在模擬電路中，虛短和虛斷是兩個重要的概念，它們通常與運放電路有關(guān)。這兩個術(shù)語描述了運放電路中的一些重要現(xiàn)象，認識它們對于電子工程師和電路設(shè)計師來說至關(guān)重要。本文將深入探討虛短和虛斷的含義，以及它們在電子電路中的應(yīng)用。

在實際應(yīng)用中，運放電路廣泛存在于許多領(lǐng)域。然而，運放電路的應(yīng)用遠不止于同相放大和反向放大，其在實際設(shè)計與應(yīng)用中展現(xiàn)出極高的靈活性。為了深入理解和分析運放電路，我們需要緊扣兩大核心概念——“虛短”與“虛斷”。接下來，本文將結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源與個人理解，為大家詳細闡述運放電路的基本分析方法。

由于運放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80 dB以上。 而運放的輸出電壓是有限的，一般在 10 V～14 V。因此運放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等 電位，相當于 “短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。

“虛短”是指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。因此，顯然不能將兩輸入端真正短路。

由于運放的差模輸入電阻很大，一般通用型運算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運放輸入端的電 流往往不足1uA，遠小于輸入端外電路的電流。故通?？砂堰\放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。

“ 虛斷”是指在分析運放電路工作原理時，首先請各位暫時忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、減法器，什么差分輸入……暫時不管那些輸入輸出關(guān)系的公式……這些概念只會干擾你，讓人更糊涂﹔也暫時不要理會輸入偏置電流、共模抑制比、失調(diào)電壓等電路參數(shù)，這是設(shè)計者要考慮的事情。我們理解的就是理想放大器(大多數(shù)設(shè)計過程中，把實際放大器當做理想放大器來分析也不會有問題)。

接下來，我們將結(jié)合“虛短”與“虛斷”的概念，深入探討運放電路的分析方法。

首先，要理解“虛短”現(xiàn)象。由于運放的電壓放大倍數(shù)極大，通常通用型運算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80dB以上，而其輸出電壓卻有限，一般在10V至14V之間。這使得運放的差模輸入電壓非常小，通常不足1mV，導(dǎo)致兩輸入端近乎等電位，仿佛“短路”一般。但實際上，這并非真正的短路，而是在分析時可以將其視為等電位，即“虛假短路”，簡稱“虛短”。

同樣地，由于運放的差模輸入電阻極大，通常通用型運算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上，使得流入輸入端的電流非常小，通常不足1uA，遠小于輸入端外電路的電流。因此，在分析時，我們可以把運放的兩輸入端視為開路，即“虛假開路”，簡稱“虛斷”。但需注意，這并非真正的斷路。

掌握好“虛短”與“虛斷”這兩大概念后，我們就可以進一步分析各種運放電路了。例如，反向放大電路就是其中一種重要的應(yīng)用場景。

圖一展示了運放的一種典型配置，其中同向端接地，電壓為0V。由于反向端與同向端存在“虛短”現(xiàn)象，因此其電壓也近似為0V。同時，反向輸入端的“虛斷”特性使得幾乎沒有電流流入或流出。在這樣的情況下，R1和R2可以視為串聯(lián)連接。根據(jù)串聯(lián)電路的特性，流過R1和R2的電流是相等的。利用這一關(guān)系，我們可以推導(dǎo)出流過R1的電流I1和流過R2的電流I2的表達式。進一步結(jié)合已知條件，如V-和V+都等于0V，以及I1等于I2，我們可以求解出Vout與Vi之間的關(guān)系，即Vout = (-R2/R1)*Vi。這正是反向放大器的輸入輸出關(guān)系式。

一、什么是虛斷?

理想運放的輸入阻抗是無窮大，真實的運放輸入阻抗雖然不是無窮大但也是在兆歐姆或更高的范圍內(nèi)。我們?nèi)绻o運放的輸入端加一個電壓然后串一個電流表去測量他的電流就會發(fā)現(xiàn)電流讀數(shù)接近于0，說明沒有電流流進運放就好像運放輸入的內(nèi)部是斷開的，但是內(nèi)部實際上是連接的，這種似斷非斷的現(xiàn)象我們稱為虛斷。

由于需要虛斷是由運放特性造成的，運放在任何電路中都有虛斷這種概念。虛斷不是真正地斷開，而是流過的電流小到可以忽略。

運放的虛短是指反向輸入端和同向輸入端電壓相等，好像兩個輸入端連在一起，但事實上并沒有短接，稱為虛短。

運放在以下兩種情況處于虛短狀態(tài)：

①運放在開環(huán)處于線性區(qū)的時候

運放的線性區(qū)是非常窄的如下圖紅色部分，也就是輸入差模電壓很小。運放在線性區(qū)我們的輸出電壓是等于Aod乘以輸入差模電壓，Aod是運放開環(huán)放大倍數(shù)，通常Aod非常高，可達幾十萬倍。假設(shè)VCC為10V，VEE為-10V，可以計算出up-un的差模電壓在-100uv到100uv，這個電壓非常小可以忽略不計，可以認為up=un，同向端和反向端是短路的，這種現(xiàn)象稱為虛短。

運放在深度負反饋狀態(tài)下出現(xiàn)“虛短”現(xiàn)象的原因主要是由于負反饋的作用。在負反饋中，運放的輸出信號的一部分被取出并反饋到輸入端。這種反饋作用使得運放的兩個輸入端(正輸入和負輸入)的電壓差趨近于零，也就是說，兩個輸入端的電壓幾乎相等。因為盡管運放的兩個輸入端在電氣上并沒有被直接短路(實際上，運放的輸入阻抗非常高，可以近似為無窮大)，但由于負反饋的作用，兩個輸入端的電壓卻幾乎相等，就好像它們被短路了一樣。

? 檢測方法

通過測量輸出端與反向輸入端之間的阻值來判斷運放作用。使用萬用表測量輸出端與反向輸入端之間的阻值，如果阻值異常大，例如超過幾兆歐，那么很可能運放被用作比較器。而如果阻值較小(在0歐至幾十千歐之間)，則需進一步檢查是否有電阻連接在輸出端和反向輸入端之間，以確定運放是否被用作放大器。

04反饋設(shè)計與增益? 反饋網(wǎng)絡(luò)作用

反饋網(wǎng)絡(luò)通過負反饋調(diào)節(jié)，抑制運放大過載。運算放大器的增益極高，若沒有負反饋的調(diào)節(jié)，即便是微小的輸入信號也可能導(dǎo)致其直接進入飽和狀態(tài)。

? 增益情況

由于運算放大器的增益遠大于反饋網(wǎng)絡(luò)，因此我們可以得到上述的等效電路。運放增益和反饋網(wǎng)絡(luò)增益形成了一種等效電路，有助于理解增益調(diào)節(jié)。這種設(shè)計能夠確保運算放大器穩(wěn)定地工作在放大區(qū)域。