运算扩大器组成的电路形形色色，令人目炫瞭乱，是模仿电路中学习的要点。在剖析它的作业原理时倘没有捉住中心，往往令人头大。为此自己特网罗全国运放电路之使用，来个“庖丁解牛”，期望各位从事电路板修理的同行，看完后有所斩获。
遍观一切模仿电子技朮的书本和课程，在介绍运算扩大器电路的时分，无非是先给电路来个定性，比方这是一个同向扩大器，然后去推导它的输出与输入的联系，然 后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向扩大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最终学生往往得出这样一个形象：记住公式就能够了!假如咱们将电路稍 稍改换一下，他们就找不着北了!偶从前面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，成果能将我给出的运算扩大器电路剖析得一点不错的没有超越 10个人!其它专业结业的更是可想而知了。
今日，芯片级修理教各位百战百胜的两招，这两招在一切运放电路的教材里都写得了解，便是“虚短”和“虚 断”，不过要把它运用得炉火纯青，就要有较深沉的功底了。
虚短和虚断的概念
由于运放的电压扩大倍数很大，一般通用型运算扩大器的开环电压扩大倍数都在80dB以上。 而运放的输出电压是有限的，一般在10V～14V。因而运放的差模输入电压缺乏1mV，两输入端近似等 电位，适当于“短路”。开环电压扩大倍数越大，两输入端的电位越挨近持平。
“虚短”是指在剖析运算扩大器处于线性状况时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚伪短路，简称虚短。明显不能将两输入端真实短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算扩大器的输入电阻都在1MΩ以上。因而流入运放输入端的电 流往往缺乏1uA，远小于输入端外电路的电流。故一般可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越挨近开路。“虚断”是指在剖析 运放处于线性状况时，能够把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚伪开路，简称虚断。明显不能将两输入端真实断路。
在剖析运放电路作业原理时，首先请各位暂时遗忘什么同向扩大、反向扩大，什么加法器、减法器，什么差动 输入……暂时遗忘那些输入输出联系的公式……这些东东只会搅扰你，让你更模糊﹔也请各位暂时不要理睬输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是 规划者要考虑的工作。咱们了解的便是抱负扩大器(其实在修理中和大多数规划过程中，把实践扩大器作为抱负扩大器来剖析也不会有问题)。
好了，让咱们抓过两把“板斧”——“虚短”和“虚断”，开端“庖丁解牛”了。
图一运放的同向端接地=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 乎没有电流注入和流出，那么R1和R2适当所以串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。流过 R1的电流I1 = (Vi – V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- – Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 = I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这便是传说中的反向扩大器的输入输出联系式了
图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a 由于虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流持平，设此电流为I，由欧姆定律得： I = Vout/(R1+R2) ……b Vi等于R2上的分压， 即：Vi = I*R2 ……c 由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这便是传说中的同向扩大器的公式了。
图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ……a 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 (V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 ……b 代入a式，b式变为V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 假如取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这便是传说中的反向加法器了。
请看图四。由于虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流持平，同理流过R4和R3的电 流也持平。故 (V1 – V+)/R1 = (V+ – V2)/R2 ……a (Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b 由虚短知： V+ = V- ……c 假如R1=R2，R3=R4，则由以上式子能够推导出 V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + 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 (V2 – V+)/R1 = V+/R2 ……a (V1 – V-)/R4 = (V- – Vout)/R3 ……b 假如R1=R2， 则V+ = V2/2 ……c 假如R3=R4， 则V- = (Vout + V1)/2 ……d 由虚短知 V+ = V- ……e 所以 Vout=V2-V1 这便是传说中的减法器了。
图六电路中，由虚短知，反向输入端的电压与同向端持平，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的电流相 等。通过R1的电流 i=V1/R1 通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时刻的积分成正比,这便是传说中的积分电路了。若V1为稳定电压U，则上式改换为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时刻，则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时刻改变的直线。
图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是持平的，由虚短知，运放同向端与反向端电压是持平 的。则： Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt 这是一个微分电路。假如V1是一个忽然参加的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。
图八.由虚短知 Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知，运放输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是相同的， 电流I=(Vx-Vy)/R2 ……c 则： Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3) = (Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d 由虚断知，流过R6与流过R7的电流持平,若R6=R7， 则Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5，则Vout – Vu = Vu – Vo1，故Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知，Vu = Vw ……g 由efg得 Vout = Vo2 – Vo1 ……h 由dh得 Vout = (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值，此值确认了差值(Vy –Vx)的扩大倍数。这个电路便是传说中的差分扩大电路了。
剖析一个咱们触摸得较多的电路。许多控制器承受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流， 电路将此电流转化成电压后再送ADC转化成数字信号，图九便是这样一个典型电路。如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会发生 0.4~2V的电压差。由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流持平，流过R2和R4的电流持平。故： (V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a (V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b 由虚短知： Vx = Vy ……c 电流从0~20mA改变，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d 由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e 假如R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f 图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -(0.88~4.4)V，便是说，将4~20mA电流转化成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压能够送ADC去处理。
电流能够转化成电压，电压也能够转化成电流。图十便是这样一个电路。上图的负反应没有通过电阻直 接反应，而是串联了三极管Q1的发射结，咱们可不要以为是一个比较器便是了。只要是扩大电路，虚短虚断的规则仍然是契合的!
由虚断知，运放输入端没有电流流过，
则(Vi–V1)/R2=(V1–V4)/R6……a
同理(V3–V2)/R5=V2/R4……b
由虚短知V1=V2……c
假如R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi
上式阐明R7两头的电压和输入电压Vi持平，则通过R7的电流I=Vi/R7，假如负载RL<<100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流根本 相同。
来一个杂乱的，呵呵!图十一是一个三线制PT100前置扩大电路。PT100传感器引出三根原料、线 径、长度完全相同的线，接法如图所示。有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成的桥电路上。Z1、Z2、Z3、 D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和维护效果，静态剖析时可不予理睬，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83及各电容可视为开 路。由电阻分压知， V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a 由虚短知，U8B第6、7脚 电压和第5脚电压持平 V4=V3 ……b 由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流持平。 (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c 由虚断知，U8A第3脚没有电流流过， V1=V7 ……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A的第3脚， V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0) …..e 由虚短知，U8A第3脚和第2脚电压持平， V1=V2 ……f 由abcdef得， (V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2 化简得 V5=(102.2*V7-100V3)/2.2 即 V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) – 200/11 ……g 上式输出电压V5是Rx的函数咱们再看线电阻的影响。Pt100最下端线电阻上发生的电压降通过中心的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚，由虚 断知， V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……a (V6-V10)/R25=V10/R26 ……b 由虚短知， V10=V5 ……c 由式abc得 V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)] ……h 由式gh组成的方程组知，假如测出V5、V6的值，就可算出Rx及R0，知道Rx，查pt100分度表就知道温度的大小了。
