Voltage follower ເປັນຫມວດ op-amp ທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດ ແຕ່ມີປະໂຫຍດຫຼາຍທີ່ສຸດໃນເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກ. ມັນສົ່ງแรงดันອອກທີ່ສອດຄ່ອງກັບอินพุต (Vout ≈ Vin), ແຕ່ມີຄວາມສາມາດໃນການຂັບລົດພາລະຫນັກທີ່ດີກວ່າ. ໂດຍການປະສົມປະສານກັບ impedance input ທີ່ສູງຫຼາຍ ແລະ impedance output ຕໍ່າ, ມັນປ້ອງກັນການโหลดສັນຍານ ແລະ ຮັກສາແຫຼ່ງທີ່ຮູ້ສຶກໄວໃຫ້ຫມັ້ນຄົງໃນລະບົບວັດແທກ, sensor ແລະ ສຽງ.
ຄ1. ພາບລວມຂອງຜູ້ຕິດຕາມแรงดันไฟฟ้า
ຄ2. ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
ຄ3. Voltage Follower Op-Amp Configuration
ຄ4. ບຸກຄະລິກລັກສະນະຂອງຜູ້ຕິດຕາມแรงดันไฟฟ้า
ຄ5. ການນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປຂອງ Voltage Followers
ຄ6. ข้อดีແລະข้อเสียຂອງຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
ຄ7. ການໃຊ້ Voltage Follower with a Voltage Divider
ຄ8. ການແກ້ໄຂບັນຫາທົ່ວໄປຂອງຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
ຄ9. ການປຽບທຽບ Voltage Follower vs. Voltage Divider
ຄ10. ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງ Voltage Follower vs. Common-Emitter Amplifier
ຄ11. ການລະບຸຕົວຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
ຄ12. ການສ້າງຫມວດຕິດຕາມ Voltage
ຄ13. ເມື່ອໃດທີ່ບໍ່ຄວນໃຊ້ຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
ຄ14. ສະຫລຸບ
ຄ15. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ພາບລວມຂອງຜູ້ຕິດຕາມแรงดันไฟฟ้า
Voltage follower ແມ່ນຫມວດ op-amp ທີ່ຜະລິດแรงดันອອກທີ່ເກືອບເທົ່າກັບแรงดันอินพุต (Vout ≈ Vin). ມັນຍັງຖືກເອີ້ນວ່າ unity-gain buffer ເພາະຜົນປະໂຫຍດຂອງแรงดันຂອງມັນປະມານ 1 ຫມາຍຄວາມວ່າມັນບໍ່ຂະຫຍາຍສັນຍານ.
ຈຸດປະສົງຫຼັກຂອງມັນແມ່ນ buffering ແລະ isolation: ມັນປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຂັ້ນຕອນຂອງຫມວດຫນຶ່ງມີຜົນກະທົບຕໍ່ອີກຂັ້ນຕອນຫນຶ່ງໂດຍການປະສົມກັບ impedance input ທີ່ສູງຫຼາຍກັບ impedance output ຕໍ່າ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ສັນຍານຕົ້ນສະບັບມີຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະລົດບັນຫາການโหลดໂດຍສະເພາະເມື່ອແຫຼ່ງຂໍ້ມູນອ່ອນແອຫຼືຮູ້ສຶກໄວ. ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันຈະຮັກສາລະດັບแรงดันແບບດຽວກັນ, ແຕ່ອະນຸຍາດໃຫ້ພາລະຫນັກດຶງດູດກະແສຈາກອຸປະກອນໄຟຟ້າ op-amp ແທນທີ່ຈະເປັນແຫຼ່ງສັນຍານ.
ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันໃຊ້ການຕອບສະຫນອງໃນແງ່ລົບເພື່ອບັງຄັບໃຫ້ຜົນອອກສອດຄ່ອງກັບอินพุต.
