电路基础 ---- 运放里的虚短虚断

合集 - 电路基础(18)

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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：$U_{out}=(1+\frac{R_1}{R_2})U_{in}$