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什么情况下运放才能用虚短和虚断的概念 |
| 作者：zsage 栏目：模拟技术 |
分析电路时看到运放就用虚短的方法，但有时对有时错，不知其所以然。 看书上说在深度负反馈的情况下虚短和虚断的概念才成立，但一般的电路怎么看出它是深度负反馈啊。或者有没有其它简易的方法判断呢？ 请各位高手指点。 |
| 2楼： | >>参与讨论 |
| 作者： iQanalog 于 2005/8/1 0:42:00 发布：
你先举一个不虚短的例子看看 |
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| 3楼： | >>参与讨论 |
| 作者： youxing 于 2005/8/1 10:58:00 发布：
RE 一般集成运放加负反馈，就可用虚短，虚断了 老师说的，呵呵 |
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| 4楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 吴明诗 于 2005/8/1 12:07:00 发布：
超出参数范围时可以不用了 |
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| 5楼： | >>参与讨论 |
| 作者： zmlab.com 于 2005/8/1 21:42:00 发布：
虚短的条件是运放的开环放大倍数为无穷大 开环放大倍数离无穷大越远，虚短就越不成立，就这么简单。那些书的作者和那些教书先生都是人云亦云，自己不甚了了，终于误人子弟! |
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| 6楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 道源 于 2005/8/2 15:09:00 发布：
|1+AF|>10便可认为是深度负反馈 |
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| 7楼： | >>参与讨论 |
| 作者： zmlab.com 于 2005/8/3 11:48:00 发布：
和学电子的朋友谈谈“虚短”的理解 花了点时间写了点对运放”虚短“的理解，希望对在这方面有困惑的朋友有帮助，有什么问题欢迎提出，一起讨论。说得不对也请指出。 对”虚短“已然掌握的朋友就不要浪费时间读此贴了。 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 运放“虚短” 的实现有两个条件： 1 ) 运放的开环增益A要足够大； 2 ) 要有负反馈电路。 先谈第一点，我们知道，运放的输出电压Vo等于正相输入端电压与反相输入端电压之差Vid乘以运放的开环增益A。即 Vo = Vid * A = (VI+ - VI-) * A ( 1 ) 由于在实际中运放的输出电压不会超过电源电压，是一个有限的值。在这种情况下，如果A 很大，(VI+ - VI-)就必然很小；如果(VI+ - VI-)小到某程度，那么我们实际上可以将其看作0，这个时候就会有VI+ = VI-，即运放的同相输入端的电压与反相输入端的电压相等，好象连在一起一样，这我们称为“虚短路” 。注意它们并未真正连在一起，而且它们之间还有电阻，这一点一定要牢记。 在上面的讨论中，我们是怎样得到“虚短” 的结果的呢？ 我们的出发点是公式 ( 1 ) ，它是运放的特性，是没有问题的，我们可以放心。然后，我们作了两个重要的假设，一个是运放的输出电压大小有限，这没有问题，运放输出当然不会超过电源，因此这个假设绝对成立，所以以后我们就不提了。第二个是说运放开环增益A很大。普通运放的A通常都达10**6，10**7甚至更高，这个假设一般没问题，但不要忘记，运放的实际开环增益还与其工作状态有关，离开了线性区，A就不一定大了，所以，这第二个假设是有条件的，我们也先记住这一点。 因此我们知道，当运放的开环增益A很大时，运放可以有“虚短” 。但这只是可能性，不是自动就实现的，随便拿一个运放说它的两个输入端是“虚短” 没有人会相信。“虚短” 要在特定的电路中才能实现。 请先看图1的电路，如果我们将反相输入端IN-的电平固定，比如在0V，在同相输入端IN+加一个固定电压V1，并取V1 = 1mV，设运放的A = 10**6。这样，按照公式( 1 ) ，运放的输出电压Vo应该为 Vo = A * ( V1 – 0 ) = 1000000 * 1 /1000 = 1000 (V) 显然，Vo 到不了1000V，它上升不到VCC运放就饱和了，A也不再是1000000了，上面的计算完全不成立，输出电压停止在比VCC略小的数值上。 这种是没有负反馈的情况，比较器就工作在这种情况，“虚短” 在这里不存在，两个输入段之间的电压差是1mV。 如果我们加上负反馈电路，如图2所示，即将输出电压Vo的一部分反送到运放的反相输入端。初始时V1 = 0，Vo = 0，反相输入端的电压也是0。然后我们同样将V1调为1mV，在V1调高这一瞬间，(VI+ - VI-) = 1mV，运放受到这样一个正输入电压，其输出电压马上上升。