• Vin ເຂົ້າ input non-inverting (+)
• op-amp ດຶງ ເອົາ ກະ ແສ input ຫນ້ອຍ ທີ່ ສຸດ, ສະ ນັ້ນ ແຫລ່ງ input ຈຶ່ງ ຫມັ້ນ ຄົງ
• op-amp ສົມທຽບຂໍ້ມູນ (+) ແລະ (-)
• ຄວາມແຕກຕ່າງເລັກໆນ້ອຍໆເຮັດໃຫ້ຜົນຜະລິດຂອງ op-amp ເຄື່ອນຍ້າຍ
• Vout feeds ກັບຄືນໄປຫາ inverting (-) input ໂດຍກົງ
ສິ່ງ ນີ້ ຈະ ສ້າງ ຄວາມ ຄິດ ເຫັນ ໃນ ທາງ ລົບ
ຜົນອອກຈະແກ້ໄຂຕົວເອງໂດຍອັດຕະໂນມັດ: ຖ້າວ່າ Vout ຕໍ່າເກີນໄປ, ມັນຈະລຸກຂຶ້ນ ແລະ ຖ້າວ່າ Vout ສູງເກີນໄປ, ມັນຈະຫລຸດລົງ
ຫມວດຈະຫມັ້ນຄົງເມື່ອ:
V– ≈ V+, ດັ່ງນັ້ນ Vout ≈ Vin
ເນື່ອງຈາກຄວາມຜູກພັນຂອງຜົນຜະລິດຕໍ່າ, ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันສາມາດຂັບໄລ່ພາລະຫນັກໄດ້ດີກວ່າແຫຼ່ງສັນຍານເດີມ.
Voltage Follower Op-Amp Configuration
ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันທົ່ວໄປໃຊ້ການຕັ້ງຄ່າ unity-gain ທີ່ບໍ່ກົງກັນຂ້າມ.
ການເຊື່ອມຕໍ່ພື້ນຖານ
• Vin ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂໍ້ມູນທີ່ບໍ່ກົງກັນຂ້າມ (+)
• Vout ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບอินพุต inverting (-)
• ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີຕົວຕ້ານທານການຕັ້ງຜົນປະໂຫຍດ
ອຸປະກອນໄຟຟ້າ
• ອຸປະກອນສອງ (ຕົວຢ່າງ: +15 V ແລະ –15 V), ຫຼື
• ອຸປະກອນດຽວ (ຕົວຢ່າງ: 5 V ຫຼື 3.3 V), ຕາບໃດທີ່: input ຍັງຢູ່ໃນຂອບເຂດ common-mode input ຂອງ op-amp, output ຍັງຢູ່ພາຍໃນຂອບເຂດທີ່ອະນຸຍາດ, ແລະ ມີການໃຊ້ຄວາມລໍາອຽງທີ່ເຫມາະສົມຖ້າສັນຍານຕ້ອງລົງໄປໃຕ້ພື້ນດິນ
ອຸດົມຄະຕິ vs ຜົນຜະລິດທີ່ແທ້ຈິງ
ຕາມ ອຸດົມ ການ:
Vout = ວິນ
ໃນຫມວດແທ້:
• Vout ໃກ້ຊິດ ກັບ Vin ຫລາຍ ເພາະ op-amp ມີ ຜົນ ປະ ໂຫຍດ open-loop ສູງ ຫລາຍ.
ຜູ້ ຕິດຕາມ ຈະ ປັບ ຕົວ ເອງ ຈົນ ກວ່າ ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ຂອງ input ແມ່ນ ເລັກ ນ້ອຍ.
ທາງເລືອກ Op-Amp ທີ່ທັນສະໄຫມທີ່ແນະນໍາ
ແທນທີ່ຈະເລືອກພຽງແຕ່ "ຊື່ທີ່ນິຍົມ" ໃຫ້ເລືອກ op-amp ໂດຍອີງໃສ່แรงดัน, ຄວາມຕ້ອງການຄວາມຖືກຕ້ອງ ແລະ ເງື່ອນໄຂຂອງພາລະຫນັກ:
• ຈຸດປະສົງທົ່ວໄປ (ລາຄາຕໍ່າ, ທາງເລືອກທົ່ວໄປ): LM358, LM324
ດີ ສໍາ ລັບ ການ buffering ພື້ນ ຖານ, ແຕ່ ບໍ່ ແມ່ນ rail-to-rail output ແລະ input range ຕາມ ປົກກະຕິ ແລ້ວ ຈະ ບໍ່ ໄປ ເຖິງ rail ບວກ. ສະນັ້ນ, ສັນຍານ ທີ່ຢູ່ ໃກ້ ຂອບ ເຂດ supply ອາດ ຫລຸດ ລົງ ໄວ.
