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理想运算放大器的“虚短”和“虚断”特性介绍

冬至子 来源:虎行者 作者:虎行者 2023-08-16 16:31 次阅读

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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放电路十分有用。为了保证线性运用,运放必须在闭环状态下以负反馈工作(如果没有负反馈,开环放大下的运放成为一个比较器)。因此要判断器件的好坏,首先应分清楚运放在电路中是做放大器用还是做比较器用。

首先虚短和虚断分别是对应电压和电流而言的。即从电压的角度,在负反馈存在的情况下,正负两个端子电压基本相等,所以有‘’虚短‘’。而从电流的角度来看,流入两个端子的电流近似等于零,所以满足‘’虚断‘’。

虚短:在运算bai放大器的线性应用电路du中,由于理zhi想放大器的高电压放dao大倍数的zhuan抑制作用,使得运算放大shu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。这一情况的成立必须满足负反馈,且输出没有饱和。倘若没有负反馈,那么输出电压等于

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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。

由于运算放大器输入级一般是场效应管组成的差分放大电路,而大家知道场效应管是电压型器件,输入阻抗基本在十几兆欧级别,输入电压一般就几伏这种数量级,所以输入电流基本就是零。所以这就从结构上解释了为什么有虚断这一说法。

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不论是何类型的放大器,都有一个反馈电阻Rf,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,则大概可以肯定运放是做比较器用,如果此阻值较小(0Ω至几十kΩ),则再查查看有无电阻接在输出端和反向输入端之间,有的话肯定是做放大器用。

根据放大器虚短的原理,如果运放线性工作,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。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,但一般不会超过0.2V,如果有0.5V以上的差别,则放大器必坏无疑!

如果运放做比较器用,则允许同向输入端和反向输入端电压不等:当同向电压>反向电压,则输出电压接近正向最大值。

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