运算放大器虚短和虚断

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对应运放“虚短”、“虚断”和“虚地”三个概念，你知道多少？

我们知道，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80 dB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1 mV，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。　　

 

⑴虚短：
集成运放的线性应用时，可近似地认为uN－uP＝0，uN＝uP时，
即反相与同相输入端之间相当于短路，故称虚假短路，简称“虚短”。

“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，
这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。

⑵虚断：
当两个输入端的输入电流为零，即iN=iP＝0时，
可认为反相与同相输入端之间相当于断路，称为虚假断路，简称“虚断”。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
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。

“虚断”是指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，
这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。

 

⑶虚地：
在反相输入时，由于同相输入端（经电阻）接地，根据“虚短”概念，
反相输入端电位也为零，可认为反相输入端N虚假接地，所以，称反相输入端为“虚地”。

"虚地"：输入端一端接地，有虚短可得V+=V-=GND。

运算放大器中的虚短和虚断含意

虚短

因为理想运放的电压放大倍数很大，而运放工作在线性区，是一个线性放大电路，
输出电压不超出线性范围（即有限值），所以，运算放大器同相输入端与反相输入端的电位十分接近相等。
在运放供电电压为±15V时，输出的最大值一般在 10～13Ｖ。
所以运放两输入端的电压差，在1mV以下，近似两输入端短路。
这一特性称为虚短，显然这不是真正的短路，只是分析电路时在允许误差范围之内的合理近似。

虚断

由于运放的输入电阻一般都在几百千欧以上，流入运放同相输入端和反相输入端中的电流十分微小，
比外电路中的电流小几个数量级，流入运放的电流往往可以忽略，这相当运放的输入端开路，
这一特性称为虚断。显然，运放的输入端不能真正开路。

运用“虚短”、“虚断”这两个概念，在分析运放线性应用电路时，可以简化应用电路的分析过程。
运算放大器构成的运算电路均要求输入与输出之间满足一定的函数关系，因此均可应用这两条结论。
如果运放不在线性区工作，也就没有“虚短”、“虚断”的特性。
如果测量运放两输入端的电位，达到几毫伏以上，往往该运