• Rail-to-rail I/O (ດີທີ່ສຸດສໍາລັບລະບົບ 3.3 V / 5 V): MCP6001/MCP6002, TLV9001, OPA344
ດີ ທີ່ ສຸດ ເມື່ອ ສັນຍານ ຕ້ອງ ຢູ່ ໃກ້ ພື້ນ ດິນ ຫລື ຮາວ ເຫລັກ.
• ຄວາມຖືກຕ້ອງ / ຕໍ່າ (ຄວາມຖືກຕ້ອງ DC ດີກວ່າ): OPA197, OPA333 (auto-zero), MCP6V01
ແນະນໍາເມື່ອມີຄວາມຜິດພາດເລັກນ້ອຍ (sensor ແລະ ຫມວດວັດແທກ).
• ສຽງທີ່ເປັນມິດ (ຄວາມບິດເບືອນຕໍ່າ, ສະອາດ): OPA2134, NE5532
ທໍາມະດາໃນຂັ້ນຕອນສຽງ, ແຕ່, NE5532 ຕາມປົກກະຕິແລ້ວຈະດີທີ່ສຸດກັບອຸປະກອນສອງ (ຕົວຢ່າງ: ±12 V ຫຼື ±15 V). ຢືນຢັນສະເຫມີວ່າຂໍ້ຮຽກຮ້ອງຂອງ input / output swing ແລະ supply ກ່ອນຈະໃຊ້.
ບຸກຄະລິກລັກສະນະຂອງຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
| ລັກສະນະ | ຄໍາອະທິບາຍ |
|---|---|
| ຄວາມເປັນເອກະພາບ (≈ 1) | Buffers ສັນຍານໂດຍບໍ່ເພີ່ມຫຼືລົດລະດັບแรงดันຂອງມັນ |
| impedance input ສູງຫຼາຍ | ດຶງເອົາກະແສໄຟຟ້າຈາກແຫຼ່ງ, ປ້ອງກັນການບັນຈຸ |
| impedance output ຕໍ່າ | ຊ່ວຍຂັບພາລະຫນັກ ແລະ ຮັກສາຜົນຜະລິດໃຫ້ຫມັ້ນຄົງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງພາລະຫນັກທີ່ປ່ຽນແປງ |
| ກະ ແສ ຜະລິດ ຈໍາກັດ | ນ້ໍາຫນັກອາດເຮັດໃຫ້แรงดันຫລຸດລົງ, ບິດເບືອນ ຫຼື ຮ້ອນເກີນໄປ |
| Op-amp-dependent bandwidth | ສັນຍານຄວາມໄວສູງອາດອ່ອນແອຫຼືບິດເບືອນຖ້າຂອບເຂດຕໍ່າເກີນໄປ |
| ອັດຕາການຂ້າທີ່ຂຶ້ນກັບ Op-amp | ສັນຍານທີ່ໄວອາດເບິ່ງເປັນວົງກົມຫຼືຊັກຊ້າຖ້າອັດຕາການຂ້າມີຈໍາກັດ |
| ມີສຽງດັງແລະການຊົດເຊີຍ | ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດພາດເລັກນ້ອຍໃນໂປຣແກຣມລະດັບຕໍ່າ ຫຼື ຄວາມແນ່ນອນ |
| ຄວາມເປັນເສັ້ນທາງທີ່ດີ (ພາຍໃນຂອບເຂດ) | ຜົນອອກຕິດຕາມຂໍ້ມູນຢ່າງໃກ້ຊິດເມື່ອເຮັດວຽກໃນຂອບເຂດທີ່ປອດໄພ |
ການນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປຂອງຜູ້ຕິດຕາມแรงดัน
• ລະບົບສຽງ: ໃຊ້ລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນສຽງເພື່ອປ້ອງກັນຫມວດຕໍ່ໄປຈາກ "loading" ແຫຼ່ງ, ຊຶ່ງຊ່ວຍຮັກສາສຽງ, ສຽງ ແລະ ຄວາມແຈ່ມແຈ້ງຂອງສັນຍານໃຫ້ສອດຄ່ອງ.
