運(yùn)算是模擬電路中十分重要的元件，它能組成放大、加法、減法、轉(zhuǎn)換等各種電路，如何能更快更正確的分析運(yùn)放電路，其實(shí)是不難的。那就是運(yùn)用運(yùn)放的“虛短”和“虛斷”來(lái)分析電路，然后應(yīng)用歐姆定律等電流電壓關(guān)系，即可得輸入輸出的放大關(guān)系等。
那么，究竟該如何應(yīng)用”虛短“和”虛斷“來(lái)分析運(yùn)放電路呢，以下為您詳細(xì)介紹。
虛短和虛斷
由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在 80 dB 以上。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(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。
由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在 1MΩ以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足 1uA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故 通常可把運(yùn)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(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性 稱為虛假開路，簡(jiǎn)稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。
示例分析：如下圖，是常見的反相比例運(yùn)算放大電路，下面用虛短和虛斷的方法來(lái)分析電路。
在反相放大電路中，信號(hào)電壓通過(guò)電阻 R1 加至運(yùn)放的反相輸入端，輸出電壓 vo 通過(guò)反饋電阻 Rf 反饋到運(yùn)放的反相輸入端，構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路。
運(yùn)放的同相端接地=0V，反相端和同相端虛短，所以也是 0V，反相輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒(méi)有電流注入和流出，那么 R1 和 Rf 相當(dāng)于是串聯(lián)的，流過(guò)一個(gè)串聯(lián)電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過(guò) R1 的電流和流過(guò) Rf 的電流是相同的。
根據(jù)歐姆定律：
Is= (Vs- V-)/R1 ………a
If= (V- - Vo)/Rf ……b
V- = V+ = 0 ………………c
Is= If ……………………d
求解后可能 Vo== (-Rf/R1)*Vi
在分析電路的過(guò)程中，暫時(shí)不用管運(yùn)放的其他特性，就根據(jù)虛短和虛斷的特性來(lái)分析。當(dāng)然，若運(yùn)放不工作在放大區(qū)時(shí)，不滿足虛短和虛斷發(fā)條件，不能使用此種方法來(lái)分析。如比較器。
如下圖，是運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的加法器，用虛短和虛斷的方法來(lái)分析此電路。
由于電路存在虛短，運(yùn)放的凈輸入電壓 vI=0，反相端為虛地。
A：vI=0，vN=0
反相端輸入電流 iI=0 的概念，通過(guò) R2 與 R1 的電流之和等于通過(guò) Rf 的電流故
B： (Vs1 – V-)/R1 + (Vs2 – V-)/R2 = (V- –Vo)/Rf
如果取 R1=R2=R3，由 A、B 兩式解得 -Vout=Vs1+Vs2.
式中負(fù)號(hào)為反相輸入所致，若再接一級(jí)反相電路，可消去負(fù)號(hào)。
虛短是運(yùn)放正輸入端和負(fù)輸入端的電壓相等，近似短路；虛斷是流入正負(fù)輸入端的電流為 0。只要 掌握了這一點(diǎn)，在運(yùn)用歐姆定律，即可很容易的分析同相比例放大電路，反向比例放大電路等常用的運(yùn)放放大電路
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