一、电压跟随器的基本定义

电压跟随器，又称单位增益缓冲器（Unity Gain Buffer），是指一种输出电压几乎等于输入电压的运算放大器配置电路。在理想状态下，其输出电压完全“跟随”输入电压，电压增益为1（Av = 1）。

关键词：电压跟随器、电压缓冲器、单位增益放大器、Unity Gain

它最典型的形式是采用运算放大器构建的反相端接输入、同相端接输出反馈结构，如下图所示：

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在理想运放模型下：

• 输入阻抗近乎无穷大；

• 输出阻抗极低；

• 电压增益近似为1；

• 几乎不消耗输入信号能量。

二、电压跟随器的工作原理

电压跟随器的核心原理建立在深度负反馈和虚短、虚断概念之上：

• 运放的负反馈强制其两个输入端电压几乎相等（即：V+ ≈ V−），

• 输出端通过电路反馈至负输入端，形成稳定输出；

• 因无增益元件（如电阻网络），故电压增益为1。

实际中存在微小误差，但在多数场合已能满足精度要求。

三、电压跟随器的主要特性

四、电压跟随器的典型应用场景

1. 阻抗匹配

将高阻抗信号源（如传感器、电容式触摸感应器等）输出接至电压跟随器，可有效防止信号源被下级电路“拉低”电压，保障信号精度。

2. 信号缓冲器

用于多级放大电路之间的隔离，防止前级与后级电路相互干扰，保证信号完整性。

3. 数据采集系统前端

在ADC前端使用电压跟随器可降低信号源负载，提升采样精度。

4. 音频放大器预处理

电压跟随器常用于音频线路中，作为前置缓冲，隔离声源与功放输入。

5. 电源管理与基准电压输出

用于输出稳定参考电压，以免被后级电路拉动造成漂移。

五、电压跟随器电路设计要点

1. 选择合适的运算放大器

根据应用环境，选择具有：

• 高输入阻抗；

• 快速响应（高转换速率）；

• 低失调电压；

• 宽电源电压范围的运放芯片。

常用型号如：TL072、OPA2134、LM358、AD8610等。

2. 注意运放稳定性

在某些电容性负载或高速条件下，电压跟随器可能失稳。此时可在输出端串联小电阻（如47Ω）或在反馈路径中引入相位补偿。

3. 电源设计合理

确保正负电源范围覆盖输入/输出电压需求，避免“削顶”现象。

六、电压跟随器与同类电路对比

七、电压跟随器的优点与局限性

优点

• 电路结构简单；

• 输入输出隔离性好；

• 无需增益设计，使用便捷；

• 几乎不影响原始信号。

局限性

• 不能提供电压放大；

• 运放带宽限制可能影响高频性能；

• 电源电压限制可能造成输出摆幅不足。