• Sensor interfaces: Buffers output sensor ທີ່ອ່ອນແອ ເພື່ອໃຫ້ສັນຍານຫມັ້ນຄົງກ່ອນຈະເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງຕອງ, amplifiers ຫຼື microcontroller / ADC input circuits.
• ອຸປະກອນວັດແທກ ແລະ ທົດສອບ: ຊ່ວຍຫລຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງນ້ໍາຫນັກຈາກວັດແທກ ຫຼື probes, ປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການວັດແທກ ແລະ ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຫມວດທີ່ທົດສອບຖືກລົບກວນ.
• ລະບົບການເກັບຂໍ້ມູນ: ເຮັດໃຫ້ສັນຍານຂອງ sensor ຫຼື analog ຫມັ້ນຄົງກ່ອນການສໍາຫຼວດ, ເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການອ່ານທີ່ສະດວກກວ່າ ແລະ ຜົນທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນສໍາລັບການປ່ຽນແປງ ແລະ ຂະບວນການ ADC.
• ຫມວດອຸດສະຫະກໍາ ແລະ ລົດ: ໃຊ້ເພື່ອປັບປຸງ ແລະ ຮັກສາສັນຍານ analog (ເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມ, ຄວາມດັນ, ເຄື່ອນໄຫວ ຫຼື ຕໍາແຫນ່ງ) ກ່ອນຈະຖືກຄວບຄຸມໂດຍຫນ່ວຍຄວບຄຸມ ຫຼື ໃຊ້ໃນວົງຈອນຕອບສະຫນອງ, ຊ່ວຍປ້ອງກັນສຽງດັງ ແລະ ຜົນກະທົບຂອງນ້ໍາຫນັກທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ.
ข้อดีແລະข้อเสียຂອງຜູ້ຕິດຕາມ Voltage
ข้อดี
• ການແຍກຕົວລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນຫມວດ
• ຮັກສາລະດັບแรงดันແລະຮູບຮ່າງຂອງຄື້ນ
• ປ່ຽນ impedance ສໍາລັບ ການ ຂັບ ລົດ ພາລະ ຫນັກ ທີ່ ດີກວ່າ
• ອະນຸຍາດໃຫ້ມີກະແສໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ (ພາຍໃນຂອບເຂດ op-amp)
• ການອອກແບບທີ່ງ່າຍໆ
• ມີປະໂຫຍດໃນຫຼາຍລະບົບ analog
• ຊ່ວຍປົກປ້ອງແຫຼ່ງທີ່ອ່ອນແອຫຼືມີຄວາມຮູ້ສຶກໄວ
ຂໍ້ບົກພ່ອງ
• ການປ່ຽນແປງຂອງຜົນຜະລິດຖືກຈໍາກັດໂດຍທາງລົດໄຟ
• ຕ້ອງການພະລັງງານ (ບໍ່ຄືກັບຫມວດ passive)
• ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງbandwidthລົດປະສິດທິພາບຂອງความถี่ສູງ
• ສາມາດສັ່ນສະເທືອນດ້ວຍຮູບແບບທີ່ບໍ່ດີ ຫຼື ພາລະຫນັກ capacitive
• ເພີ່ມສຽງ op-amp ແລະຄວາມຜິດພາດ offset
• ການຈໍາກັດອັດຕາການຂ້າອາດບິດເບືອນສັນຍານໄວ
• ຂໍ້ ຈໍາ ກັດ ຂອງ mode ທໍາ ມະ ດາ ໃກ້ ທາງ ລົດ ໄຟ
• ການອອກແບບອຸປະກອນດຽວອາດຈໍາເປັນຕ້ອງມີລໍາອຽງສໍາລັບສັນຍານທີ່ຢູ່ໃຕ້ພື້ນດິນ
ການໃຊ້ Voltage Follower with a Voltage Divider
ເຄື່ອງແບ່ງแรงดันເຮັດໃຫ້แรงดันຫລຸດລົງ, ແຕ່ຜົນອອກຂອງມັນອາດຫລຸດລົງເມື່ອມີການເຊື່ອມຕໍ່ພາລະຫນັກ.
