什么是运算放大器

运算放大电路是模拟电路的精髓所在，起到信号放大的作用，设计不同的反馈网络，运算放大器可以实现加法、减法、微分和积分等数学运算功能。其功能强大，多级放大电路分析起来也有一定的难度。好在有方法可用，比如利用“虚短”和“虚断”分析运放电路。

运放电路分析方法

今天借助一个后台粉丝发的电路图，跟大家介绍以下虚断和虚短的用法。

同相比例运放电路

上图中，运放的同相端接的是一个电压基准芯片，电压为2.5V，负向端通过一个电阻R2接地，电阻R1构成反馈网络。从电路结构上很容易判断，这是一个同相比例运算放大电路。

在运放电路中使用虚短分析问题时，是有条件的，运放需工作在放大状态，需要满足两个条件:

运放的输出Vo，放大增益G还有输入V+和V-存在如下的关系：

Vo = G×（V+-V1）,Vo的最大值是不会超过供电电源的，要想增益G足够大，那么V+和V-的差值就要足够的小，小到一定程度就可以得出V+=V-,这就是虚短的由来。所以，上图中同相端是2.5V，那么负向端的输入也是2.5V。

运放电路的输入阻抗非常大，以至于输入端流入的电流微乎其微，从而可以忽略不计，可以认为是断路的，实际上并没有断，叫做“虚断”。所以，流过电阻R2的电流和流过电阻R1的电流是相等的。即得到如下计算公式：

(Vo-2.5)/R1 = (2.5-0)/R2,由此得出Vo=2.5×（1+R1/R2）。

仿真结果

通过使用Proteus仿真软件可以查看仿真结果，搭建好的仿真电路如下所示。

搭建好的运放电路

正向端的2.5V直接用电源代替，LM358用24V供电，输出端接DC直流电压表。

当电阻R1/R2=1时，放大倍数为2倍，输出为5V，其仿真输出如下所示。

放大2倍时的输出

当电阻R1/R2=2时，放大倍数为3倍，输出为7.5V，其仿真输出如下所示。

放大3倍时的输出

当电阻R1/R2=3时，放大倍数为4倍，输出为10V，其仿真输出如下所示。

放大4倍时的输出

当电阻R1/R2=4时，放大倍数为5倍，输出为12.5V，其仿真输出如下所示。

放大5倍时的输出

当电阻R1/R2=11时，放大倍数为12倍，其仿真输出如下所示。

饱和输出

当放大倍数为11倍时，理论上运放会输出30V，但是运放的输出最大不会超过供电电压，而LM358不是轨到轨的运放，所以不会满幅输出，最大输出为比电源电压低1.5-2V左右，所以仿真输出22.5是正常的。

大家在用虚短和虚断分析运放电路时一定要注意虚短的使用条件，运放电路难计算但是并不可怕。欢迎大家关注本头条号：玩转嵌入式，获取更多电子知识。