運放做跟隨器電路時的注意事項

運放做跟隨器，可能都覺得是非常簡單的應(yīng)用，但工作幾年來，也有見過沒有合乎預(yù)期工作的跟隨器電路(如輸入0.5~2.5V，輸出卻為0.7~2.5V;后面會詳細(xì)解釋原因)。所以本文將總結(jié)運放做跟隨器電路時的三點注意事項，以供參考。

首先說下跟隨器的特點吧，這樣也就知道什么時候需要用到它了。跟隨器可以認(rèn)為輸入阻抗無窮大，輸出阻抗為零;假設(shè)運放是理想的，不過一般情況下這么假設(shè)是沒有問題的。所以，當(dāng)我們有一個電壓型的傳感器(如電化學(xué)傳感器，它的模型如圖1)，如果我們希望更精確的采集出傳感器的電壓值，那么就可以用跟隨器了(無需放大的話，否則需要同向放大)，因為像前面說的，跟隨器的輸入阻抗非常大，所以不會造成分壓，就能減小信號采集時的誤差了。下面開始討論運放做跟隨器時的三個注意事項。

圖1

第一核對運放是否是單位增益穩(wěn)定的運放。這個跟運放的穩(wěn)定性穩(wěn)定性有關(guān)系。跟直覺相反，運放增益越低，就越有可能不穩(wěn)定的;增益帶寬積固定，那么增益越小帶寬越大。所以我們用運放做跟隨器時需要格外注意它在單位增益時是否是穩(wěn)定的，即0dB增益時，相位裕量是否大于45°——這是穩(wěn)定性判據(jù)，它背后有很復(fù)雜的推導(dǎo)過程，不用糾結(jié)的，只要記得穩(wěn)定性判據(jù)一般就夠用了。

因為很多運放的datasheet里，以unitygain關(guān)鍵詞去全文搜索不一定能搜到，但這也不能說明這個運放不能做跟隨器的;比如OP07和AD8065，OP07的典型應(yīng)用里確實有跟隨器應(yīng)用，所以可以這么用。而AD8065的application里是可以看到buffer的，所以這兩個都可以用作跟隨器。

那么如何能夠簡單判斷運放是否可用作跟隨器呢?直接去找它的開環(huán)響應(yīng)曲線就可以了，看看0dB時它的相位裕量是否大于45°。圖2是AD8065的datasheet，可看到，0dB時候，它的相位裕量在60°，所以它可以用作跟隨器。

圖2

第二核對它的共模輸入范圍是否大于信號的輸入范圍，否則就會出現(xiàn)本文開頭提到的那個問題，即輸入0.5~2.5V，輸出卻為0.7~2.5V，就是因為沒有考慮運放的共模輸入范圍。以LT6011為例，在單電源供電即Vs=5V，0V時，它的共模輸入范圍Vcm為0.7V~4V;圖3、4。所以，如果在Vs=5V，0V供電時，它的最低輸入信號不能夠小于0.7V的。

共模輸入限制跟三極管或者mos管的特性有關(guān)系，見圖5、6、7

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

我們還可以用仿真確認(rèn)下運放的共模輸入范圍的，見圖8。所以可以看到OPA188是用作跟隨器時，輸出信號范圍和輸出信號范圍是一樣的，正常。

圖8

第三，運放做跟隨器時，確認(rèn)下是否需要在Vin+和Vout間串聯(lián)個電阻。圖9所示的是運放LT6011內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它的輸入端是有ESD 二極管，這個ESD二極管是有電流限制的，超過它二極管就會損壞，一般是10mA;如圖10。所以運放的規(guī)格書絕對額定最大值部分會看到輸入最大電流是±10mA;如圖11。