【導讀】大家學(xué)習電子都會(huì )接觸運算放大器，常常聽(tīng)到虛短虛斷一說(shuō)。虛短虛斷是解開(kāi)負反饋運放電路的核心方法，具體就要從運放的原理開(kāi)始說(shuō)起了。
模電的半壁江山——運算放大器的原理和應用
大家學(xué)習電子都會(huì )接觸運算放大器，常常聽(tīng)到虛短虛斷一說(shuō)。虛短虛斷是解開(kāi)負反饋運放電路的核心方法，具體就要從運放的原理開(kāi)始說(shuō)起了。
LM741原理圖
拿LM741為例子?？梢詫炔侩娐穲D分為A,B,C,D四個(gè)部分。A是差分輸入級。差分輸入有同相輸入和反相輸入兩個(gè)輸入端。主要作用是在放大差模信號型號的同時(shí)抑制共模信號，比如抑制溫度造成的零漂等，保證靜態(tài)工作點(diǎn)的穩定，然后將放大后的信號送入C，中間放大級，將信號實(shí)現進(jìn)一步的放大。最后通過(guò)D，甲乙類(lèi)推挽輸出輸出信號，保證輸出信號的功率。B部分是電流源偏置，為芯片中的工作電路提供穩定的工作電流。
運放進(jìn)行封裝
將該電路封裝之后就剩兩個(gè)輸入端和輸出端。在原理圖中兩級的放大電路，所以運放的一個(gè)特點(diǎn)是放大倍數理想下無(wú)限大，實(shí)際可以達到10000倍以上；運放引入了鏡像恒流源，使輸入電阻接近于無(wú)窮大。所以先抓住運放的兩個(gè)特點(diǎn)：輸入電阻極大，放大倍數極大，理想狀態(tài)都是無(wú)窮大。
然后引出輸出電壓計算。U0=U+-U-,即，輸出電壓=(同相輸入電壓-反相輸入電壓)*放大倍數。所以要是直接將該器件不引人，負反饋，因為放大倍數有10000以上，則只要同相和反相存在一定差值，比如0.001V，那么放大后的輸出的就可以10V以上，一般直接就是電源電壓了。
開(kāi)環(huán)的運放
這樣的開(kāi)環(huán)電路可以作為比較器。將反相輸入作為參考電壓，則將同相最為一個(gè)輸入端。如果同相輸入電壓比反相輸入大，則輸出為正，否則就是輸出負電壓。要是在輸出端，接入穩壓管，則可以輸出固定電壓。
引入穩壓二極管
另一個(gè)重要的應用就是用在放大。如上所說(shuō)，要是直接這樣連接，無(wú)法放大我們想要放大的倍數。所以在這里引入負反饋。反饋就是將輸出引入輸入，在兩者之間形成關(guān)系，負反饋則是建立的聯(lián)系效果減弱了原先要改變方向的能力。比如我一開(kāi)始向前走10步，引入反饋后我依舊往前走，但走了2步，向前走的步數減少了；要是走了20步，這就是正反饋，正反饋在正弦波發(fā)生電路應用較大。
負反饋的引入
然后就是虛短，虛斷的引入。在引入負反饋后，輸出穩定在某個(gè)值，比如2V，這時(shí)候我們反推，此時(shí)的同相和反相的電壓差值就是2/10000，這時(shí)候兩者的壓差基本可以忽略不計了，即此時(shí)的U+=U-。在深度負反饋下同相電壓等于反相電壓，就是虛短。由于輸入電阻無(wú)窮大，所以輸入到運放的電流就是U/R,R是無(wú)窮大，則輸入電流為0，即I+=I-=0A，就是虛斷。虛短和虛短在搭建放大電路時(shí)計算參數十分方便的。如上圖的同相放大器，根據虛短，U-=U+=U；再根據虛斷，沒(méi)有電流通過(guò)反相輸入端流入運放，則可以列出方程(0-U)/R1=(U-U0)/R2,就可以算出該電路的放大倍數。
同相負反饋電路
再如上圖，根據虛短U+=U-=0,根據虛斷(U-0)/R2=（0-U0）/R3,帶入可以算出U0=-U，即輸出電壓是輸入電壓的負數，我們可以根據這個(gè)原理搭建自己需要的電路，實(shí)現加減運算，通過(guò)電容實(shí)現積分或者微分電路，根據二極管或者三極管，實(shí)現指數或者對數運算。
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