高输入阻抗缓冲放大器通常采用运算放大器（Op-Amp）为核心，通过负反馈实现单位增益（电压跟随器）功能，同时具备高输入阻抗和低输出阻抗的特性。以下为典型电路图及说明：

电路图

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+Vcc

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R1

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+----|+ Vin (输入信号)

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|    -

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[Op-Amp]

|    +

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R2   |

|    -

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GND   Vout (输出信号)

• 输入端（Vin）：连接信号源，通过高阻抗路径（如运算放大器的输入级）接收信号。

• 运算放大器（Op-Amp）：作为核心元件，提供高输入阻抗（通常超过1 MΩ）和低输出阻抗（通常低于100 Ω）。

• 反馈电阻（R2）：将输出端（Vout）通过反馈网络连接到运算放大器的反相输入端，形成单位增益负反馈。

• 输出端（Vout）：提供与输入信号幅度相同但驱动能力更强的信号。

关键特性

1. 高输入阻抗：

• 运算放大器的输入级采用场效应晶体管（FET）或高阻抗差分对，确保输入阻抗超过1 MΩ，减少对信号源的负载影响。

• 例如，在心电图机中，高输入阻抗可避免因皮肤接触电阻导致的信号衰减。

2. 低输出阻抗：

• 运算放大器的输出级通过负反馈将输出阻抗降低至100 Ω以下，增强信号的驱动能力。

• 适用于驱动低阻抗负载（如扬声器、ADC输入端等）。

3. 单位增益：

• 电路增益为1（0 dB），输出信号幅度与输入信号相同，但相位一致，无失真。

典型应用

1. 信号隔离与阻抗匹配：

• 在音频放大器中，缓冲放大器可隔离前级信号源与后级功率放大器，避免阻抗不匹配导致的信号衰减。

2. 长线传输：

• 在传感器信号传输中，高输入阻抗可减少长线传输中的信号损失，确保信号完整性。

3. ADC前端驱动：

• 在模数转换器（ADC）前端，缓冲放大器可提供稳定的信号源，提高ADC的采样精度。

设计注意事项

1. 运算放大器选择：

• 需选择低偏置电流、高输入阻抗的运算放大器（如OPA140、TL072等）。

2. 电源去耦：

• 在电源引脚附近添加去耦电容（如0.1 μF和10 μF并联），抑制电源噪声。

3. 布局优化：

• 输入信号线应远离噪声源，反馈电阻应尽可能靠近运算放大器，减少寄生电感。

扩展电路

若需进一步增强性能，可采用以下改进：

1. CMOS运算放大器：

• 如TLV9002，具有极低的输入偏置电流（<1 pA），适合微弱信号检测。

2. 保护电路：

• 在输入端添加限幅二极管，防止过压损坏运算放大器。

3. 滤波电路：

• 在输入端添加RC低通滤波器，抑制高频噪声。

通过上述设计，高输入阻抗缓冲放大器可有效隔离信号源与负载，确保信号的完整性与稳定性，广泛应用于医疗设备、音频系统、传感器接口等领域。