高輸入阻抗緩沖放大器通常采用運算放大器（Op-Amp）為核心，通過負反饋實現單位增益（電壓跟隨器）功能，同時具備高輸入阻抗和低輸出阻抗的特性。以下為典型電路圖及說明：

電路圖

plaintext復制代碼

+Vcc

|

R1

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+----|+ Vin (輸入信號)

|    |

|    -

|    |

[Op-Amp]

|    +

|    |

R2   |

|    -

|    |

GND   Vout (輸出信號)

• 輸入端（Vin）：連接信號源，通過高阻抗路徑（如運算放大器的輸入級）接收信號。

• 運算放大器（Op-Amp）：作為核心元件，提供高輸入阻抗（通常超過1 MΩ）和低輸出阻抗（通常低于100 Ω）。

• 反饋電阻（R2）：將輸出端（Vout）通過反饋網絡連接到運算放大器的反相輸入端，形成單位增益負反饋。

• 輸出端（Vout）：提供與輸入信號幅度相同但驅動能力更強的信號。

關鍵特性

1. 高輸入阻抗：

• 運算放大器的輸入級采用場效應晶體管（FET）或高阻抗差分對，確保輸入阻抗超過1 MΩ，減少對信號源的負載影響。

• 例如，在心電圖機中，高輸入阻抗可避免因皮膚接觸電阻導致的信號衰減。

2. 低輸出阻抗：

• 運算放大器的輸出級通過負反饋將輸出阻抗降低至100 Ω以下，增強信號的驅動能力。

• 適用于驅動低阻抗負載（如揚聲器、ADC輸入端等）。

3. 單位增益：

• 電路增益為1（0 dB），輸出信號幅度與輸入信號相同，但相位一致，無失真。

典型應用

1. 信號隔離與阻抗匹配：

• 在音頻放大器中，緩沖放大器可隔離前級信號源與后級功率放大器，避免阻抗不匹配導致的信號衰減。

2. 長線傳輸：

• 在傳感器信號傳輸中，高輸入阻抗可減少長線傳輸中的信號損失，確保信號完整性。

3. ADC前端驅動：

• 在模數轉換器（ADC）前端，緩沖放大器可提供穩定的信號源，提高ADC的采樣精度。

設計注意事項

1. 運算放大器選擇：

• 需選擇低偏置電流、高輸入阻抗的運算放大器（如OPA140、TL072等）。

2. 電源去耦：

• 在電源引腳附近添加去耦電容（如0.1 μF和10 μF并聯），抑制電源噪聲。

3. 布局優化：

• 輸入信號線應遠離噪聲源，反饋電阻應盡可能靠近運算放大器，減少寄生電感。

擴展電路

若需進一步增強性能，可采用以下改進：

1. CMOS運算放大器：

• 如TLV9002，具有極低的輸入偏置電流（<1 pA），適合微弱信號檢測。

2. 保護電路：

• 在輸入端添加限幅二極管，防止過壓損壞運算放大器。

3. 濾波電路：

• 在輸入端添加RC低通濾波器，抑制高頻噪聲。

通過上述設計，高輸入阻抗緩沖放大器可有效隔離信號源與負載，確保信號的完整性與穩定性，廣泛應用于醫療設備、音頻系統、傳感器接口等領域。