在什么情況下才會(huì)用到虛短與虛斷？

模電書里提到理想運(yùn)放,總會(huì)提到虛短和虛斷兩個(gè)概念.虛斷,也就是說運(yùn)放的正輸入端和負(fù)輸入端是斷開的,也即是阻抗無窮大. 實(shí)際上運(yùn)放的輸入阻抗是很大的,所以在任何情況下,輸入這個(gè)兩個(gè)端口的電流是很小的.虛短,也就是說運(yùn)放的正輸入端和負(fù)輸入端的電位是相等的,但是這個(gè)并不是總是成立的. 前提是運(yùn)放處于負(fù)反饋成立的情況下.如果運(yùn)放處于飽和狀態(tài)下,虛短是不成立的.那么什么情況下運(yùn)放才能用虛短和虛斷的概念呢?

在電路設(shè)計(jì)中，為了確保信號傳輸?shù)目煽啃?，需要對電路進(jìn)行各種參數(shù)的考慮。其中，在運(yùn)放電路中，虛短和虛斷是非常重要的概念。虛短和虛斷都是基于理想運(yùn)放模型得出的觀念，只有當(dāng)輸入電阻和輸出電阻相對于運(yùn)放內(nèi)阻可忽略時(shí)，虛短和虛斷的概念才能應(yīng)用于實(shí)際電路設(shè)計(jì)中。對于虛短，我們可以通過運(yùn)放的反饋來使輸入電阻趨近于0，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛短。同時(shí)，我們還需要確保反饋電阻足夠小，并且通過對運(yùn)放的理解和計(jì)算來判斷實(shí)際電路是否出現(xiàn)了虛短。對于虛斷，我們需要滿足兩個(gè)條件：一是輸入電流為0;二是輸出端口短路。如果這兩個(gè)條件同時(shí)成立，那么運(yùn)放就達(dá)成了虛斷狀態(tài)。

“虛短”與“虛斷”是非常重要的兩個(gè)概念。在分析運(yùn)放的輸入信號與輸出信號的關(guān)系時(shí)，這是兩個(gè)基本的出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)運(yùn)放引入負(fù)反饋的時(shí)候，或者說工作在“線性區(qū)”的時(shí)候，輸出電壓與凈輸入電壓(同相輸入端反相輸入端的差值)成線性關(guān)系，電路的放大倍數(shù)就是運(yùn)放自身的開環(huán)增益。

虛斷的存在是無條件的，因?yàn)檫@是由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，電流進(jìn)不去。(當(dāng)然是理想狀態(tài))虛短的存在是有條件的，這個(gè)條件是“運(yùn)放要處于放大狀態(tài)”，要滿足這個(gè)條件只有兩種狀態(tài)：　　1、在開環(huán)電路中，輸入兩端的電壓差非常小，不會(huì)讓運(yùn)放飽和;2、在閉環(huán)的深度反饋電路中。虛地只是虛短的一種特例。

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，它是運(yùn)放的特性，是沒有問題的，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，這沒有問題，運(yùn)放輸出當(dāng)然不會(huì)超過電源，因此這個(gè)假設(shè)絕對成立，所以以后我們就不提了。第二個(gè)是說運(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)一般沒問題，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)。

注意，應(yīng)用“虛短”與“虛短”的前提是運(yùn)放處于線性工作區(qū)，一般情況下處于線性工作區(qū)的運(yùn)放都存在閉環(huán)負(fù)反饋?！疤摱獭逼鋵?shí)是運(yùn)放處于線性工作區(qū)的結(jié)果，而并非導(dǎo)致運(yùn)放處于線性工作區(qū)的原因。如果人為的增大兩個(gè)輸入端的電壓差，并不一定使輸出電壓增大，反而會(huì)使運(yùn)放處于非線性區(qū)。