运放虚短解决方法

A. 如何用”虚短“和”虚断“分析运放电路

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。

（1）“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。

（2）“虚断”指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路，称为“虚断”。

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

求解后可得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。

(1)运放虚短解决方法扩展阅读：

（1）当两个输入端的输入电流为零，即iN=iP=0时，可认为反相与同相输入端之间相当于断路，称为虚假断路，简称“虚断”。

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。

为了简化包含有运算放大器的电子电路，总是假设运算放大器是理想的，这样就有了“虚断”的概念。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，流入运放的电流很小，相当于开路。但事实上并没有开路，称为“虚断”。

（2）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80dB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。在运算放大器的线性应用电路中，由于理想放大器的高电压放大倍数的抑制作用，使得运算放大器的同相输入端与反相输入端的电位差非常小，以至于近似相等，两点间压差为零，就好像两点间短路一样。

当然这不是真正的短路，而是一种近似，所以称为“虚短”。“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。

B. 放大器的虚短和虚断

差分放大电路包括双端输入单端输出类型。在运算放大器工作于线性区时，U+与U-之间的差值受到严格限制。

图2展示的是实际运算放大器的输入端，旨在提升电路的输入电阻。

图3为运算放大器的等效电路，重点在于输入端的处理。由于运放具有极高电压放大倍数，而输出电压有限，一般在10 V～14 V，故其差模输入电压极小，两输入端近似等电位，即“短路”现象。放大倍数越大，输入端电位越接近相等，形成近似相等电压状态，即“虚短”。此信号uI需被放大器放大数万倍。

“虚断”概念源自图3，输入电压uI微小，电阻rid极大，导致输入电流极小，仿佛电路断开。即在运放线性状态下，将两输入端视为开路，流入正负输入端的电流为零。此概念同样非实际断路，仅是近似。

“虚短”与“虚断”应用前提为运算放大器在线性区工作，这一条件导致输入端电压差极小，人为设定。虚短确保两端电压相等；虚断确保电流为0。两者从放大器输入端宏观效果分析，虚短源自两端电压差极小，虚断源自输入电流极小，两者非实际状态，因此两者不矛盾。

在差分放大电路中，流入放大器反向输入端（V-）的电流为0。