先看差分放大电路:

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(1)

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(2)

上图是双端输入单端输出差分放大电路,其输入电阻如下图:

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(3)

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(4)

图1

对于运算放大器来说,当工作在线性区时,其输入端的U 和U-之间的差值有着严格的限制。

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(5)

图2

图2是一个实际的运算放大器。其输入端

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(6)

提高电路的输入电阻。

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(7)

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(8)

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(9)

图3

图3为等效电路,从输入端

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(10)

由于运放的电压放大倍数很大,而运放的输出电压是有限的,一般在 10 V~14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV,两输入端近似等电位,相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。在运算放大器的线性应用电路中,由于理想放大器的高电压放大倍数的抑制作用,使得运算放大器的同相输入端与反相输入端的电位差非常小,以至于近似相等,两点间压差为零,就好像两点间短路一样。当然这不是真正的短路,而是一种近似,所以称为“虚短”,因为图3中输入的这个微小的信号uI是要被放大器放大若干万倍的。

虚断:参考图3,由于输入电压uI很小,rid又很大,所以放大器的输入电流很小,就像断路了一样,即当运放处于线性状态时,把两输入端视为开路,即流入正负输入端的电流为零。当然同样这不是真正的断路,而是一种近似,所以称为“虚断”。

总结一句话:虚短和虚断概念的应用前提是运算放大器工作在线性区,这个前提就决定了放大器的输入端电压差只能是一个很小的数值,也是人为设定的。虚短用来得到电压相等;虚断用来得到电流为0。两者是从放大器输入端的宏观效果来看的,虚短是因为输入端的两端电压差很小,虚断是因为流入放大器的电流很小,因为两者不代表电路的实际情况,因此两者并不矛盾。

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(11)

运算放大器的虚短和虚断(运算放大器的虚短路和虚断路)(12)

即流入放大器反向输入端(V-)的电流为0。

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