ສໍາລັບສອງຕົວຕ້ານທານ:
Vout=Vin×[R2/(R1+R2)]
ຕົວຢ່າງ:
ຖ້າວ່າ R1 = R2 = 10 kΩ ແລະ Vin = 10 V:
Vout=10×[10/(10+10)]=5V
ເປັນຫຍັງຜົນຜະລິດຈຶ່ງຫລຸດລົງພາຍໃຕ້ພາລະຫນັກ
ເຄື່ອງແບ່ງບໍ່ໄດ້ປະພຶດຄືກັບແຫຼ່ງໄຟຟ້າທີ່ເຫມາະສົມ. ມັນເຮັດຫນ້າທີ່ຄືກັບແຫຼ່ງໄຟຟ້າທີ່ມີຄວາມต้านทานຜົນຜະລິດແບບຊຸດ, ປະມານ:
Rout ≈ R1 || R2
ເມື່ອຕິດພາລະຫນັກ, ເຄື່ອງແບ່ງແລະພາລະຫນັກຈະສ້າງເຄືອຂ່າຍຕ້ານທານໃຫມ່, ດັ່ງນັ້ນ voltage output ຈະຫລຸດລົງ.
ຜູ້ຕິດຕາມ voltage ແກ້ໄຂມັນແນວໃດ?
ຜູ້ຕິດຕາມ voltage buffers ຜົນອອກຂອງເຄື່ອງແບ່ງ:
• ເຄື່ອງ ແບ່ງ ຕັ້ງ voltage
• ຜູ້ຕິດຕາມສົ່ງแรงดันນັ້ນໄປໃຫ້ພາລະຫນັກໂດຍບໍ່ປ່ຽນອັດຕາສ່ວນແບ່ງ
ການແກ້ໄຂບັນຫາຜູ້ຕິດຕາມแรงดันທົ່ວໄປ.
| ບັນຫາທົ່ວໄປ | ອາການ | ການແກ້ໄຂ |
|---|---|---|
| ການສັ່ນສະເທືອນ | ຜົນອອກທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງ, ສຽງດັງ, ສຽງດັງສູງ | ຕື່ມ 10-100 Ω series resistor ທີ່ຜົນອອກ; ປັບປຸງພື້ນຖານ ແລະ ແຜນການ; ຫລຸດຜ່ອນການເຊື່ອມຕໍ່ສາຍໄຟຟ້າ ແລະ ພາລະຫນັກ capacitive; ໃຊ້ Unity-Gain Op-Amp ທີ່ຫມັ້ນຄົງ |
| DC offset | Vout ບໍ່ເທົ່າກັບ Vin (ໂດຍສະເພາະໃກ້ 0 V) | ໃຊ້ op-amp low-offset ຫຼື auto-zero; ກວດສອບຜົນກະທົບຂອງກະແສຄວາມລໍາອຽງທີ່ມີ impedance ຂອງແຫຼ່ງສູງ |
| ການຕັດຜົນອອກ | ຜົນຜະລິດຫລຸດລົງ ຫຼື ຢຸດເພີ່ມຂຶ້ນໄວ | ໃຊ້ op-amps input / output rail-to-rail; ຍົກລະດັບแรงดัน supply (ຖ້າໄດ້ຮັບອະນຸຍາດ); ຄວາມລໍາອຽງຂອງສັນຍານການປ່ຽນແປງພາຍໃນຂອບເຂດການເຮັດວຽກ |
| ບັນຫາສຽງ | ການເພີ່ມຂຶ້ນແບບບັງເອີນ ຫຼື ການອ່ານທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງ | ເພີ່ມ capacitors bypass ໃກ້ pin supply; ປັບປຸງພື້ນດິນ / ປ້ອງກັນ; ເລືອກ op-amp ທີ່ ມີ ສຽງ ດັງ ຕ່ໍາ ກວ່າ |
