精密运算放大器在电压跟随中的应用

精密运算放大器在电压跟随中的应用

定义

电压跟随器是运放通过深度负反馈使输出电压等于输入电压（同相输入）的电路，增益为1。精密运放（如 OP07、AD620）具有低失调电压（如 10 μV）和低温漂（如 0.2 μV/℃），适合传感器微弱信号的缓冲。

作用

1. 隔离负载：电桥输出内阻（例如 350 Ω）直接接入后级放大器会分压，引入误差。电压跟随器的输入阻抗可达 10^12 Ω 以上，几乎不吸取电流，从而保持电桥输出电压不变。
2. 驱动能力：电压跟随器输出阻抗极低（毫欧级），可稳定驱动后级滤波器、A/D 转换器等。
3. 抑制共模干扰：同相输入时共模抑制比高，配合差动放大可进一步抑制噪声。

工程理解

在电阻应变式传感器（如称重传感器）中，电桥输出差分信号常用仪表放大器（如 INA128）直接放大，但若前级需分路处理或长线传输，可先接电压跟随器避免信号衰减。

计算公式：理想情况下 $V_{out}=V_{in}$。实际要考虑运放输入偏置电流 $I_B$ 引起的误差 $V_{err}=I_B·R_{source}$，精密运放的 $I_B$ 极小（如 1 nA），可忽略。失调电压 $V_{OS}$ 会叠加在输出上，因此需选择低 $V_{OS}$ 运放，或通过调零电路补偿。

注意：运放电源电压应大于信号摆幅，共模输入范围需覆盖信号范围（如单电源供电时需选用轨到轨运放）。