最近在公司碰到了電流采樣用的同相運放電路，運放應(yīng)該是模電中的基石了，大學時掛科的頭疼歷歷在目。什么微積分加減法器，什么差動輸入…關(guān)系公式看著就糊涂。不過誰讓這些東西是我們電子打工人的飯碗呢，還是得老老實實從最簡單原理學起。

進入主題，運算放大器顧名思義，猜想就能夠?qū)?a target="_blank">信號進行運算并能夠放大作用的電路，但是它有什么性質(zhì)呢，先來看看兩個貫穿所有運放組合電路的特性。

• 虛短

我們知道一個理想的導(dǎo)線兩端如果流過電流，則兩端電間沒有電位差就是短路，如下是運放模型及轉(zhuǎn)移特性曲線。運放在一定的條件下輸入兩端的電位相等，稱為虛短。運放虛短的實現(xiàn)有兩個條件；一是運放的開環(huán)增益要足夠大，二是要構(gòu)成負反饋電路。

運放工作在線性區(qū)時，輸出電壓與輸入電壓呈現(xiàn)線性關(guān)系，其中，Uo是集成運放的輸出電壓；U+和U-分別是同相及反相輸入端的電壓，Ud為其電壓差(Ud=Uo/A)；A是開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)。理想運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)等于無窮大，而輸出電壓為確定數(shù)值，則同相輸入端電壓與反相輸入端電壓近似相等，如同將u+和u-兩點短路，兩點短路為等效短路，所以把這種現(xiàn)象稱為虛短。

運放工作在非線性區(qū)時，輸出電壓不再隨輸入電壓線性增長，輸出電壓就達到飽和值。當u+>u-時；運放工作在正向飽和區(qū)，輸出正飽和值。反之工作在負向飽和壓，輸出負飽和值。運放工作在非線性區(qū)時u+≠u-，就不存在“虛短”現(xiàn)象了。

• 虛斷

輸入阻抗無窮大：記得RLC諧振電路的性質(zhì)；當處于諧振狀態(tài)的時候電路對外呈現(xiàn)出純阻抗的性質(zhì)；電容電感產(chǎn)生無功功率進行能量交換，所以相當于與前級電阻斷開（對外呈現(xiàn)一個很大的阻抗）這就是虛斷的概念。

運放的輸入端也是對外呈現(xiàn)出很大的阻抗，能流過的電流極小（uA級別），這是運放本身的特性，所以在無論任何運放電路中都有這個虛斷這個概念。

• 小結(jié)運放的特性

1. 極大的輸入電阻：高輸入阻抗，輸入端流入電流近于0，幾乎不取用信號源電流，近于電壓控制特性，從而導(dǎo)出“虛斷”概念。
2. 極小的輸出電阻：具有（在負載能力以內(nèi)）不挑負載，適應(yīng)任意負載的特性。后級負載電路的阻抗大小不會影響到輸出電壓。
3. 無窮大的電壓放大倍數(shù)（實際的放大倍數(shù)是有限）：在一定供電電壓條件下，放大器僅能工作閉環(huán)（負反饋）模式下。在閉環(huán)狀態(tài)下，放大器隨機比較兩輸入端的電位高低，不等時輸出級即時做出調(diào)整動作，整個放大過程就是動態(tài)平衡的調(diào)整。（放大的最后目的就是使兩輸入端電位相等，從而能導(dǎo)出“虛短”概念）

• 實例分析

以下圖這種我接觸得較多的采樣電路為例，可以實現(xiàn)將電流轉(zhuǎn)換成電壓后再送ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。如仿真電路所示；電流流過采樣電阻R1，在R1上會產(chǎn)生電壓差。由虛斷知，運放輸入端沒有電流流過，則流過R2和R3的電流相等，流過R4和R5的電流相等。

由虛斷列公式：同相輸入端電壓V+

反向相輸入端電壓V-

再由虛短知：V+ = V-，則聯(lián)立方程就可解出Vout，這就實現(xiàn)了對于電流信號的采樣轉(zhuǎn)化以便送由ADC處理。

總結(jié)： 以上的一個簡單的原理電路也算是把虛短虛短真正應(yīng)用到了一個電路中去分析，而不是死記著公式去套用，也算是對運放有了一個淺層的了解。