集成运放课件非线性虚断和虚短还适用吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2011-10-08 01:13 标签： 集成运放课件
请问什么是运算放大器的虚短和虚断
请解释一下，谢谢
10-01-29 &
运算放大器中的虚短和虚断含意虚短      因为理想运放的电压放大倍数很大，而运放工作在线性区，是一个线性放大电路，输出电压不超出线性范围（即有限值），所以，运算放大器同相输入端与反相输入端的电位十分接近相等。在运放供电电压为±15V时，输出的最大值一般在 10～13Ｖ。所以运放两输入端的电压差，在1mV以下，近似两输入端短路。这一特性称为虚短，显然这不是真正的短路，只是分析电路时在允许误差范围之内的合理近似。虚断      由于运放的输入电阻一般都在几百千欧以上，流入运放同相输入端和反相输入端中的电流十分微小，比外电路中的电流小几个数量级，流入运放的电流往往可以忽略，这相当运放的输入端开路，这一特性称为虚断。显然，运放的输入端不能真正开路。运用“虚短”、“虚断”这两个概念，在分析运放线性应用电路时，可以简化应用电路的分析过程。运算放大器构成的运算电路均要求输入与输出之间满足一定的函数关系，因此均可应用这两条结论。如果运放不在线性区工作，也就没有“虚短”、“虚断”的特性。如果测量运放两输入端的电位，达到几毫伏以上，往往该运放不在线性区工作，或者已经损坏。
请登录后再发表评论!只需一步，快速开始
后使用快捷导航没有帐号？
查看: 2144|回复: 0
运放“虚短”、“虚断”和“虚地”
主题帖子积分
预转Geek, 积分 42, 距离下一级还需 59 积分
& && && && && && && && && && && && &&&“ 虚短”、“虚断”和“虚地”三个概念主要用于分析（理想）集成运放器的工作状态。
⑴虚短：集成运放的线性应用时，可近似地认为uN－uP＝0，uN＝uP时，即反相与同相输入端之间相当于短路，故称虚假短路，简称“虚短”。
⑵虚断：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”。
⑶虚地：在反相输入时，由于同相输入端（经电阻）接地，根据“虚短”概念，反相输入端电位也为零，可认为反相输入端N虚假接地，所以，称反相输入端为“虚地”。
运放“虚短” 的实现有两个条件：
& & 1 ) 运放的开环增益A要足够大；
& & 2 ) 要有负反馈电路。
先谈第一点，我们知道，运放的输出电压Vo等于正相输入端电压与反相输入端电压之差Vid乘以运放的开环增益A。即
Vo = Vid * A = (VI+ - VI-) * A& && && && && && && && && && && && && & ( 1 )
由于在实际中运放的输出电压不会超过电源电压，是一个有限的值。在这种情况下，如果A 很大，(VI+ - VI-)就必然很小；如果(VI+ - VI-)小到某程度，那么我们实际上可以将其看作0，这个时候就会有VI+ = VI-，即运放的同相输入端的电压与反相输入端的电压相等，好象连在一起一样，这我们称为“虚短路” 。注意它们并未真正连在一起，而且它们之间还有电阻，这一点一定要牢记。
在上面的讨论中，我们是怎样得到“虚短” 的结果的呢？
我们的出发点是公式 ( 1 ) ，它是运放的特性，是没有问题的，我们可以放心。然后，我们作了两个重要的假设，一个是运放的输出电压大小有限，这没有问题，运放输出当然不会超过电源，因此这个假设绝对成立，所以以后我们就不提了。第二个是说运放开环增益A很大。普通运放的A通常都达10**6，10**7甚至更高，这个假设一般没问题，但不要忘记，运放的实际开环增益还与其工作状态有关，离开了线性区，A就不一定大了，所以，这第二个假设是有条件的，我们也先记住这一点。
因此我们知道，当运放的开环增益A很大时，运放可以有“虚短” 。但这只是可能性，不是自动就实现的，随便拿一个运放说它的两个输入端是“虚短” 没有人会相信。“虚短” 要在特定的电路中才能实现。
请先看图1的电路，如果我们将反相输入端IN-的电平固定，比如在0V，在同相输入端IN+加一个固定电压V1，并取V1 = 1mV，设运放的A = 10**6。这样，按照公式( 1 ) ，运放的输出电压Vo应该为
Vo& &&&=& & A * ( V1 – 0 )
& & =& &&&1000000 * 1 /1000
& & =& &&&1000 (V)
显然，Vo 到不了1000V，它上升不到VCC运放就饱和了，A也不再是1000000了，上面的计算完全不成立，输出电压停止在比VCC略小的数值上。
