虚拟短路的理解在运算放大器的电路

本文介绍和讨论了运算放大器的分析中使用的重要的简化技术.

的放大器的功能的更透彻的理解是, 在我看来，, 时间花得. 这些组件是非常普遍，正确地: 是在应用程序看似不尽的名单提供所需的功能简单和通用设备.

具有操作电路的分析和设计是一件有趣的事, 原因如下: 我们分析运算放大器利用这显然是错误的示范性的假设, 但很少，我们发现造成实际的设备和基本假设理想化的设备之间的差异严重问题.

虚拟短

其中一个假设被称为虚电路, 或者干脆虚短. 在现实中, 这不是一个理想的运算放大器的基本特性之一. 宁, 虚短是，从理想的运算放大器的基本特性之一导出的理论情况, 即无限开环增益.

假设你有连接作为倒相放大器的运算放大器. 由于几乎总是将其与运算放大器电路发生, 该功能是基于使用的 反馈negativo.

以获得用于该电路的增益的表达的标准方法是假设在非反相输入端子的电压 (VIN +) 是反相端的电压相等 (WINE-). 由于非反相输入端被接地, VIN + = 0 V 进而 VIN- = 0 V. 但是，为什么? 因为我们可以假设两种不同的电压是相同的?

我们可以假设两种不同的电压是相同的，因为在现实中这些电压之间的差别非常小，电压之间的差别非常小，因为收益是非常大的. 请看下面的图:

和它下面的等式方程:

运算放大器是差分放大器. 它通过施加开环增益产生输出电压 (中箭头A所示) 的电压之间的非反相输入端和电压在反相输入端的差. 如果我们重新整理这个等式，这样的电压差从增益分离, 我们有以下:

请注意，当你增加开环增益会发生什么 (对于给定的 V_OUT): 电压差减小. 当增益接近无穷大, 的电压差趋近于零. 换句话说, 如果增益是无限的, V_{IN +} 它必须等于 V_在-, 这是虚拟短.

由于无法建立一个无限增益放大器不坏虚短的找来了实用价值. 为什么? 为什么 “虚短” 这只不过是另一种方式说，有运算放大器的两个输入电压之间的显着性差异, 而在实际电路的差异 “足够接近” 零.

实际运算放大器的开环增益可以大于 100 D b. 这是至少一个输出到输入比 100.000. 如果让我们有一个运算放大器的说= 100 分贝产生的输出电压 2,5 V WE:

应该读 25 μV. 当开环增益高到足以产生电压差 (非常小), 虚电路是作为一种实用工具设计为可靠, 尽管事实上，这是不现实的.

我不喜欢当有人告诉我，一个增益应用到信号 0 V产生一个输出到 2,5 V. 我已经学会了作为一个孩子是什么时间零点为零.

理想的运算放大器是差分放大器和它的输入信号 (即V_{在 +}-V_在-) 它是零. 因此, 理想运算放大器在所有条件下产生的输出电压等于零 … 从这个角度考虑的似乎不是一个非常有用的设备.

当然, 这是在假设被证明毫无根据的部分点. 不能使用该虚电路根据运算放大器的开环的正常功能，以确定VOUT. 宁, 虚短是当运算放大器中的负反馈的上下文中实现时所使用的工具.

例如, 当我们分析一个非标准的反相放大器, 虚短的假设 (与零输入电流的假设一起) 它使我们能够得出闭环增益表达式 仿佛运算放大器甚至不存在.

当我看到在这条赛道, 我的脑海里自然会忽略三角形描绘操作, 三角形就像在河流的水流扔石头. 它周围的电流流动，而不总电流的增量和减.

如果你把地面上的运算放大器的反相输入端子和从施加信号 1 V至非反相输入端子, 输出将饱和，并且将移动接近正电源和VIN之间的区别 + ËWINE- 将 1 V. 没有什么奇怪的这次讲话; 导频装置的高开环增益在最大输出电压的输出和输入电压保持在 1 V.

然而, 当我们开始谈论虚拟短, 这种情况是不太清楚. 它几乎似乎运算放大器正在利用其高增益以迫使输入电压的等号. 在反相配置, 例如, 一个输入端接地，另一接收输入信号, 但随后的运算放大器决定这两个电压必须等于. 什么是真正发生的事情?

再次, 虚拟短路假说是什么，存在于一个负反馈放大器的上下文. 在反相配置, 反相输入端子连接，不仅与输入信号 (通过电阻) 而且到输出端子 (通过电阻). 的输出电压的影响在反相输入端子的电压, 和运算放大器增益影响输出电压, 这导致我的关于什么是最终陈述 其实虚电路:

我希望这种讨论有助于更好地理解虚拟电路假设.

24 十一月 2018/0 评论/通过： Amilcare