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Part 01、前言

最近在看到有人發(fā)了一個(gè)電路的截圖，并提問(wèn)了一個(gè)問(wèn)題：這個(gè)電路有什么用呢？這個(gè)電路看似簡(jiǎn)單，實(shí)際回答對(duì)的人卻寥寥無(wú)幾，這個(gè)電路比較深刻的考察了作為硬件工程師的基礎(chǔ)知識(shí)功底，如果拿去作為公司里的硬件筆試題，相信絕對(duì)能挑選出靠譜的工程師。

這個(gè)電路有人說(shuō)是電壓跟隨器電路，有人說(shuō)是畫(huà)錯(cuò)了的電壓跟隨器電路，還有人說(shuō)是比較器電路，你認(rèn)為是什么電路呢？

Part 02、先分析第1個(gè)答案：電壓跟隨器，對(duì)不對(duì)？

電壓跟隨器是一種運(yùn)算放大器配置，通常用于提供高輸入阻抗和低輸出阻抗，同時(shí)保持輸入信號(hào)的電壓不變，也就是輸入電壓等于輸出電壓，典型電路圖如下：

1.電壓跟隨器的核心元件是運(yùn)算放大器

2.輸入信號(hào)（Vin）：連接到運(yùn)放的同相輸入端（+）

3.輸出信號(hào)（Vout）：直接連接到運(yùn)放的反相輸入端（-），形成單位增益負(fù)反饋

4.負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)：輸出直接反饋到反相輸入端，使得Vout =Vin

電壓跟隨器的工作原理分析如下：根據(jù)理想運(yùn)算放大器的特性：

1．虛短：由于負(fù)反饋?zhàn)饔?，V+=V-，即輸入端電壓相等。

2．虛斷：理想運(yùn)放的輸入阻抗無(wú)限大，幾乎沒(méi)有電流流入輸入端。

由于負(fù)反饋的作用，運(yùn)放會(huì)自動(dòng)調(diào)整輸出電壓，使得Vout始終等于Vin，即:Vout = Vin

回到我們的問(wèn)題對(duì)應(yīng)的電路圖：輸出信號(hào)（Vout）直接連接到運(yùn)放的同相輸入端（+），所以電路并非是負(fù)反饋電路，而是正反饋電路。

既然不是負(fù)反饋電路，那就不能用“虛短”去分析這個(gè)電路了，這也是很多人容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤，看到運(yùn)放就想用虛短去分析，我們一定要注意“虛短”的成立一般有三個(gè)條件：

條件1：負(fù)反饋存在

負(fù)反饋是虛短成立的核心條件，通常是負(fù)反饋回路將輸出端連接到反相輸入端，使得運(yùn)放調(diào)整輸出電壓，使得V+和V-逼近相等。

條件2.運(yùn)放工作在線性區(qū)

線性區(qū)是指運(yùn)放的輸出沒(méi)有進(jìn)入飽和狀態(tài)，即輸出電壓Vout仍在電源電壓范圍內(nèi)。若輸入信號(hào)過(guò)大，使得Vout 進(jìn)入飽和區(qū)（接近供電電壓Vcc或－Vcc），運(yùn)放將無(wú)法調(diào)整輸出電壓來(lái)維持 V+=V-，虛短不再成立。

條件3.運(yùn)放增益足夠高

理想運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益趨近無(wú)窮大，但實(shí)際運(yùn)放的增益是有限的，通常在10^5～10^7之間。但只要增益足夠高，誤差電壓V+－V-就會(huì)非常小，使得近似滿足虛短條件。

所以一定要先看看電路滿不滿足以上三個(gè)條件再想著用“虛短”。

經(jīng)過(guò)以上分析，說(shuō)明這個(gè)電路不是電壓跟隨器電路。

Part 03、再分析另一個(gè)答案：比較器電路，對(duì)不對(duì)？

反相回滯比較器是一種帶有正反饋的運(yùn)算放大器比較器，它具有回滯效應(yīng)，可用于去除輸入信號(hào)中的噪聲，使輸出信號(hào)更加穩(wěn)定。反相回滯比較器電路也稱為反相施密特觸發(fā)器。

1.反相回滯比較器的核心元件運(yùn)算放大器

2.輸入信號(hào)Vin：施加在反相輸入端（-)

3.反饋電阻Rh形成正反饋

4.分壓電阻R1，R2根據(jù)需要調(diào)整分壓比得到我們想要的參考電壓Vref

在反相回滯比較器中，由于正反饋的存在，閾值隨著輸出電壓的變化而改變，從而形成不同的上、下閾值（VTH，VTL），避免了輸入信號(hào)中的小幅度噪聲導(dǎo)致的不穩(wěn)定輸出。

再看一眼我們的題目中的電路，和反相回滯比較器的區(qū)別就是少了電路R1，R2，所以相當(dāng)于初始參考電壓Vref=0V（很多人懵就懵在沒(méi)了R1，R2就不確定這是不是比較器電路，歸根到底還是基礎(chǔ)知識(shí)的掌握呀）。

我們的輸入電壓是±10V的正弦波，一開(kāi)始正弦波輸入電壓從0V逐漸增大到+10V，再減小到-5V時(shí)，此時(shí)V->V+，OUT電壓輸出-5V，當(dāng)正弦波輸入電壓從-5V逐漸減小到-10V，再增大到+5V，OUT電壓輸出+5V。所以比較器電路的上、下閾值（VTH=+5V，VTL=-5V）。

輸入信號(hào)波形如下：