运用虚短续断轻松搞定运算放大器

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1、运算放人器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所斩获。遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出Vo二（l+Rf）Vi,那是一个反向放大器,然后得出Vo二-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就町以了！如果我们将电路稍稍变换一卜，他们就找不着北了！偶曾经面试

2、过至少100个以上的大专以上学历的电了专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没冇超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过耍把它运用得出神入化，就耍有较深厚的功底了。虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10V〜14Vo因此运放的弄模输入电压不足1mV,两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的

3、电位越接近相等。“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态吋，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真止短路。由于运放的差模输入电阻很大，-•般通用型运算放大器的输入电阻都在1MQ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足luA,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。“虚断”是指在分析运放处于线性状态吋，可以把两输入端视为等效开路，这特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放

4、大,什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂；也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器(其实在维修屮和大多数设计过程屮，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题)。好了，让我们抓过两把“板斧”“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。图一运放的同向端接地二0V,反向端和同向端虚短，所以也是0V,反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没冇电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组

5、件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。流过R1的电流11=(Vi-V-)/R1……a流过R2的电流12=(V--Vout)/R2……bV—二V+二0cT1二T2d求解上面的初中代数方程得Vout=(-R2/R1)*Vi这就是传说中的反向放犬器的输入输出关系式了。图二中Vi与V-虚短，则Vi=V-a因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2的电流相等，设此电流为1,由欧姆定律得：1=Vout/(R1+R2)……bVi等于R2上的分压，即：Vi二I*R2c由abc式得Vout二Vi*(R1+R2)/R2这就是传

6、说中的同向放大器的公式了。圖三图三中，由虚短知：V-二V+二0a由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流,故(VI-V-)/Rl+(V2-V-)/R2=(Vout-V-)/R3……b代入a式，b式变为V1/R1+V2/R2=Vout/R3如果取R1二R2二R3，则上式变为Vout二V1+V2,这就是传说中的加法器了。请看图四。因为虚断，运放同向端没冇电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。故(VI-V+)/R1二(V+-V2)/R2a(Vout-V-)/R3二V-/R4b曲虚短知：V

7、+二V-c如果R1二R2,R3=R4,则由以上式子可以推导出V+=(VI+V2)/2V-=Vout/2故Vout=VI+V2也是一•个加法器，呵呵!图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有(V2V+)/R1二V+/R2(VIV-)/R4二(V--Vout)/R3b如果R1二R2,则V+=V2/2如果R3=R4,则V-=(Vout+VI)/2由虚短知V+=V-e所以Vout二V2-VI这就是传说小的减法器了。图六电路中，由虚短知，反向输入端的电圧与同向端相等，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的

8、电流相等。通过R1的电流i二Vl/Rl通过Cl的电流i二C*dUc/dt二-C*dVout/dt所以Vout=((-1/(R1*C1))jVldt输出电压与输入电压对时间的积分成正比，这就是传