由于有负反馈，VI- = Vo * R1 / (R1 + Rf) 也跟着上升，从而使得(VI+ - VI-)变小，这一小，Vo上升就变慢。最后，当Vo上升到一个值，使得VI- = VI+ = V1，即(VI+ - VI-) = 0，这时Vo就不动了，而运放的两个输入端就处于“虚短” 状态。可以看出，“虚短” 所以得以实现是由于有负反馈使VI- 逼近VI+的缘故。 所以“虚短” 存在的条件是： 1 ) 运放的开环增益A要足够大； 2 ) 要有负反馈电路。 明白了“虚短” 得条件后我们就很容易判断什么时候能什么时候不能用“虚短” 作电路分析了。 在实际上，条件( 1 ) 对绝大多数运放都是成立的，关键要看工作区域。如果是书上的电路，通过计算判断；如果是实际电路，用仪器量运放输出电压是否合理即可知道。 与“虚短” 相关的还有一种情况叫“虚地” ，就是有一个输入端接地时的“虚短” ，不是新情况。 有些书上说要深度负反馈条件下才能用“虚短” ，我觉得这不准确，我认为这样说的潜思考是，在深度负反馈的情况下运放更可能工作在线性区。但这不是绝对的，输入信号太大时，深度负反馈的运放照样进入饱和。所以，应该以输出电压值判断最可靠。 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ |
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| 8楼： | >>参与讨论 |
| 作者： feng_zc 于 2005/8/3 16:09:00 发布：
条件：在线性范围内 在线性范围内，谈电压用虚短路，谈电流用虚断路。因为，运放正常工作时，＋－两端电压趋于0，流过的电流也趋于0。 |
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| 9楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 永恒爱人 于 2005/8/3 17:18:00 发布：
在非线性范围内 在非线性范围内（比如开关状态），虚断成立，虚短不成立。 |
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| 10楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 雷风 于 2005/8/3 19:02:00 发布：
分析比较精彩 不过好像没有图？ |
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| 11楼： | >>参与讨论 |
| 作者： zmlab.com 于 2005/8/3 22:38:00 发布：
不明白怎样贴图，请赐教。 |
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| 12楼： | >>参与讨论 |
| 作者： zmlab.com 于 2005/8/4 7:19:00 发布：
贴了图，看是否成功。 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 运放“虚短” 的实现有两个条件： 1 ) 运放的开环增益A要足够大； 2 ) 要有负反馈电路。 先谈第一点，我们知道，运放的输出电压Vo等于正相输入端电压与反相输入端电压之差Vid乘以运放的开环增益A。即 Vo = Vid * A = (VI+ - VI-) * A ( 1 ) 由于在实际中运放的输出电压不会超过电源电压，是一个有限的值。在这种情况下，如果A 很大，(VI+ - VI-)就必然很小；如果(VI+ - VI-)小到某程度，那么我们实际上可以将其看作0，这个时候就会有VI+ = VI-，即运放的同相输入端的电压与反相输入端的电压相等，好象连在一起一样，这我们称为“虚短路” 。注意它们并未真正连在一起，而且它们之间还有电阻，这一点一定要牢记。 在上面的讨论中，我们是怎样得到“虚短” 的结果的呢？ 我们的出发点是公式 ( 1 ) ，它是运放的特性，是没有问题的，我们可以放心。然后，我们作了两个重要的假设，一个是运放的输出电压大小有限，这没有问题，运放输出当然不会超过电源，因此这个假设绝对成立，所以以后我们就不提了。第二个是说运放开环增益A很大。普通运放的A通常都达10**6，10**7甚至更高，这个假设一般没问题，但不要忘记，运放的实际开环增益还与其工作状态有关，离开了线性区，A就不一定大了，所以，这第二个假设是有条件的，我们也先记住这一点。 因此我们知道，当运放的开环增益A很大时，运放可以有“虚短” 。但这只是可能性，不是自动就实现的，随便拿一个运放说它的两个输入端是“虚短” 没有人会相信。“虚短” 要在特定的电路中才能实现。 http://www.21icsearch.com/buzi/upimage/upfile2005/img/200508/200584713498294.gif 请先看图1的电路，如果我们将反相输入端IN-的电平固定，比如在0V，在同相输入端IN+加一个固定电压V1，并取V1 = 1mV，设运放的A = 10**6。