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筆者最近在做控制器、工控自動化、電路板、儀器、軟件、APP開發(fā)定制業(yè)務(wù)時，對多路不共地信號采集，可能會使用到差分運(yùn)算放大器，所以又查閱復(fù)習(xí)了下相關(guān)知識，部分總結(jié)供參考，歡迎指正。
一、基本概念介紹
虛短、虛斷是模擬電路中理想集成運(yùn)放的兩個重要概念。由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80dB以上。而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在10V～14V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。
虛短
虛短指在理想情況下，兩個輸入端的電位相等，就好像兩個輸入端短接在一起，但事實(shí)上并沒有短接，稱為“虛短”。虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋。集成運(yùn)放的線性應(yīng)用時，可近似地認(rèn)為uN-uP=0，uN=uP時，即反相與同相輸入端之間相當(dāng)于短路，故稱虛假短路，簡稱“虛短”。
“虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。
虛斷
虛斷指在理想情況下，流入集成運(yùn)算放大器輸入端電流為零。這是由于理想運(yùn)算放大器的輸入電阻無限大，就好像運(yùn)放兩個輸入端之間開路。但事實(shí)上并沒有開路，稱為“虛斷”。當(dāng)兩個輸入端的輸入電流為零，即iN=iP=0時，可認(rèn)為反相與同相輸入端之間相當(dāng)于斷路，稱為虛假斷路，簡稱“虛斷”。
由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1uA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通常可把運(yùn)放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。【1】
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二、一個運(yùn)放增益分析的案例
接下來通過一個反向放大器增益計(jì)算的案例，詳細(xì)介紹虛短虛斷的使用和分析方法。
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2018-5-11 14:01 上傳
2.1 虛斷分析
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2018-5-11 14:01 上傳
如圖 2，由于反向輸入端輸入電阻很高，幾乎沒有電流的輸入和輸出，所以虛斷分析簡單地說就是假設(shè)將運(yùn)算放大器的兩個輸入端斷開，則R1和R2為串聯(lián)的關(guān)系，流過R1、R2的電流相等。
則有：
流過R1的電流：I1=(Vi - V- ) / R1 (式1)
流過R2的電流：I2=(V- - Vout ) / R2 (式2)
I1 =I2 (式3)
V+ : 運(yùn)放同向輸入端的電壓
V- : 運(yùn)放反向輸入端的電壓
2.2 虛短分析
如圖 3，虛短分析就是假設(shè)將運(yùn)放的兩個輸入端連接起來。
由虛短分析可知：V- = V+ = 0 (式4)
由算式（1-4）可知，
Vout = (-R2/R1)*Vi
所以，此反向放大器的增益為-R2/R1。【2】
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2018-5-11 14:02 上傳
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