电压跟随器输入电压正常、输出电压等于0V？

目录

一、电压跟随器工作原理

二、实用电压跟随器电路工作原理

三、实用电压跟随器电路故障分析

1、故障现象

2、分析思路

3、故障排查过程

4、结论

四、结语

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一、电压跟随器工作原理

集成运放电压跟随器电路是一种特殊的运算放大器电路，其具有高输入阻抗且输出电压紧密跟随输入电压，电压增益为1。

虚短特性：理想运算放大器的开环增益趋于无穷大，根据公式 Vout=Aod×(V+−V−) ，由于 Aod→∞且 Vout 有限，所以V+−V−≈0 ，即V+≈V− 。（Aod是指开环差模增益Open-loop Differential Gain）
在电压跟随器中，V+=Vin ， V−=Vout ，因此 Vout≈Vin。
虚断特性：理想运算放大器的输入电阻趋于无穷大，流入两个输入端的电流几乎为零，不会对输入信号源产生额外的负载效应。
反馈机制：电压跟随器是深度电压串联负反馈电路，输出电压全部反馈到反相输入端，反馈系数为1。

二、实用电压跟随器电路工作原理

如下图，该电路采用集成运算放大器组成电压跟随器电路，用于给负载提供一个具有20mA左右驱动电流的负压。

供电：采用±5V双电源供电，在电源上通过1uF和100nF电容实现电压稳定并滤除高频干扰。

电阻分压：R17、R18、R19串联并通过滑动变阻器R17输出电压给电压跟随器。输出电压范围可通过分压公式进行计算。最大输出电压为Vmax=(R19/(R17+R18+R19))*(-5) = (287/4437)*(-5)≈-0.323V。最小输出电压为Vmin=((R17+R19)/(R17+R18+R19))*(-5) = (2287/4437)*(-5)≈-2.577V。

电压跟随器：电阻分压后的电压经过电压跟随器提高带载能力后输出，输出电压范围是-2.577V~-0.323V。

三、实用电压跟随器电路故障分析

1、故障现象

焊接组装好电路后实测发现输入集成运放同相输入端电压在正常电压范围内，反相输入端和Vout在0V附近。

2、分析思路

问题大概率集中在运算放大器及其后级电路，不可能在运放之前，采用逐级排查的方式查找故障。

3、故障排查过程

1）先断开Vout后的负载，万用表直接测量Vout还是等于0V。排除负载的问题，只剩下电压跟随器电路有故障。

2）采用最简单的方式，直接更换运放发现Vout还是0V，取下运放后只剩下电容C4，万用表直接打开欧姆档测量C4两端发现C4被击穿直接到地短路。

3）把运放装回去，更换C4为新电容，测量Vout在理论输出范围内，电路输出正常。

4、结论

该电路是C4电容击穿对地短路，更换新电容后电路正常工作。

四、结语

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