如何用”虚短“和”虚断“分析运放电路

　　运算是模拟电路中十分重要的元件，它能组成放大、加法、减法、转换等各种电路，如何能更快更正确的分析运放电路，其实是不难的。那就是运用运放的“虚短”和“虚断”来分析电路，然后应用欧姆定律等电流电压关系，即可得输入输出的放大关系等。

　　虚短和虚断的概念

　　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 10 V～14 V。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。

　　“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。

　　示例分析。如图，是常见的反相比例运算放大电路，下面用虚短和虚断的方法来分析电路。

　　

　　在反相放大电路中，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。

　　运放的同相端接地=0V，反相端和同相端虚短，所以也是0V，反相输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和Rf相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过Rf的电流是相同的。

　　根据欧姆定律：

　　Is= （Vs- V-）/R1 ………a

　　If= （V- - Vo）/Rf ……b

　　V- = V+ = 0 ………………c

　　Is= If ……………………d

　　求解后可能Vo== （-Rf/R1）*Vi

　　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。

　　在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。

　　好了，让我们抓过两把“板斧”——“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。

　　1）反向放大器：

　　

　　图1

　　图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。

　　流过R1的电流：I1 = （Vi - V-）/R1 ………a

　　流过R2的电流：I2 = （V- - Vout）/R2 ……b

　　V- = V+ = 0 ………………c

　　I1 = I2 ……………………d

　　求解上面的初中代数方程得Vout = （-R2/R1）*Vi

　　这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。