電路--虛短和虛斷(模電)
1.模電
(1) 虛短 由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80dB以上。
而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在10 V~14 V。因此，運(yùn)放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。
開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。 虛短是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短。
顯然不能將兩輸入端真正短路。 （2） 虛斷 由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在1 MW以上。
因此，流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1 mA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通?？砂堰\(yùn)放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。
“虛斷”是指在分析運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡(jiǎn)稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。
2.虛短和虛斷怎么理解
虛短、虛斷是模擬電路中理想集成運(yùn)放的兩個(gè)重要概念。
【虛短】
虛短指在理想情況下，兩個(gè)輸入端的電位相等，就好像兩個(gè)輸入端短接在一起，但事實(shí)上并沒(méi)有短接，稱為“虛短”。虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋。
【虛斷】
虛斷指在理想情況下，流入集成運(yùn)算放大器輸入端電流為零。這是由于理想運(yùn)算放大器的輸入電阻無(wú)限大，就好像運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間開路。但事實(shí)上并沒(méi)有開路，稱為“虛斷”。
運(yùn)放“虛短” 的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)條件：
1 ） 運(yùn)放的開環(huán)增益A要足夠大；
2 ） 要有負(fù)反饋電路。
先談第一點(diǎn)，我們知道，運(yùn)放的輸出電壓Vo等于正相輸入端電壓與反相輸入端電壓之差Vid乘以運(yùn)放的開環(huán)增益A。即
Vo = Vid * A = (VI+ - VI-) * A ( 1 )
由于在實(shí)際中運(yùn)放的輸出電壓不會(huì)超過(guò)電源電壓，是一個(gè)有限的值。在這種情況下，如果A 很大，（VI+ - VI-）就必然很小；如果（VI+ - VI-）小到某程度，那么我們實(shí)際上可以將其看作0，這個(gè)時(shí)候就會(huì)有VI+ = VI-，即運(yùn)放的同相輸入端的電壓與反相輸入端的電壓相等，好象連在一起一樣，這我們稱為“虛短路” 。注意它們并未真正連在一起，而且它們之間還有電阻，這一點(diǎn)一定要牢記。
在上面的討論中，我們是怎樣得到“虛短” 的結(jié)果的呢？
我們的出發(fā)點(diǎn)是公式 （ 1 ） ，它是運(yùn)放的特性，是沒(méi)有問(wèn)題的，我們可以放心。然后，我們作了兩個(gè)重要的假設(shè)，一個(gè)是運(yùn)放的輸出電壓大小有限，這沒(méi)有問(wèn)題，運(yùn)放輸出當(dāng)然不會(huì)超過(guò)電源，因此這個(gè)假設(shè)絕對(duì)成立，所以以后我們就不提了。第二個(gè)是說(shuō)運(yùn)放開環(huán)增益A很大。普通運(yùn)放的A通常都達(dá)10**6,10**7甚至更高，這個(gè)假設(shè)一般沒(méi)問(wèn)題，但不要忘記，運(yùn)放的實(shí)際開環(huán)增益還與其工作狀態(tài)有關(guān)，離開了線性區(qū)，A就不一定大了，所以，這第二個(gè)假設(shè)是有條件的，我們也先記住這一點(diǎn)。
因此我們知道，當(dāng)運(yùn)放的開環(huán)增益A很大時(shí)，運(yùn)放可以有“虛短” 。但這只是可能性，不是自動(dòng)就實(shí)現(xiàn)的，隨便拿一個(gè)運(yùn)放說(shuō)它的兩個(gè)輸入端是“虛短” 沒(méi)有人會(huì)相信。“虛短” 要在特定的電路中才能實(shí)現(xiàn)。
請(qǐng)先看圖1的電路，如果我們將反相輸入端IN-的電平固定，比如在0V，在同相輸入端IN+加一個(gè)固定電壓V1，并取V1 = 1mV，設(shè)運(yùn)放的A = 10**6。這樣，按照公式（ 1 ） ，運(yùn)放的輸出電壓Vo應(yīng)該為
Vo = A * ( V1 – 0 )
= 1000000 * 1 /1000
= 1000 (V)
顯然，Vo 到不了1000V，它上升不到VCC運(yùn)放就飽和了，A也不再是1000000了，上面的計(jì)算完全不成立，輸出電壓停止在比VCC略小的數(shù)值上。
這種是沒(méi)有負(fù)反饋的情況，比較器就工作在這種情況，“虛短” 在這里不存在，兩個(gè)輸入段之間的電壓差是1mV。