这样，按照公式( 1 ) ，运放的输出电压Vo应该为 Vo = A * ( V1 – 0 ) = 1000000 * 1 /1000 = 1000 (V) 显然，Vo 到不了1000V，它上升不到VCC运放就饱和了，A也不再是1000000了，上面的计算完全不成立，输出电压停止在比VCC略小的数值上。 这种是没有负反馈的情况，比较器就工作在这种情况，“虚短” 在这里不存在，两个输入段之间的电压差是1mV。 如果我们加上负反馈电路，如图2所示，即将输出电压Vo的一部分反送到运放的反相输入端。初始时V1 = 0，Vo = 0，反相输入端的电压也是0。然后我们同样将V1调为1mV，在V1调高这一瞬间，(VI+ - VI-) = 1mV，运放受到这样一个正输入电压，其输出电压马上上升。由于有负反馈，VI- = Vo * R1 / (R1 + Rf) 也跟着上升，从而使得(VI+ - VI-)变小，这一小，Vo上升就变慢。最后，当Vo上升到一个值，使得VI- = VI+ = V1，即(VI+ - VI-) = 0，这时Vo就不动了，而运放的两个输入端就处于“虚短” 状态。可以看出，“虚短” 所以得以实现是由于有负反馈使VI- 逼近VI+的缘故。 所以“虚短” 存在的条件是： 1 ) 运放的开环增益A要足够大； 2 ) 要有负反馈电路。 明白了“虚短” 得条件后我们就很容易判断什么时候能什么时候不能用“虚短” 作电路分析了。 在实际上，条件( 1 ) 对绝大多数运放都是成立的，关键要看工作区域。如果是书上的电路，通过计算判断；如果是实际电路，用仪器量运放输出电压是否合理即可知道。 与“虚短” 相关的还有一种情况叫“虚地” ，就是有一个输入端接地时的“虚短” ，不是新情况。 有些书上说要深度负反馈条件下才能用“虚短” ，我觉得这不准确，我认为这样说的潜思考是，在深度负反馈的情况下运放更可能工作在线性区。但这不是绝对的，输入信号太大时，深度负反馈的运放照样进入饱和。所以，应该以输出电压值判断最可靠。 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ |
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| 13楼： | >>参与讨论 |
| 作者： zmlab.com 于 2005/8/4 7:23:00 发布：
看来不成功。谢谢版主，anyway |
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| 14楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 丁丁 于 2009/12/4 8:00:42 发布：
那么多年一直浆糊，看了你的解说，终于明白一些了，太感谢了。 |
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| 15楼： | >>参与讨论 |
| 作者： aa 于 2010/1/19 11:21:30 发布：
不错，力顶! |
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| 16楼： | >>参与讨论 |
| 作者： zhoupeng 于 2010/1/25 23:03:38 发布：
非常感谢！！！！！！！！！！！！ |
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| 17楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 泰山 于 2010/3/16 15:45:08 发布：
又有更深层次的理解了。顶 |
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| 18楼： | >>参与讨论 |
| 作者： juni 于 2010/5/18 16:14:32 发布：
真是谢谢上面的解答了！ |
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| 19楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 无 于 2010/5/25 20:29:58 发布：
天才啊！！！！！！！！！！！ |
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| 20楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 庭 于 2010/6/25 9:28:48 发布：
解答的不错，非常感谢 |
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| 21楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 冷处理 于 2011/3/6 11:49:40 发布：
看了楼上各位的讨论，觉得还是不能解答下面的疑问： 运放的虚短虚断条件何时可以成立？一定要在有负反馈的线性区？还是处于正反馈的比较状态时也可以使用？ | |
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