運(yùn)放虛短虛斷原理剖析
虛短概念
在運(yùn)放電路領(lǐng)域，虛短現(xiàn)象是指當(dāng)兩個輸入端電壓近乎相等時，可視為兩輸入端間存在虛短。此狀態(tài)下，理想運(yùn)放的差模增益與輸入阻抗均視為無限大。其特點(diǎn)在于，理想狀況下，運(yùn)放輸出電壓能借助虛短迅速調(diào)整，促使兩輸入端電壓達(dá)到相等狀態(tài)。
虛斷概念
虛斷狀態(tài)是指將運(yùn)放輸出端與負(fù)反饋電阻網(wǎng)絡(luò)（或其他電路）斷開連接，此時運(yùn)放處于虛斷狀態(tài)。其特點(diǎn)為虛斷時，運(yùn)放內(nèi)部不輸出功率，僅發(fā)揮比較輸入電壓并調(diào)節(jié)輸出電壓的功能。
虛短原理詳述
于理想運(yùn)算放大器而言，反相輸入端與同相輸入端之間的電壓差趨近于零，盡管并非實(shí)際短路，這一特性即為虛假短路，簡稱虛短。在理想狀態(tài)下，運(yùn)放輸出電壓可通過虛短快速調(diào)整，以均衡兩輸入端電壓。虛短的理論基礎(chǔ)源自運(yùn)放的理想特性，即兩輸入端間無電流流動，輸入阻抗達(dá)無窮大。
虛斷原理詳述
對于理想運(yùn)算放大器，其輸入電流為零，換言之，輸入端對外部電路的電流影響可忽略不計，即便并非真正的開路，此特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。在電路分析過程中，虛斷是一種簡化技巧，通過將運(yùn)放輸出端與負(fù)反饋電阻網(wǎng)絡(luò)等斷開，可使運(yùn)放的輸入輸出關(guān)系更加明晰，尤其在反饋電路分析中具有重要價值。
虛短虛斷在實(shí)際運(yùn)放電路中的應(yīng)用
在實(shí)際運(yùn)放電路設(shè)計與分析中，巧妙運(yùn)用虛短虛斷特性，可便捷地計算出放大比例。
以反向比例放大電路為例。
依據(jù)虛斷特性可知，流入運(yùn)放的電流Un為零，故流經(jīng)R1的電流與Rf的電流相等。結(jié)合虛短特性，可得Un=Up=0。運(yùn)用基爾霍夫定律與歐姆定律推算，可得公式：
依據(jù)虛斷特性可知，流入運(yùn)放的電流Un為零，故流經(jīng)R1的電流與Rf的電流相等。結(jié)合虛短特性，可得Un=Up=0。運(yùn)用基爾霍夫定律與歐姆定律推算，可得公式：
(Ui-0)/R1=(0-Uo)/Rf
由此可推導(dǎo)出：
Uo=-(Rf/R1)·Ui
由此可見，反向比例放大電路的輸出電壓由R1與Rf的比例關(guān)系決定。
在電路設(shè)計領(lǐng)域，虛短虛斷的應(yīng)用極為廣泛。例如，在反向放大器及同向放大器設(shè)計中，借助虛短虛斷特性，能夠精準(zhǔn)推導(dǎo)出輸入輸出關(guān)系式。在反向放大器中，同相端與反相端電壓相等，且?guī)缀鯚o電流流入或流出反相輸入端。通過合理的電阻配置，可準(zhǔn)確計算出輸出電壓與輸入電壓的關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)對電路性能的精準(zhǔn)把控。
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