如果我們加上負(fù)反饋電路，如圖2所示，即將輸出電壓Vo的一部分反送到運(yùn)放的反相輸入端。初始時(shí)V1 = 0,Vo = 0，反相輸入端的電壓也是0。然后我們同樣將V1調(diào)為1mV，在V1調(diào)高這一瞬間，（VI+ - VI-） = 1mV，運(yùn)放受到這樣一個(gè)正輸入電壓，其輸出電壓馬上上升。由于有負(fù)反饋，VI- = Vo * R1 / (R1 + Rf) 也跟著上升，從而使得（VI+ - VI-）變小，這一小，Vo上升就變慢。最后，當(dāng)Vo上升到一個(gè)值，使得VI- = VI+ = V1，即（VI+ - VI-） = 0，這時(shí)Vo就不動(dòng)了，而運(yùn)放的兩個(gè)輸入端就處于“虛短” 狀態(tài)。可以看出，“虛短” 所以得以實(shí)現(xiàn)是由于有負(fù)反饋使VI- 逼近VI+的緣故。
所以“虛短” 存在的條件是：
1 ） 運(yùn)放的開環(huán)增益A要足夠大；
2 ） 要有負(fù)反饋電路。
明白了“虛短” 得條件后我們就很容易判斷什么時(shí)候能什么時(shí)候不能用“虛短” 作電路分析了。
在實(shí)際上，條件（ 1 ） 對(duì)絕大多數(shù)運(yùn)放都是成立的，關(guān)鍵要看工作區(qū)域。如果是書上的電路，通過(guò)計(jì)算判斷；如果是實(shí)際電路，用儀器量運(yùn)放輸出電壓是否合理即可知道。
與“虛短” 相關(guān)的還有一種情況叫“虛地” ，就是有一個(gè)輸入端接地時(shí)的“虛短” ，不是新情況。
有些書上說(shuō)要深度負(fù)反饋條件下才能用“虛短” ，我覺(jué)得這不準(zhǔn)確，我認(rèn)為這樣說(shuō)的潛思考是，在深度負(fù)反饋的情況下運(yùn)放更可能工作在線性區(qū)。但這不是絕對(duì)的，輸入信號(hào)太大時(shí)，深度負(fù)反饋的運(yùn)放照樣進(jìn)入飽和。所以，應(yīng)該以輸出電壓值判斷最可靠。
3.虛短虛斷怎么判斷電路分析中什么時(shí)候可以
虛短、虛斷的概念是把實(shí)際運(yùn)放視為理想運(yùn)放得出的結(jié)論，應(yīng)用的條件是深度負(fù)反饋放大電路。
1、輸入端不吸收能量，輸入電流為零，虛斷成立。
2、，輸入電壓 U(in+) ≈ U(in-) ，虛短成立。
3、特例 ——虛地： 同相端 U(in+) = 0V，則 U(in-) = 0V 。
分析運(yùn)放構(gòu)成的放大電路，虛短、虛斷是切入點(diǎn)，應(yīng)用《電路分析基礎(chǔ)》課程中的定律、定理，列出電路參數(shù)方程，再化簡(jiǎn)，求出輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的關(guān)系。
4.虛短和虛斷怎么理解
虛短、虛斷是模擬電路中理想集成運(yùn)放的兩個(gè)重要概念。
虛斷指在理想情況下，流入集成運(yùn)算放大器輸入端電流為零。是虛假開路的簡(jiǎn)稱。
虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋。 集成運(yùn)放的線性應(yīng)用時(shí)，可近似地認(rèn)為uN-uP=0,uN=uP時(shí)，即反相與同相輸入端之間相當(dāng)于短路，故稱虛假短路，簡(jiǎn)稱“虛短”。
“虛短”是指在理想情況下，兩個(gè)輸入端的電位相等，就好像兩個(gè)輸入端短接在一起，但事實(shí)上并沒(méi)有短接，稱為“虛短”。虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋，同時(shí)放大器開環(huán)增益A足夠大。
當(dāng)兩個(gè)輸入端的輸入電流為零，即iN=iP=0時(shí)，可認(rèn)為反相與同相輸入端之間相當(dāng)于斷路，稱為虛假斷路，簡(jiǎn)稱“虛斷”。 擴(kuò)展資料 在反相放大電路中，信號(hào)電壓通過(guò)電阻R1加至運(yùn)放的反相輸入端，輸出電壓vo通過(guò)反饋電阻Rf反饋到運(yùn)放的反相輸入端，構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路。
運(yùn)放的同相端接地=0V，反相端和同相端虛短，所以也是0V，反相輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒(méi)有電流注入和流出，那么R1和Rf相當(dāng)于是串聯(lián)的，流過(guò)一個(gè)串聯(lián)電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過(guò)R1的電流和流過(guò)Rf的電流是相同的。 參考資料來(lái)源：百度百科—虛短 百度百科—虛斷。
5.運(yùn)放電路里面的虛短虛斷有什么區(qū)別
“虛短”是指由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80 dB以上。而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在 10 V~14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于 “短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。但并不是真的短路。
“虛斷”由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1uA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故 通常可把運(yùn)放的兩輸入端視為開路，相當(dāng)于“斷路”且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。 但并不是真的斷路。