这种是没有负反馈的情况，比较器就工作在这种情况，“虚短” 在这里不存在，两个输入段之间的电压差是1mV。
如果我们加上负反馈电路，如图2所示，即将输出电压Vo的一部分反送到运放的反相输入端。初始时V1 = 0，Vo = 0，反相输入端的电压也是0。然后我们同样将V1调为1mV，在V1调高这一瞬间，(VI+ - VI-) = 1mV，运放受到这样一个正输入电压，其输出电压马上上升。由于有负反馈，VI- = Vo * R1 / (R1 + Rf) 也跟着上升，从而使得(VI+ - VI-)变小，这一小，Vo上升就变慢。最后，当Vo上升到一个值，使得VI- = VI+ = V1，即(VI+ - VI-) = 0，这时Vo就不动了，而运放的两个输入端就处于“虚短” 状态。可以看出，“虚短” 所以得以实现是由于有负反馈使VI- 逼近VI+的缘故。
所以“虚短” 存在的条件是：
& & 1 ) 运放的开环增益A要足够大；
& & 2 ) 要有负反馈电路。
明白了“虚短” 得条件后我们就很容易判断什么时候能什么时候不能用“虚短” 作电路分析了。
在实际上，条件( 1 ) 对绝大多数运放都是成立的，关键要看工作区域。如果是书上的电路，通过计算判断；如果是实际电路，用仪器量运放输出电压是否合理即可知道。
与“虚短” 相关的还有一种情况叫“虚地” ，就是有一个输入端接地时的“虚短” ，不是新情况。
有些书上说要深度负反馈条件下才能用“虚短” ，我觉得这不准确，我认为这样说的潜思考是，在深度负反馈的情况下运放更可能工作在线性区。但这不是绝对的，输入信号太大时，深度负反馈的运放照样进入饱和。所以，应该以输出电压值判断最可靠。
条件：在线性范围内
在线性范围内，谈电压用虚短路，谈电流用虚断路。因为，运放正常工作时，＋－两端电压趋于0，流过的电流也趋于0。
运算放大器好坏的判别对相当多的电子维修者有一定的难度，不只文化程度的关系（手下有许多本科生，不教的话肯定不会，教了也要好久才领会，还有个专门跟导师学变频控制的研究生，居然也是如此！），在此与大家共同探讨一下，希望对大家有所帮助。
理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。如果没有负反馈，开环放大下的运放成为一个比较器。如果要判断器件的好坏，先应分清楚器件在电路中是做放大器用还是做比较器用。
从放大器电路图上我们可以看出，不论是何类型的放大器，都有一个反馈电阻Rf，则我们在维修时可从电路上检查这个反馈电阻，用万用表检查输出端和反向输入端之间的阻值，如果大的离谱，如几MΩ以上，则我们大概可以肯定器件是做比较器用，如果此阻值较小0Ω至几十kΩ，则再查查有无电阻接在输出端和反向输入端之间，有的话定是做放大器用。
根据放大器虚短的原理，就是说如果这个运算放大器工作正常的话，其同向输入端和反向输入端电压必然相等，即使有差别也是mv级的，当然在某些高输入阻抗电路中，万用表的内阻会对电压测试有点影响，但一般也不会超过0.2V，如果有0.5V以上的差别，则放大器必坏无疑！（我是用的FLUKE179万用表)
如果器件是做比较器用，则允许同向输入端和反向输入端不等，
同向电压&反向电压，则输出电压接近正的最大值；
同向电压&反向电压，则输出电压接近0V或负的最大值（视乎双电源或单电源）。
如果检测到电压不符合这个规则，则器件必坏无疑！
这样你不必使用代换法，不必拆下电路板上的芯片就可以判断运算放大器的好坏了。
这是运放电路的解题方法：其实有三个，“虚短”，“虚断”还有个虚地
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 10V～14V。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。
& & 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。
&虚地&：输入端一端接地，有虚短可得V+=V-=GND
All Rights Reserved什么情况下运放才能用虚短和虚断的概念_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
什么情况下运放才能用虚短和虚断的概念
上传于||暂无简介
阅读已结束，如果下载本文需要使用5下载券
想免费下载本文？
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢

我要回帖

更多关于 集成运放课件 的文章

 

随机推荐