運(yùn)算放大器增益計(jì)算虛短虛斷簡(jiǎn)單易懂的分析方法

ID:63113 · 發(fā)表于 2018-5-11 14:02

筆者最近在做控制器、工控自動(dòng)化、電路板、儀器、軟件、APP開(kāi)發(fā)定制業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)多路不共地信號(hào)采集，可能會(huì)使用到差分運(yùn)算放大器，所以又查閱復(fù)習(xí)了下相關(guān)知識(shí)，部分總結(jié)供參考，歡迎指正。
一、基本概念介紹
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。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(kāi)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10V～14V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。開(kāi)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
　　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。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。
　　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(kāi)路。但事實(shí)上并沒(méi)有開(kāi)路，稱為“虛斷”。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”。
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�？砂堰\(yùn)放的兩輸入端視為開(kāi)路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開(kāi)路�！�1】
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二、一個(gè)運(yùn)放增益分析的案例
接下來(lái)通過(guò)一個(gè)反向放大器增益計(jì)算的案例，詳細(xì)介紹虛短虛斷的使用和分析方法。

2.1 虛斷分析

如圖 2，由于反向輸入端輸入電阻很高，幾乎沒(méi)有電流的輸入和輸出，所以虛斷分析簡(jiǎn)單地說(shuō)就是假設(shè)將運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端斷開(kāi)，則R1和R2為串聯(lián)的關(guān)系，流過(guò)R1、R2的電流相等。
則有：
流過(guò)R1的電流：I1=(Vi  -  V- ) / R1 (式1)
流過(guò)R2的電流：I2=(V-  -  Vout ) / R2 (式2)
            I1 =I2                (式3)
V+ : 運(yùn)放同向輸入端的電壓
V- : 運(yùn)放反向輸入端的電壓
2.2 虛短分析
如圖 3，虛短分析就是假設(shè)將運(yùn)放的兩個(gè)輸入端連接起來(lái)。
由虛短分析可知：V-  =  V+  = 0       (式4)
由算式（1-4）可知，
            Vout  =  (-R2/R1)*Vi
所以，此反向放大器的增益為-R2/R1。【2】

ID:253767 · 發(fā)表于 2018-5-12 07:21

學(xué)習(xí)了。。。。。。。。。

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