運(yùn)算放大器的虛短路和虛斷路
先看差分放大電路:


上圖是雙端輸入單端輸出差分放大電路,其輸入電阻如下圖:


對(duì)于運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō),當(dāng)工作在線性區(qū)時(shí),其輸入端的U+和U-之間的差值有著嚴(yán)格的限制。

圖2是一個(gè)實(shí)際的運(yùn)算放大器。其輸入端

提高電路的輸入電阻。



圖3為等效電路,從輸入端

由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大,而運(yùn)放的輸出電壓是有限的,一般在 10 V~14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1 mV,兩輸入端近似等電位,相當(dāng)于 “短路”。開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)越大,兩輸入端的電位越接近相等。在運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用電路中,由于理想放大器的高電壓放大倍數(shù)的抑制作用,使得運(yùn)算放大器的同相輸入端與反相輸入端的電位差非常小,以至于近似相等,兩點(diǎn)間壓差為零,就好像兩點(diǎn)間短路一樣。當(dāng)然這不是真正的短路,而是一種近似,所以稱為“虛短”,因?yàn)閳D3中輸入的這個(gè)微小的信號(hào)uI是要被放大器放大若干萬(wàn)倍的。
虛斷:參考圖3,由于輸入電壓uI很小,rid又很大,所以放大器的輸入電流很小,就像斷路了一樣,即當(dāng)運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí),把兩輸入端視為開(kāi)路,即流入正負(fù)輸入端的電流為零。當(dāng)然同樣這不是真正的斷路,而是一種近似,所以稱為“虛斷”。
總結(jié)一句話:虛短和虛斷概念的應(yīng)用前提是運(yùn)算放大器工作在線性區(qū),這個(gè)前提就決定了放大器的輸入端電壓差只能是一個(gè)很小的數(shù)值,也是人為設(shè)定的。虛短用來(lái)得到電壓相等;虛斷用來(lái)得到電流為0。兩者是從放大器輸入端的宏觀效果來(lái)看的,虛短是因?yàn)檩斎攵说膬啥穗妷翰詈苄?,虛斷是因?yàn)榱魅敕糯笃鞯碾娏骱苄。驗(yàn)閮烧卟淮黼娐返膶?shí)際情況,因此兩者并不矛盾。


即流入放大器反向輸入端(V-)的電流為0。