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Word淺談運(yùn)算放大器的虛短和虛斷首先,先簡單介紹一下(運(yùn)算放大器),運(yùn)算放大器有兩個(gè)輸入端(同相輸入端IN+和反相輸入端IN-)和一個(gè)輸出端(OUT)。
運(yùn)放所接的(電源)可以是單電源模式V+,也可以是雙電源模式V+和V-。
運(yùn)放的輸出端(信號)OUT大小等于同相輸入端IN+和反相輸入端IN-的差值乘以運(yùn)算放大器的開環(huán)放大系數(shù)C。通常開環(huán)運(yùn)放的放大倍數(shù)為數(shù)萬倍,理想運(yùn)算放大器的開環(huán)放大系數(shù)是無窮大的。
例如,同相輸入端和反相輸入端電壓分別為Vin+和Vin-,同相輸入端和反相輸入端(電流)分別為Iin+和Iin-,輸出電壓為Vout。
運(yùn)放開環(huán)傳輸曲線橫坐標(biāo)為輸入差(模電)壓Vin+—Vin-,縱坐標(biāo)為輸出電壓Vout。開環(huán)傳輸曲線包括兩部分:線性區(qū)(紅色區(qū)域)和飽和區(qū)(藍(lán)色區(qū)域),這兩個(gè)區(qū)域分別具有各自的特點(diǎn)。
線性區(qū):輸出電壓Vout隨輸入差模電壓增大而線性增大,但線性區(qū)非常窄;
飽和區(qū):輸出電壓Vout不隨輸入差模電壓變化,為常數(shù),最大不超過供電電壓V+和V-。
什么是虛短?
輸出電壓Vout等于輸入差模電壓Vin+—Vin-與開環(huán)放大系數(shù)的乘積。
理想運(yùn)放的開環(huán)放大系數(shù)為無窮大,實(shí)際也有數(shù)萬倍,假設(shè)放大系數(shù)為5萬倍,那么輸出電壓為
假設(shè)雙電源模式供電電壓V+和V-分別為+5V和-5V,那么Vout只能介于-5V和+5V之間,那么輸入差模電壓Vin+—Vin-的大小介于100微伏之間
電壓差值非常小,基本可以忽略不計(jì),此時(shí)我們可以認(rèn)為Vin+與Vin-基本相等,那么運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端近似認(rèn)為處于短路狀態(tài),運(yùn)算放大器的這個(gè)特性我們就稱為虛短。虛短不是運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端真的呈短路狀態(tài)。
什么是虛斷?
下面來了解一下虛斷,運(yùn)算放大器同相輸入端和反相輸入端的等效電阻為Ri(輸入差模電阻),輸入差模電阻Ri非常大,通常為兆歐級別。開環(huán)狀態(tài)下,假設(shè)同相輸入端電壓Vin+為5V,反相輸入端電壓為1V,假設(shè)輸入差模電阻Ri為8兆歐,那么此時(shí)同相輸入端電流Iin+和反相輸入端的電流Iin-約為0.5微安。
電流值非常小,基本可以忽略不計(jì),此時(shí)我們可以認(rèn)為Iin+與Iin-基本為0,那么運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端近似認(rèn)為處于斷路狀態(tài),運(yùn)算放大器的這個(gè)特性我們就稱為虛斷。虛斷不是同相輸入端和反相輸入端真正的斷路,而且無論運(yùn)放工作在線性區(qū)還是飽和區(qū),虛
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