運放的電壓追隨電路，如圖1所示，利用虛短、虛斷，一眼看上去簡(jiǎn)單明了，沒(méi)有什么太多內容需要注意，那你可能就大錯特錯了。理解好運放的電壓追隨電路，對于理解運放同相、反相、差分、以及各種各樣的運放的電路，都有很大的幫助。

圖1 運放電壓追隨電路

電壓追隨電路分析

如果我們連接運放的輸出到它的反相輸入端，然后在同相輸入端施加一個(gè)電壓信號，我們會(huì )發(fā)現運放的輸出電壓會(huì )很好的追隨著(zhù)輸入電壓。

假設初始狀態(tài)運放的輸入、輸出電壓都為0V，然后當Vin從0V開(kāi)始增加的時(shí)候，Vout也會(huì )增加，而且是往正電壓的方向增加。這是因為假設Vin突然增大，Vout還沒(méi)有響應依然是0V的時(shí)候，Ve=Vin-Vout是大于0的，所以乘上運放的開(kāi)環(huán)增益，Vout=Ve*A，使得運放的輸出Vout開(kāi)始往正電壓的方向增加。

當隨著(zhù)Vout增加的時(shí)候，輸出電壓被反饋回到反相輸入端，然后會(huì )減小運放兩個(gè)輸入端之間的壓差，也就是Ve會(huì )減小，在同樣的開(kāi)環(huán)增益的情況下，Vout自然會(huì )降低。zui終的結果就是，無(wú)論輸入是多大的輸入電壓（當然是在運放的輸入電壓范圍內），運放始終會(huì )輸出一個(gè)十分接近Vin的電壓，但是這個(gè)輸出電壓Vout是剛好低于Vin的，以保證的運放兩個(gè)輸入端之間有足夠的電壓差Ve，來(lái)維持運放的輸出，也就是Vout=Ve*A。

運放電路中的負反饋

然后，這個(gè)電路很快就會(huì )達到一個(gè)穩定狀態(tài)，輸出電壓的幅值會(huì )很準確的維持運放兩個(gè)輸入端之間的壓差，這個(gè)壓差Ve反過(guò)來(lái)會(huì )產(chǎn)生準確的運放輸出電壓的幅值。將運放的輸出與運放的反相輸入端連接起來(lái)，這樣的方式被稱(chēng)為負反饋，這是使系統達到自穩定的關(guān)鍵。這不僅僅適用于運放，同樣適用于任何常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)系統。這種穩定使得運放具備工作在線(xiàn)性模式的能力，而不是僅僅處于飽和的狀態(tài)，全“開(kāi)”或者全“關(guān)”，就像它被用于沒(méi)有任何負反饋的比較器一樣。

由于運放的增益很高，在運放反相輸入端維持的電壓幾乎與Vin相等。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)運放的開(kāi)環(huán)增益為200 000。如果Vin等于6V，這時(shí)輸出電壓會(huì )是5.999 970 000 149 999V。這在運放的輸入端產(chǎn)生了足夠的電壓差Ve=6V-5.999 970 000 149 999V=29.999 85uV，這個(gè)電壓會(huì )被放大然后在輸出端產(chǎn)生幅值為5.999 970 000 149 999V的電壓，從而這個(gè)系統會(huì )穩定在這里。正如你所見(jiàn)，29.999 85uV是一個(gè)很小的電壓，因此對于實(shí)際計算來(lái)說(shuō)，我們可以認為由負反饋維持的運放兩個(gè)輸入端之間的壓差Ve=0V，整個(gè)過(guò)程如圖2所示。這也就是我們熟悉的“虛短”，而由于運放的兩個(gè)輸入端之間的阻抗是很大的，自然也就有了“虛斷”。下面的電路具有穩定的1倍的閉環(huán)增益，輸出電壓會(huì )簡(jiǎn)單的追隨輸入電壓。