- Время выборки АЦПЗаряд конденсатора выборки и сопротивление источника
- Произведение усиления на полосуGBW: полоса ОУ с обратной связью = GBW / шумовое усиление