运算放大器 模拟电路 虚短虚断 使用条件

Question

我已经知道理想运放存在负反馈就会有虚短虚断性质，分析问题很方便。可是如何判断运放是否为线性应用呢?即是否存在负反馈连接就可以使用虚短虚断性质呢？还是说输入电压在一定条件下才可以？这个条件是什么呢？

Answer 1

授人鱼不如授人以渔，与其将理科文科化概念死记硬背，不如告诉你虚短的概念是怎么得来的：首先运放的设计初衷就是为了得到一种 “放大倍数可任意设置（通过改变外围电路参数）和输入阻抗无穷大（意味着对输入信号的损耗小）的一种理想器件” 。那么由此我们得到两个条件：

1.运放的放大倍数最大时几乎接近于无穷大；

2.运放的输入阻抗几乎接近于无穷大。

在开环应用时由于运放输入端只与信号输入连接，此时输入阻抗就等于运放自身的输入内阻为无穷大。同相端+与反相端-之间的阻抗也为无穷大，此时相当于信号接入两个悬空的引脚，这就是另外一种应用：电压比较器，虚短概念不成立。

当引入负反馈之后，此时如果 +端电压稍高于 -端电压这时比较器的特性仍然适用：运放会输出一个相当于电源电压的高电平的趋势，之所以说“趋势”是因为把时间放慢之后电平变化都不是瞬间完成的要从原来的输出状态转变为另一种状态是需要一点一点连续变化的（分析模拟电路的黄金法则：信号的变化都是一个从小到大或从大到小的连续变化过程，不存在没有过程的阶跃变化），由于 -端的反馈电阻R4 OUT端的电压变化必然会影响到 -端的电压变化，随着OUT输出电压增大，通过R4电阻 -端电压也被拉高。。。直到使 -端电压无限接近于 +端电压时电路达到平衡状态输出电压不再变化。（同理当电压减小时分析方法相同）此时由于 +端与 -端的电压总是无限接近所以就有了虚短的概念。

当然如果当输出端电压增长到电源电压极限的时候分在 -端的电压还是无法接近 +端的话此时就不能用虚短的概念了，此时的状态就是常说的放大器饱和或截止状态。

Answer 2

深度负反馈下才能满足虚短和虚断,只要是工作在深度负反馈下，做模拟运算电路时就是满足的，比如常见的比例放大，微分，积分电路。

Answer 3

首先是输出,运算放大器相当于一个双端输入,单端输出的差分放大电路,输出Uo=Avo*(Vp-Vn).
其次,对于运算放大器来说,Avo是很大的,一般都有100000倍以上,理想运放可以把它认为是无穷大.
第三,运算放大器的输出Uo受到电源电压的影响,不可能比电源电压还大.所以看第一步的式子,Uo是有限值,Avo是无穷大,那么后面的（Vp-Vn）能怎么办呢?是不是应该接近于0才行?
所以可以近似认为：Vp-Vn=0,也就是Vp=Vn.

Answer 4

建议你去学习一下反馈方式，并联反馈，串联反馈，电压反馈、电流反馈。一般的模电书上都有。

Answer 5

这个问题提的非常好！