[实用新型]低输入电容的电压跟随器

说明书

本新型涉及一种低输入电容的电压跟随器装置，适用于探取检测电压，特别是高阻抗点上的电压，例如电压探头，并适宜于模块化或集成化工艺生产。

有源视频（高频）电压探头，多为互补复合电路跟随器，并且其输入晶体管多采用场效应管，次级多采用双极型管为共射放大级。它具有最接近于1的电压增益，最高的输入阻抗和最低的输出电阻（最大的负载能力），并有结构简单的优点。

在通常情况下，以互补复合电路为等效晶体管所构成的跟随器，其电压增很接近于1，由跟随作用极度减小了输入晶体管栅源或基射间等效电容（包括线路间杂散电容），但栅漏或基集间等效电容（包括线路间杂散电容）未能减小，成为跟随器输入电容的主要部分。因而互补复合电路跟随器的输入电容尚常在2pf以上。常用仪器外接的探头，总输入电容更大，难以小于5pf，即使采用同电位屏蔽，也只能减小对地杂散电容。在高阻抗点上探取检测电压，这一输入电容的分路影响是很大的。

另一种高输入阻抗的跟随器为共漏共集（相当于达林顿电路）组合跟随器，其中应用自举使输入晶体管栅漏间等效电容减小，但由于其电压增益较小，减小输入电容总的效果并不见佳。另一方面，自举耦合电容常要有较大的值而需用电解电容器，也不利于模块化工艺生产。

本新型的主要目的是针对上述二种目前最佳的跟随器电路的缺点，减小跟随器，特别是互补复合电路跟随器的输入电容，制造低输入电容的跟随器装置，并适宜于模块化或集成化工艺生产。

本新型的跟随器装置，其特征在于具有讯号定向耦合电路接于输入晶体管反相端，跟随器输出端，在互补复合电路跟随器还有次级放大器输入端，之间。讯号定向耦合电路由放大器所构成，因而不增加跟随器负载，不减小跟随器电压增益，以跟随器输出讯号电压自举输入晶体管反相端，使该端也跟随输入讯号电压，从而同样减小跟随器输入端与该端间等效电容（包括线路间杂散电容），达到减小跟随器输入电容的目的。

图1为本新型跟随器装置的结构图

图2为本新型跟随器装置中的讯号定向耦合电路结构

图3为本新型跟随器装置中的互补复合电路结构

图4为本新型跟随器装置中的互补复合电路跟随器电路结构

本新型所要解决的问题关键，特别是在互补复合电路跟随器中，以输出讯号电压自举输入晶体管漏极或集极，而次级放大器不受这自举的负反馈影响，保持原来的放大作用，使互补复合电路保持原来的等效跨导或等效电流放大系数，跟随器保持很接近于1的电压增益，则输入晶体管栅漏或基集间等效电容也同样减小。本新型依此所设计的跟随器装置，其结构如图1。

图1中，（1）为输入放大级，（2）为次级放大器，（3）为讯号定向耦合电路，I为输入端（也可以有一个探针），O为输出端，虚线框为外壳。它们组成一个跟随器装置。

本新型的工作原理如下：常用的互补复合电路跟随器实质上是二级放大器加串联电压负反馈（系数为1）所构成。它们的晶体管极性互补，因而其级间耦合和负反馈耦合都能直接连线（极性非互补时，差别仅在于耦合，而工作原理相同）。在互补复合电路跟随器为输入放大级（1）和次级放大器（2）之间，插接入一个讯号定向耦合电路（3）。讯号定号定向耦合电路（3）由放大器构成，具有三个讯号端，B为电压输入端，A为电流输入端和同相电压输出端，C为同相电流输出端。即端B到端A起具有电流放大的电压单向耦合作用，和端C无关；端A到端C起电流单向耦合作用，和端B无关。端A和输入放大级（1）的反相输出端相接，端B和跟随器输出端O相接，端C和次级放大器（2）的输入端相接。则讯号定向耦合电路（3）只是，将输入放大级（1）的输出电流单向耦合给次级放大器（2）的输入端，将跟随器输出讯号电压单向耦合到输入放大级（1）的反相输出端而不加重跟随器负载。这样，次级放大器（2）接受输入放大级（1）的输出电流，不受跟随器输出讯号电压的影响而保持原来的放大作用，互补复合电路保持原来的等效跨导或等效电流放大系数，跟随器保持很接近于1的电压增益；输入放大级（1）的反相输出端受跟随器输出讯号电压自举，也跟随输入讯号电压。于是，输入放大级（1）的输入端和反相输出端间等效电容（包括线路间杂散电容）也同样减小，使跟随器输入电容减小至很低的值。