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?
虛短虛斷的使用條件:
虛斷的存在是無條件的,因為這是由它的內部結構決定的,電流進不去。(當然是理想狀態)
虛短的存在是有條件的,這個條件是“運放要處于放大狀態”,要滿足這個條件只有兩種狀態:
1、在開環電路中,輸入兩端的電壓差非常小,不會讓運放飽和;
2、在閉環的深度反饋電路中。
什么情況下運放才能用虛短和虛斷的概念:
運放“虛短” 的實現有兩個條件:
1 ) 運放的開環增益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??;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” 的結果的呢?
我們的出發點是公式,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,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,因此這個假設絕對成立,所以以后我們就不提了。第二個是說運放開環增益A很大。普通運放的A通常都達106,107甚至更高,這個假設一般沒問題,但不要忘記,運放的實際開環增益還與其工作狀態有關,離開了線性區,A就不一定大了,所以,這第二個假設是有條件的,我們也先記住這一點。
因此我們知道,當運放的開環增益A很大時,運放可以有“虛短” 。但這只是可能性,不是自動就實現的,隨便拿一個運放說它的兩個輸入端是“虛短” 沒有人會相信?!疤摱獭?要在特定的電路中才能實現。
“虛短” 存在的條件是:
1, 運放的開環增益A要足夠大;
2,要有負反饋電路。
明白了“虛短” 得條件后我們就很容易判斷什么時候能什么時候不能用“虛短” 作電路分析了。
與“虛短” 相關的還有一種情況叫“虛地” ,就是有一個輸入端接地時的“虛短” ,不是新情況。
有些書上說要深度負反饋條件下才能用“虛短” ,這個說法可能不太準確,在深度負反饋的情況下運放更可能工作在線性區。但這不是絕對的,輸入信號太大時,深度負反饋的運放照樣進入飽和。所以,應該以輸出電壓值判斷最可靠。
也就是說“增益很大的運放工作在線性區”才滿足“虛短”條件,滿足條件的有兩種電路狀態:
1,開環狀態中,輸入兩端間的電壓很小。
2,閉環的深度負反饋電路。
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