淺談運(yùn)算放大器的虛短和虛斷

首先，先簡單介紹一下運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器有兩個(gè)輸入端（同相輸入端IN+和反相輸入端IN-）和一個(gè)輸出端（OUT）。

運(yùn)放所接的電源可以是單電源模式V+，也可以是雙電源模式V+和V-。

運(yùn)放的輸出端信號OUT大小等于同相輸入端IN+和反相輸入端IN-的差值乘以運(yùn)算放大器的開環(huán)放大系數(shù)C。通常開環(huán)運(yùn)放的放大倍數(shù)為數(shù)萬倍，理想運(yùn)算放大器的開環(huán)放大系數(shù)是無窮大的。

例如，同相輸入端和反相輸入端電壓分別為Vin+和Vin-，同相輸入端和反相輸入端電流分別為Iin+和Iin-，輸出電壓為Vout。

運(yùn)放開環(huán)傳輸曲線橫坐標(biāo)為輸入差模電壓Vin+—Vin-，縱坐標(biāo)為輸出電壓Vout。開環(huán)傳輸曲線包括兩部分：線性區(qū)（紅色區(qū)域）和飽和區(qū)（藍(lán)色區(qū)域），這兩個(gè)區(qū)域分別具有各自的特點(diǎn)。

線性區(qū)：輸出電壓Vout隨輸入差模電壓增大而線性增大，但線性區(qū)非常窄；

飽和區(qū)：輸出電壓Vout不隨輸入差模電壓變化，為常數(shù)，最大不超過供電電壓V+和V-。

什么是虛短？

輸出電壓Vout等于輸入差模電壓Vin+—Vin-與開環(huán)放大系數(shù)的乘積。

理想運(yùn)放的開環(huán)放大系數(shù)為無窮大，實(shí)際也有數(shù)萬倍，假設(shè)放大系數(shù)為5萬倍，那么輸出電壓為

假設(shè)雙電源模式供電電壓V+和V-分別為+5V和-5V，那么Vout只能介于-5V和+5V之間，那么輸入差模電壓Vin+—Vin-的大小介于100微伏之間

電壓差值非常小，基本可以忽略不計(jì)，此時(shí)我們可以認(rèn)為Vin+與Vin-基本相等，那么運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端近似認(rèn)為處于短路狀態(tài)，運(yùn)算放大器的這個(gè)特性我們就稱為虛短。虛短不是運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端真的呈短路狀態(tài)。

什么是虛斷？

下面來了解一下虛斷，運(yùn)算放大器同相輸入端和反相輸入端的等效電阻為Ri（輸入差模電阻），輸入差模電阻Ri非常大，通常為兆歐級別。開環(huán)狀態(tài)下，假設(shè)同相輸入端電壓Vin+為5V，反相輸入端電壓為1V，假設(shè)輸入差模電阻Ri為8兆歐，那么此時(shí)同相輸入端電流Iin+和反相輸入端的電流Iin-約為0.5微安。

電流值非常小，基本可以忽略不計(jì)，此時(shí)我們可以認(rèn)為Iin+與Iin-基本為0，那么運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端近似認(rèn)為處于斷路狀態(tài)，運(yùn)算放大器的這個(gè)特性我們就稱為虛斷。虛斷不是同相輸入端和反相輸入端真正的斷路，而且無論運(yùn)放工作在線性區(qū)還是飽和區(qū)，虛斷都是存在的

虛短和虛斷的概念在分析和設(shè)計(jì)電路時(shí)要靈活運(yùn)用。