如何理解運放電路中的虛短和虛斷？

在模擬電路中，虛短和虛斷是兩個重要的概念，它們通常與運放電路有關。這兩個術語描述了運放電路中的一些重要現象，認識它們對于電子工程師和電路設計師來說至關重要。本文將深入探討虛短和虛斷的含義，以及它們在電子電路中的應用。

什么是虛斷？

理想運放的輸入阻抗是無窮大，真實的運放輸入阻抗雖然不是無窮大但也是在兆歐姆或更高的范圍內。我們如果給運放的輸入端加一個電壓然后串一個電流表去測量他的電流就會發現電流讀數接近于0，說明沒有電流流進運放就好像運放輸入的內部是斷開的，但是內部實際上是連接的，這種似斷非斷的現象我們稱為虛斷。

由于需要虛斷是由運放特性造成的，運放在任何電路中都有虛斷這種概念。虛斷不是真正地斷開，而是流過的電流小到可以忽略。

什么是虛短？

運放的虛短是指反向輸入端和同向輸入端電壓相等，好像兩個輸入端連在一起，但事實上并沒有短接，稱為虛短。

運放在以下兩種情況處于虛短狀態：

①運放在開環處于線性區的時候

運放的線性區是非常窄的如下圖紅色部分，也就是輸入差模電壓很小。運放在線性區我們的輸出電壓是等于Aod乘以輸入差模電壓，Aod是運放開環放大倍數，通常Aod非常高，可達幾十萬倍。假設VCC為10V，VEE為-10V，可以計算出up-un的差模電壓在-100uv到100uv，這個電壓非常小可以忽略不計，可以認為up=un，同向端和反向端是短路的，這種現象稱為虛短。

②工作在深度負反饋狀態

運放在深度負反饋狀態下出現“虛短”現象的原因主要是由于負反饋的作用。在負反饋中，運放的輸出信號的一部分被取出并反饋到輸入端。這種反饋作用使得運放的兩個輸入端（正輸入和負輸入）的電壓差趨近于零，也就是說，兩個輸入端的電壓幾乎相等。因為盡管運放的兩個輸入端在電氣上并沒有被直接短路（實際上，運放的輸入阻抗非常高，可以近似為無窮大），但由于負反饋的作用，兩個輸入端的電壓卻幾乎相等，就好像它們被短路了一樣。

虛短和虛斷在運放中的應用

在實際運放電路中，我們利用運放的虛短和虛斷的特性可以輕松地計算出放大的比例。下面以反向比例放大電路為例講解如何計算放大比例。

由運放虛斷的特性可以得知Un流入運放的電流為0，所以流經R1的電流等于Rf的電流。由虛短特性可以得到Un=Up=0，由基爾霍夫定律和歐姆定律可以推算出：

(Ui-0)/R1=(0-Uo)/Rf

由上面的公式可以得出：

Uo= -(Rf/R1)·Ui

即反向比例放大電路的輸出電壓是由R1和Rf的比例決定的。

本篇文章內容比較基礎但也重要，希望能對大家認識“虛斷”和“虛短”有所幫助。