运算放大器基础知识：虚短、虚断及典型电路分析

运算放大器基础知识：虚短、虚断及典型电路分析

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44176501/article/details/143987689

运算放大器（运放）是电子工程中一种非常重要的器件，广泛应用于信号处理领域。本文将详细介绍运放的基本概念、重要特性以及典型应用电路，帮助读者深入理解运放的工作原理。

一、运放是什么

运算放大器是一种高增益的直接耦合放大器，常用于信号处理，如信号放大、滤波、积分、微分、整流等。其功能非常强大，可以实现多种电路功能。

二、运放的重要特性——虚短

虚短的概念是指运放在正常工作过程中，其同相输入端（V+）和反相输入端（V-）的电压几乎相等，即V+=V-。

数学解释

从数学公式角度解释：Vout=(V+ - V-)*GAIN（开环增益），由于开环增益非常大（10^5到10^7），可以推导出Vout/GAIN≈0，因此V+≈V-。

物理本质解释

当运放发现V+>V-时，输出Vout上升；当运放发现V+<V-时，输出Vout下降。这种负反馈机制使得两个输入端的电压趋于相等。

条件

1. 必须存在负反馈电路
2. 输出不能饱和

三、运放的重要特性——虚断

虚断的概念是指运放的输入端口相对于外部电路来说，可以认为是断路。这是因为运放的输入阻抗非常高（10^5到10^7欧姆），因此流经输入端的电流几乎为零。

四、同相放大电路的推导

同相放大电路如图所示：

五、反相放大电路

反相放大电路如图所示：

六、单电源反向放大电路

单电源放大电路需要通过虚短和虚断进行分析：

通过虚断可以分析出：
V+ = (5*R1)/(R1+R2)
V- = (((Vout-Vin)R1)/(R1+R2))+Vin

通过虚短知道二者相等：
(5R1)/(R1+R2)= (((Vout-Vin)R1)/(R1+R2))+Vin

计算结果：
Vout=5-Vin(R2/R1)

所有的电路分析都可以通过虚短和虚断的特性来进行。