模電書里提到理想運放,總會提到虛短和虛斷兩個概念.虛斷,也就是說運放的正輸入端和負輸入端是斷開的,也即是阻抗無窮大. 實際上運放的輸入阻抗是很大的,所以在任何情況下,輸入這個兩個端口的電流是很小的.虛短,也就是說運放的正輸入端和負輸入端的電位是相等的,但是這個并不是總是成立的. 前提是運放處于負反饋成立的情況下.如果運放處于飽和狀態(tài)下,虛短是不成立的.那么什么情況下運放才能用虛短和虛斷的概念呢?
在電路設(shè)計中，為了確保信號傳輸?shù)目煽啃?，需要對電路進行各種參數(shù)的考慮。其中，在運放電路中，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放模型得出的觀念，只有當輸入電阻和輸出電阻相對于運放內(nèi)阻可忽略時，虛短和虛斷的概念才能應(yīng)用于實際電路設(shè)計中。對于虛短，我們可以通過運放的反饋來使輸入電阻趨近于0，進而實現(xiàn)虛短。同時，我們還需要確保反饋電阻足夠小，并且通過對運放的理解和計算來判斷實際電路是否出現(xiàn)了虛短。對于虛斷，我們需要滿足兩個條件：一是輸入電流為0;二是輸出端口短路。如果這兩個條件同時成立，那么運放就達成了虛斷狀態(tài)。
“虛短”與“虛斷”是非常重要的兩個概念。在分析運放的輸入信號與輸出信號的關(guān)系時，這是兩個基本的出發(fā)點。當運放引入負反饋的時候，或者說工作在“線性區(qū)”的時候，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)就是運放自身的開環(huán)增益。
虛斷的存在是無條件的，因為這是由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，電流進不去。(當然是理想狀態(tài))虛短的存在是有條件的，這個條件是“運放要處于放大狀態(tài)”，要滿足這個條件只有兩種狀態(tài)： 1、在開環(huán)電路中，輸入兩端的電壓差非常小，不會讓運放飽和;2、在閉環(huán)的深度反饋電路中。虛地只是虛短的一種特例。
運放“虛短” 的實現(xiàn)有兩個條件：
1 ) 運放的開環(huán)增益A要足夠大;
2 ) 要有負反饋電路。
先談第一點，我們知道，運放的輸出電壓Vo等于正相輸入端電壓與反相輸入端電壓之差Vid乘以運放的開環(huán)增益A。即
Vo = Vid * A = (VI+ - VI-) * A ( 1 )
由于在實際中運放的輸出電壓不會超過電源電壓，是一個有限的值。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，那么我們實際上可以將其看作0，這個時候就會有VI+ = VI-，即運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)點是公式，它是運放的特性，是沒有問題的，我們可以放心。然后，我們作了兩個重要的假設(shè)，一個是運放的輸出電壓大小有限，這沒有問題，運放輸出當然不會超過電源，因此這個假設(shè)絕對成立，所以以后我們就不提了。第二個是說運放開環(huán)增益A很大。普通運放的A通常都達10**6，10**7甚至更高，這個假設(shè)一般沒問題，但不要忘記，運放的實際開環(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，這第二個假設(shè)是有條件的，我們也先記住這一點。
注意，應(yīng)用“虛短”與“虛短”的前提是運放處于線性工作區(qū)，一般情況下處于線性工作區(qū)的運放都存在閉環(huán)負反饋?！疤摱獭逼鋵嵤沁\放處于線性工作區(qū)的結(jié)果，而并非導(dǎo)致運放處于線性工作區(qū)的原因。如果人為的增大兩個輸入端的電壓差，并不一定使輸出電壓增大，反而會使運放處于非線性區(qū)。
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