| ປະສິດທິພາບສູງບໍ່ດີ | ການບິດເບືອນ ຫຼື ການຫລຸດຜ່ອນຂອບເຂດທີ່ຄວາມໄວສູງ | ໃຊ້ op-amp bandwidth ທີ່ສູງກວ່າ; ປັບປຸງຮູບແບບ PCB ເພື່ອຫລຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງກາຝາກ |
ການປຽບທຽບ Voltage Follower vs. Voltage Divider
| ລັກສະນະ | Voltage Follower (Buffer) | ເຄື່ອງແບ່ງแรงดัน |
|---|---|---|
| ປະເພດ | ຫມວດ Active (op-amp / IC) | ຫມວດ passive (resistors) |
| ຈຸດປະສົງຫຼັກ | ສໍາເນົາ input voltage (Vout ≈ Vin) | ຫລຸດຜ່ອນ input voltage |
| ພຶດຕິກໍາຜົນອອກ | ຫມັ້ນຄົງພາຍໃຕ້ພາລະຫນັກ | ຫລຸດ ລົງ ໄດ້ ງ່າຍ ເມື່ອ ມີ ນ້ໍາ ຫນັກ |
| impedance ຜົນຜະລິດ | ຕ່ໍາ ຫລາຍ | ສູງກວ່າ |
| ການຂັບລົດພາລະ | ດີ ເລີດ | ຈໍາກັດ |
| ຕ້ອງການໄຟຟ້າ | ແມ່ນ | ບໍ່ |
| ກໍລະນີການນໍາໃຊ້ທີ່ດີທີ່ສຸດ | ຜົນຜະລິດທີ່ຫມັ້ນຄົງ | ການຫລຸດຜ່ອນแรงดันແບບງ່າຍໆ |
ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງ Voltage Follower vs. Common-Emitter Amplifier
| ລັກສະນະ | Voltage Follower (Buffer) | Common-Emitter Amplifier |
|---|---|---|
| ຈຸດປະສົງຫຼັກ | Buffering / Isolation | ການຂະຫຍາຍแรงดัน |
| Voltage gain | ≈ 1 | ສູງ (ຂຶ້ນກັບການອອກແບບ) |
| ການປ່ຽນແປງສັນຍານ | ບໍ່ | ແມ່ນ (180°) |
| impedance ຜົນຜະລິດ | ຕ່ໍາ | ປານກາງເຖິງສູງ |
| Input impedance | ສູງ | ພໍ ສົມ ຄວນ |
| ກໍລະນີການນໍາໃຊ້ທີ່ດີທີ່ສຸດ | ປົກ ປ້ອງ ແຫລ່ງ ແລະ ຂັບ ໄລ່ ນ້ໍາ ຫນັກ | ຂະຫຍາຍສັນຍານທີ່ອ່ອນແອ |
ການລະບຸຕົວ Voltage Follower
ເຄື່ອງຫມາຍ ສໍາຄັນ:
• output ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບ inverting (-) input
• input ໄປຫາ non-inverting (+) input
• ບໍ່ມີຕົວຕ້ານທານທີ່ຕັ້ງຜົນປະໂຫຍດ
• Output voltage ≈ input voltage
• ບໍ່ມີການປ່ຽນແປງລະຫວ່າງอินพุตແລະຜົນອອກ
ໃນ oscilloscope, ຮູບ ຮ່າງ input ແລະ output ຄວນ ເບິ່ງ ຄື ວ່າ ເກືອບ ເຫມືອນ ກັນ.
