在這篇文章中，小編通過實例介紹為什么虛短可以做到同相端和反相端的電壓保持一致，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

一、為什么會有虛短

“虛短”顧名思義，讓人覺得好像是短路了一樣，他是說運放輸入正端和輸入負(fù)端電位相同，也就是上圖中1端口電壓和2端口電壓相同，而這和兩點短路的現(xiàn)象相同，但是他又不是真正的短路，因此給他取了個名字叫“虛短”。

為什么會有“虛短”現(xiàn)象呢?這還得從運算放大器本身說起，由于運放本身放大倍數(shù)很大，一般開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在10000倍(80dB)以上，如果輸入一個1mV的差模電壓信號，經(jīng)過10000倍放大，輸出電壓在10V左右，而運放的工作電壓一般在12V左右(或者更低)，顯然如果輸入差模信號電壓再大一點的話，運放輸出電壓就可能是一個恒壓值，這就失去了用運放放大信號的意義，所以說輸入到運放輸入端的差模信號一般在1mV以下(接近0V)，1mV本身就是一個很小的電壓，所以可以近似認(rèn)為運放輸入正端和輸入負(fù)端電位相同，也就是“虛短”。

二、虛短如何做到同相端和反相端的電壓一樣

下面就以下圖的電路為例子，看看為什么最終是u+ = u-的?

假設(shè)剛開始時，各處電壓為0，突然u1瞬間從0變?yōu)?.5V，因為uo一開始為0V，根據(jù)“虛斷”，u-沒有電流流入放大器，所以u-為uo在R1和R2上的分壓，依然為0V。

當(dāng)u+瞬間為2.5V后，u-為0V，u+>u-，放大器會朝著電壓增大的方向進(jìn)行放大，即uo電壓會開始升高。

當(dāng)uo增大到1V，u-依然為uo的在R1和R2上的分壓，即為0.5V。此時u+=2.5V，u-=0.5V，u+>u-，放大器將電壓繼續(xù)正向放大，因此uo繼續(xù)增大。

那問題來了，uo增大到多少會停止呢?很容易想到，只要u+>u-，因為我們現(xiàn)在討論的是理想運放，放大倍數(shù)為無窮大，所以uo就會增大(放大器是這樣一個裝置，它總是將輸入電壓放大Auo倍，即總滿足：Uo=Au*(u+ - u-))。

只有當(dāng)uo增加到5V時，u-電壓為uo在R1和R2的分壓正好是2.5V，u-等于u+，此時放大器達(dá)到平衡，不再放大，即穩(wěn)定態(tài)就是現(xiàn)在了。

那為什么穩(wěn)定態(tài)一定是u- = u+，u- > u+不行嗎?

我們也可以假設(shè)下，萬一uo一不小心超過了5V，那么u-就會大于2.5V，u-會大于u+，此時放大器會將輸出電壓反方向放大，也就是減小，最終電壓還是會向5V逼近。

因此，不論電路初始狀態(tài)電壓是怎么樣的，最終輸出都會穩(wěn)定在5V，而且u+ = u-，因為一旦u+不等于u-，那么在無窮大的放大倍數(shù)下，輸出必然會變化，最終還是會導(dǎo)致u+ = u-。

總之，對于上面這個負(fù)反饋電路，最終的結(jié)果就是：u+ = u- 。

如果我們將運放的同相端和反相端顛倒會發(fā)生什么呢?

同樣的，當(dāng)輸入突變成2.5V，因為uo初始還是0V，那么u+也是0V，此時有u+ < u-，因此，輸出要減小，變成負(fù)的。當(dāng)輸出減小時，根據(jù)分壓關(guān)系，u+也要減小，也是負(fù)的，也就說u+比u-小得更多了，即u+與u-的差值更大了。差值更大，意味著輸入信號變大了(運放的輸入是u+ - u-，也就是差值)。

由上面可知，“虛短”必須是負(fù)反饋，但是還需要個條件。就是放大器需要工作在線性放大區(qū)，為什么這么說呢?

以前面的負(fù)反饋為例子，當(dāng)輸入2.5V時，輸出就是5V了，但是假如供電只有3.3V呢?

顯然，輸出超不過5V，此時放大器工作在飽和區(qū)，頂天了放大器也只能放大到3.3V，因此輸出最終達(dá)不到5V，那么u-自然也到不了2.5V了，此時u+也就不等于u-了，也就不滿足虛短了。

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