电路基础 ---- 运放里的虚短虚断

令人稀里糊涂的虚短虚断

想必好多人在学习硬件电路分析时，都会听到虚短虚断这个专业术语，但是对于新手玩家，这个术语不好理解，比如我自己，经常将这两个概念混淆。最近刷到大佬的视频，讲解的非常简洁易懂，特意做个小笔记！

1.电子小白学不会运放？一开始掌握这两个用法就够了！
2.如何理解运放的虚短虚断，他们有啥用？

运算放大电路的特点

对于如下运放结构图：

• 当\(U_{p}>U_{n}\)时，\(U_{out}=V_{+}\)
• 当\(U_{p}<U_{n}\)时，\(U_{out}=V_{-}\)
• 当\(U_{p} \approx U_{n}\)时，\(U_{out}=A(U_{p}-U_{n})\)（A为放大倍数）

当引入负反馈时，如下所示：

负反馈可以修正\(U_{n}\)的大小，使\(U_{n}\)无限逼近\(U_{p}\)的值，从而使运放进入线性放大区间，从而实现信号的放大

虚断----输入阻抗无穷大

如下所示：当一个信号接入到输入端，此时流过该线路中的电流为0

那为什么流过的电流为0呢？答案就是因为远算放大器的输入阻抗无穷大

正因为如此，流过的电流为0，如同断路的状态，故称之为“虚断”

虚短----负反馈的存在

如下所示：

由于负反馈的存在，使\(U_{n}\)无限逼近\(U_{p}\)的值，从而使得\(U_{n}\)与\(U_{p}\)近似短路，故称之为“虚短”

电路分析步骤

对于如下的运算电路：

1. 由于输入阻抗无穷大（即虚断），流过电阻\(R_{3}\)进入正输入端的电流\(I_{+}=0\)，或记为\(I_{3}=0\)
2. 电阻\(R_{3}\)两端的电压\(U_{3}=I_{3}\times R_{3}=0\)
3. \(U_{p}=U_{in}-U_{3}=U_{in}-0=U_{in}\)
4. 由于负反馈的存在（即虚短），使得\(U_{n}=U_{p}=U_{in}\)
5. 在负反馈通路中，电流由\(U_{out}\)流向\(U_{n}\)，故流过电阻\(R_{1}\)的电流为\(I_{1}=\frac{U_{out}-U_{n}}{R_{1}}\)
6. 流过电阻\(R_{2}\)的电流\(I_{2}=\frac{U_{n}-0}{R_{2}}\)
7. 根据电流分流，可知\(I_{1}=I_{2}+I_{-}=I_{2}\)（虚断，负输入端\(I_{-}=0\)）
8. 所以根据\(I_{1}=I_{2}\)，得出关系：\(U_{out}=(1+\frac{R_{1}}{R_{2}})U_{n}\)
9. 在第4步中有\(U_{n}=U_{in}\),故可得输出与输入之间的关系：\(U_{out}=(1+\frac{R_{1}}{R_{2}})U_{in}\)