ການສ້າງຫມວດຕິດຕາມ Voltage
ຂັ້ນຕອນທີ 1: ກຽມພາກສ່ວນ
ເຈົ້າຈຳເປັນຕ້ອງ:
• op-amp (ຕົວຢ່າງ: MCP6001, TLV9001, OPA344 ຫຼື LM358)
• ອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ສອດຄ່ອງກັນ (single-supply ຫຼື dual-supply)
• ເຄືອຂ່າຍເຂົ້າຈີ່ ແລະ ເຊືອກ jumper
• capacitors bypass (ແນະນໍາ 0.1 μF + 1–10 μF)
• multimeter (ແລະ oscilloscope ຖ້າມີ)
ຂັ້ນຕອນທີ 2: ເຊື່ອມຕໍ່ຫມວດ
• ເຊື່ອມຕໍ່ Vin ກັບ input (+)
• ເຊື່ອມ Vout ໂດຍ ກົງ ກັບ input (-)
• ເຊື່ອມຕໍ່ເຂັມອຸປະກອນໃຫ້ຖືກຕ້ອງ
• ວາງ capacitors bypass ໃກ້ກັບເຂັມໄຟຟ້າ op-amp
ຂັ້ນຕອນທີ 3: ທົດສອບ
• ວັດແທກ Vin
• ວັດແທກ Vout
• ຢືນຢັນ Vout ຕິດຕາມ Vin ໂດຍບໍ່ມີການຕັດ ຫຼື ບິດເບືອນ
ຖ້າຜົນອອກຄລິບຫຼືບໍ່ສອດຄ່ອງກັນ, ໃຫ້ກວດເບິ່ງຂອບເຂດການສະຫນອງ, ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງโหมดທໍາມະດາ ແລະ ເງື່ອນໄຂການโหลด.
ເມື່ອໃດທີ່ບໍ່ຄວນໃຊ້ Voltage Follower
ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันບໍ່ແມ່ນທາງເລືອກທີ່ດີທີ່ສຸດເມື່ອ:
• ທ່ານຕ້ອງການ voltage gain (ຂະຫຍາຍ)
• ສັນຍານ input ຢູ່ ນອກ ຂອບ ເຂດ input ຂອງ op-amp
• ຜົນຜະລິດຕ້ອງຂັບໄລ່ພາລະຫນັກທີ່ມີກະແສສູງ (ໃຊ້ຄົນຂັບລົດຫຼືລະດັບໄຟຟ້າ)
• ສັນຍານຢູ່ໃກ້ກັບທາງລົດໄຟ ແລະ op-amp ບໍ່ແມ່ນ rail-to-rail
• ພາລະຫນັກມີ capacitive ສູງ ແລະ ບໍ່ສາມາດແກ້ໄຂຄວາມຫມັ້ນຄົງ
ການສະຫລຸບ
ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันອາດບໍ່ເພີ່ມแรงดัน, ແຕ່ມັນຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມໄວ້ວາງໃຈຂອງສັນຍານແລະປະສິດທິພາບຂອງຫມວດໄດ້ຫຼາຍ. ດ້ວຍຜົນປະໂຫຍດອັນເປັນເອກະພາບ, ການແຍກຕົວທີ່ແຂງແຮງ ແລະ impedance output ຕໍ່າ, ມັນປົກປ້ອງແຫຼ່ງທີ່ອ່ອນແອແລະຂັບໄລ່ພາລະຫນັກໂດຍບໍ່ລົບກວນສັນຍານເດີມ. ເມື່ອ ຖືກ ອອກ ແບບ ດ້ວຍ op-amp ທີ່ ຖືກຕ້ອງ, ການ bypass ທີ່ ເຫມາະ ສົມ ແລະ ຄວາມ ຫມັ້ນຄົງ ມັນ ຈະ ກາຍ ເປັນ ການ ສະຫນັບສະຫນູນ ພື້ນຖານ ໃນ ການ ອອກ ແບບ analog ຫລາຍໆ ຢ່າງ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ຂ້ອຍສາມາດໃຊ້ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันເປັນເຄື່ອງຂະຫຍາຍກະແສໄດ້ບໍ?
