电压跟随器秘笈:LM358电压跟随器+运放问题

电压跟随器应用广泛，生活中大大小小的电子器件中均包含电压跟随器。本文对于电压跟随器的讲解，在于向大家介绍LM358电压跟随器的设计方案以及电压跟随器运放相关内容。此外，如果你对如何使用LM324搭建电压跟随器具备一定兴趣，可翻阅上篇电压跟随器相关文章。

一、LM358电压跟随器设计方案

LM358是双运放组成的运算放大器，可以单电源供电，也可以双电源供电。常用来做电压信号采集的前端电压跟随器，同时起到增加输入阻抗的作用，避免影响被测量的电压值。我拆了一个信号采集卡，把它里面的电压信号采集前端358电路画了出来，与大家分享。

经验分享：LM358当工作在单电源5V供电时，当IN+从0~5V输入，其输出电压OUT只能从0~3.7V，而不是0~5V，也就是说，当IN+输入0~3.7V时，电压可以跟随到OUT，当输入大于3.7V时，输出将还是3.7V，大不了了。那怎么办?

LM358引脚图

解决方法1：增加LM358的电源电压，比如加个12V，这时候，你的IN+从0~5V，OUT也可以从0~5V了。不过，当你的系统没有+12V电源可用，专门增加一个+12V电源，可不是一个好办法，而且，当你提供+12V时，万一输入超过了5V，输出也会超过5V，这时候，你的单片机ADC引脚超压，就有坏的可能哦，这样的产品，确实能用，实则不耐用，请君慎重考虑。

解决方法2：在IN+的前端，加分压电阻，例如，加两个精密10K的电阻，如上图所示(阻值改为2个10K)，这样当输入电压为0~5V时，IN+脚电压为0~2.5V，OUT引脚也可以从0~2.5V，在在单片机内部把测量到的值乘以2，即是实际的输入电压值。此种方法相比前者，要可取，最起码系统就经久耐用的，不会造出国产垃圾。不过，有个缺点，就是分辨率降低一倍，在某些应用中，这是致命伤，例如电子台秤。

解决方法3：换IC，不用LM358了，用一个满幅电压运放，业内称为rail to rail的运放，例如工业中常用的TLC2262，引脚功能和LM358一样，也就是说两个可以互换，但是，当IN+为0~5V时，TLC2262的OUT可以从0~5V，当然，TLC2262的价格要比LM358贵。此芯片已被广泛应用于各种工业场合，在成本不是很敏感的前提下，请君放心使用!

TLC2262引脚图

二、电压跟随器运放

在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。

电压跟随器的另外一个作用就是隔离，在HI-FI电路中，关于负反馈的争议已经很久了，其实，如果真的没有负反馈的作用，相信绝大多数的放大电路是不能很好的工作的。但是由于引入了大环路负反馈电路，扬声器的反电动势就会通过反馈电路，与输入信号叠加构成电压跟随器的。造成音质模糊，清晰度下降，所以，有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路，试图通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端。但是，由于放大器的末级的工作电流变化很大，其失真度很难保证。

传统运放电路

三、注意事项

对于采用负反馈的放大电路，如何减少振荡以保持稳定，目前尚无定论。电压跟随器也不例外。

运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相，即，当负输入端的印加电压引起输出增大时，运算放大器能够相应地使增加的电压降低。不过，运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出之间的相位相差180°时，负输入与正输入正好相同，原本应该减少的输出却得到了增强。(成为正反溃的状态。)如果在特定频段陷入这一状态，并且仍然保持原有振幅，那么该输出频率和振荡状态将一直持续下去。

电压跟随器和反馈环路