运算放大器:虚短虚断,电路设计的利器(上)

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虚短是指理想运算放大器(无限增益)的两个输入端之间的电压差趋于零,即它们之间的电位差几乎为零,就像短路一样。实际上,这是由于运算放大器的增益非常大,使得两个输入端的电压差非常小,几乎可以忽略不计。由于运算放大器的输入级是差分放大器,其两个输入端具有相反的极性,因此它们的电压值在理想情况下应该是相等的。即使存在电压差,也会由于反馈和输入电路的设计而被迅速消除。因此,理想运算放大器的两个输入端之间就像短路一样。
放大器
 
虚短现象是理想运算放大器的特性之一,它使得运算放大器在分析时可以简化为一个理想的电压放大器。在分析运算放大器的应用电路时,可以利用虚短的概念来简化电路的分析和设计。
 
虚断是指理想运算放大器的两个输入端之间的电流趋于零,即它们之间的流入和流出电流几乎为零,就像开路一样。实际上,这是由于运算放大器的输入阻抗非常大,使得两个输入端的电流非常小,几乎可以忽略不计。由于运算放大器的输入级是差分放大器,其两个输入端之间的电流非常小。此外,运算放大器的输入阻抗非常大,使得流入和流出输入端的电流都非常小。因此,理想运算放大器的两个输入端之间就像开路一样。
 
虚断现象也是理想运算放大器的特性之一,它使得运算放大器在分析时可以简化为一个理想的电流放大器。在分析运算放大器的应用电路时,可以利用虚断的概念来简化电路的分析和设计。
 
在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路。显然不能将两输入端真正断路。由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上。而运放的输出电压是有限的,一般在10V~14V。因此运放的差模输入电压不足1mV,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。简而言之,就是说由于运放放大倍数太大了,但是放大后的电压(输出)是有限的(比较小)。那么,输入电压就很小了,接近于0。等价于两个输入端的压差为0,也就是等电位。故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路。
 
关键词:放大器
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