ແມ່ນແລ້ວ, ມັນເພີ່ມກະແສໄຟຟ້າທີ່ມີຢູ່ເມື່ອສົມທຽບກັບແຫຼ່ງ, ແຕ່ມັນບໍ່ແມ່ນເຄື່ອງຂະຫຍາຍພະລັງທີ່ແທ້ຈິງ. ກະ ແສ ທີ່ ອອກ ມາ ຍັງ ຈໍາ ກັດ ໂດຍ ການ ອອກ ແບບ ຂອງ op-amp, ສະ ນັ້ນ ມັນ ຈຶ່ງ ບໍ່ ສາ ມາດ ຂັບ ລົດ ນ້ໍາ ຫນັກ ດັ່ງ ເຊັ່ນ motor ຫລື speaker ໂດຍ ກົງ.
ເປັນຫຍັງຜົນອອກຂອງຜູ້ຕິດຕາມแรงดันຂອງຂ້ອຍຈຶ່ງນັ່ງຢູ່ກາງໂດຍບໍ່ມີ input?
ຕາມປົກກະຕິແລ້ວສິ່ງນີ້ຈະເກີດຂຶ້ນເມື່ອอินพุตລອຍຢູ່ (ບໍ່ໄດ້ຜູກມັດກັບแรงดันແທ້ໆ). op-amp input ຮັບ ເອົາ ສຽງ ດັງ ແລະ ກະ ແສ bias, ເຮັດ ໃຫ້ output ລອຍ ໄປ. ແກ້ໄຂໂດຍການເພີ່ມຕົວຕ້ານທານ pull-down ຫຼື pull-up ເພື່ອກໍານົດລະດັບການເຂົ້າ.
ຂ້ອຍຄວນໃຊ້ຄ່າຕ້ານທານອັນໃດສໍາລັບການດຶງລົງໃນอินพุตຂອງຜູ້ຕິດຕາມแรงดัน?
ຂອບເຂດທົ່ວໄປແມ່ນ 100 kΩ ເຖິງ 1 MΩ. ໃຫ້ໃຊ້ຄ່າທີ່ຕ່ໍາກວ່າ (ເຊັ່ນ 100 kΩ) ຖ້າມີບັນຫາ, ຫຼືຄ່າທີ່ສູງກວ່າ (ເຊັ່ນ 1 MΩ) ຖ້າເຈົ້າຕ້ອງການໃຫ້ມີການບັນຈຸຫນ້ອຍທີ່ສຸດໃນແຫຼ່ງທີ່ຮູ້ສຶກໄວຫຼາຍ.
ຂ້ອຍສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันຫຼາຍໆໂຕກັບສັນຍານເຂົ້າດຽວກັນໄດ້ບໍ?
ແມ່ນແລ້ວ. ເນື່ອງຈາກຜູ້ຕິດຕາມแรงดันມີ impedance input ສູງຫຼາຍ, ທ່ານສາມາດ buffer ສັນຍານຫນຶ່ງອອກເປັນຫຼາຍສາຂາ. ສິ່ງນີ້ເປັນປະໂຫຍດເມື່ອแรงดันຂອງ sensor ຫນຶ່ງຈໍາເປັນຕ້ອງໃຫ້ຫຼາຍຫມວດໂດຍບໍ່ຕ້ອງມີການຕິດຕໍ່ພົວພັນຫຼືການโหลด.
ຜູ້ຕິດຕາມแรงดันເຮັດວຽກກັບ PWM ຫຼືສັນຍານຄອມພິວເຕີບໍ?
ມັນອີງຕາມ. op-amps ບາງ ຢ່າງ ຊ້າ ເກີນ ໄປ, ເຮັດ ໃຫ້ ຂອບ ເຂດ ກົມ, ຊັກ ຊ້າ ຫລື ບິດ ເບືອນ. ສໍາລັບສັນຍານ PWM ຫຼື logic ທີ່ໄວ, ໃຫ້ໃຊ້ op-amp ຄວາມໄວສູງ ຫຼື buffer / logic driver ທີ່ອອກແບບສໍາລັບ waveforms digital.
