如何用”虛短“和”虛斷“分析運放電路

　　由于運放的電壓放大倍數很大，一般通用型運算放大器的開環電壓放大倍數都在80 dB以上。而運放的輸出電壓是有限的，一般在 10 V～14 V。因此運放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當于 “短路”。開環電壓放大倍數越大，兩輸入端的電位越接近相等。“虛短”是指在分析運算放大器處于線性狀態時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。 由于運放的差模輸入電阻很大，一般通用型運算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運放輸入端的電流往往不足1uA，遠小于輸入端外電路的電流。故 通常可把運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”是指在分析運放處于線性狀態時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性 稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。

　　如圖，是常見的反相比例運算放大電路，下面用虛短和虛斷的方法來分析電路。

　　在反相放大電路中，信號電壓通過電阻R1加至運放的反相輸入端，輸出電壓vo通過反饋電阻Rf反饋到運放的反相輸入端，構成電壓并聯負反饋放大電路。

　　運放的同相端接地=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，幾乎沒有電流注入和流出，那么R1和Rf相當于是串聯的，流過一個串聯電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過R1的電流和流過Rf的電流是相同的。

　　根據歐姆定律：

　　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

　　在分析電路的過程中，暫時不用管運放的其他特性，就根據虛短和虛斷的特性來分析。當然，若運放不工作在放大區時，不滿足虛短和虛斷發條件，不能使用此種方法來分析。如比較器。

　　如下圖，是運放實現的加法器，用虛短和虛斷的方法來分析此電路。

　　由于電路存在虛短，運放的凈輸入電壓vI=0，反相端為虛地。

　　vI=0，vN=0…………………………………………a

　　反相端輸入電流iI=0的概念，通過R2與R1的電流之和等于通過Rf的電流故 （Vs1 – V-）/R1 + （Vs2 – V-）/R2 = （V- –Vo）/Rf…………b.

　　如果取R1=R2=R3，由a，b兩式解得-Vout=Vs1+Vs2.

　　式中負號為反相輸入所致，若再接一級反相電路，可消去負號，

　　虛短是運放正輸入端和負輸入端的電壓相等，近似短路；虛斷是流入正負輸入端的電流為0。只要 掌握了這一點，在運用歐姆定律，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放放大電路。

　　結論

　　建立理想集成運算放大器的等效模型，討論集成運算放大器的虛斷、虛短、虛地的概念，并運用它們分析集成運放的比例運算，在進行電路的比例性質的運算過程時，對于其最為基本的操作模式應當是運放應用電路，因為它可以講具有實際電路的基礎電路、放大器的通用數據，這樣的三種集成運放共同組合而成，這樣的狀況會使得工業化進行控制的時候能夠實現自動化，也能夠運用多個方面。