电子设计教程22：虚短与虚断

  “虚短”与“虚断”是非常重要的两个概念。在分析运放的输入信号与输出信号的关系时，这是两个基本的出发点。
  当运放引入负反馈的时候，或者说工作在“线性区”的时候，输出电压与净输入电压（同相输入端反相输入端的差值）成线性关系，电路的放大倍数就是运放自身的开环增益。

  u_O是有限值，通常不会大于电源电压。A_od非常大，常常达到百万倍，所以u_P-u_N几乎为0。由于两个输入端几乎没有电压差，看上去好像是短路了，所以称为“虚短路”。但是虚短路不是真正的短路，如果u_P 与u_N完全相等，电路的输入端就不存在差值，即便把0放大一百万倍，结果还是0。所以u_P 与u_N还是有一点点电压差的。
  由于运放的输入电阻非常大，所以输入电流非常小，所以运放的输入端看上去相等于断路，称两个输入端为“虚断路”。虽然输入端的电流趋近于零，但不是真正的断路，如果输入端真的断路了，运放没有输入，当然也不会有正确的输出了，所以还是有很一点点输入电流的。

  开环增益（写作A_od）非常大，通常是10000以上；
  输入阻抗非常高 ，通常是1000000欧姆以上。
  由于开环增益实在太大了，输入信号要非常非常小，电路才能工作。所以实际应用中，通常会闭环应用，加入负反馈，把输出连接到反相输入端。常常会用电阻分压，来决定放大倍数。例如分析下边这个放大电路的放大倍数：

  “+”表示同相输入端，用u_P表示；
  “-”表示反相输入端，用u_N表示；
  由于虚断，分析R_F与R_2的串联支路，根据电流相等可得：

  则闭环增益A_uf为

  注意，应用“虚短”与“虚短”的前提是运放处于线性工作区，一般情况下处于线性工作区的运放都存在闭环负反馈。“虚短”其实是运放处于线性工作区的结果，而并非导致运放处于线性工作区的原因。如果人为的增大两个输入端的电压差，并不一定使输出电压增大，反而会使运放处于非线性区。