2.7.3 用“虚断”与“虚短”的概念分析运放电路
在模拟电路里，运放是不可缺少的，它与晶体管相比，无论是体积、电路设计、性能都无可替代，即便是古老的LM324，在音响系统里要用晶体管搭建出与它相同性能的电路，也不是件容易的事情。在电子设计里，信号处理、阻抗变换等都离不开运放。
要用好运放，必须弄清两个概念，那就是“虚断”与“虚短”，在一些模拟电路的教材里也会讲到“虚断”与“虚短”的分析方法。首先我们来看看“虚短”和“虚断”的概念。运放的电压增益是很高的，一般通用型运算放大器的开环电压增益都在80dB以上，而运放的输出电压受电源电压的影响是有限的，运放的差模输入电压低至1mV，运放的两个输入端电压为0，相当于“短路”，但不是真短路，而是“虚短”。开环电压增益越大，两输入端的电位越接近，如此接近的电压，像短路似的，故称“虚短”，万不能认为是真的短路。设计电路时按真的短路对待，可能会让你失望。由于运放的输入阻抗大，一般都在兆欧级。这时流入输入端的电流就非常的小，其大小已是微安级，这样小的电流，就跟输入断路了一样，故称“虚断”，还是和“虚短”一样，不要认为真的断路，在一些电路里微安电流也不算是小电流。
接下来我们来看看如何利用“虚短”和“虚断”来分析运放的简单电路。我们先来看一个反相放大电路。所谓反相放大，就是信号加在反相输入端“-”上构成的放大电路。我们根据“虚短”把图2.80画成图2.81的形式，根据“虚断”把图2.80画成图2.82的形式。这样看，电路变得特别简单。由图2.80可以得到流过电阻R1的电流：I1=（Vi-V-）/R1，流过R2的电流：I2=（V--Vout）/R2，由图2.81可得V-=V+=0，由图2.82可得I1=I2。把这4个式子列个方程组即
现在我们只要用初中学到的知识，就可以解出上面方程组，求得Vout=（-R2/R1）Vi，相信大家都会。这也验证了反相放大器的公式的正确性。
图2.80 运放电路
图2.81 运放简化图
图2.82 运放简化图
同上面的反相放大电路分析方法一样来分析同相放大电路，根据图2.83画出“虚短”的电路图和“虚断”的电路图，分别如图2.84和图2.85所示。因为图2.84中Vi与V-虚短，于是得到Vi=V-。由图2.85可得，I=Vout/（R1+R2），还可以得到Vi=IR2。
同样的，解上式可得Vout=Vi（R1+R2）/R2，是不是在哪本教科书上看到过这个公式呢？
从图2.83所示电路我们来看看，将R1短路，R2开路，这个公式就成了Vout=Vi（0+R2）/R2=Vi，这就成了电压跟随器电路，电压跟随器的特点是，输入阻抗高，输出阻抗低。一般来说，输入阻抗可以达到几兆欧，而输出阻抗低至数欧，甚至更低。这样就可以增加驱动能力。同时也要记住，只有轨到轨运放才能全程跟随，输出最大才可以达到电源电压，否则最大输出电压总会比电源电压低0.6～0.7V，非轨到轨运放要使输出达到和输入同样高的电压，比如输入最大5V，要输出也达到5V，除非提高运放的电源电压到5V+0.7V，也就是使电源电压高出最大输出0.7V以上。如果输入最大比电源电压低0.7V以上，就无须考虑这个问题。
图2.83 运放简化图（一）
图2.84 运放简化图（二）
图2.85 运放简化图（三）
我们再来看一个同相加法器电路，如图2.86所示。图2.87为图2.86的“虚短”简化图，图2.88为图2.86的“虚断”简化图，由图2.87可得（Ui1-V+）/R1=（V+-Ui2）/R2与V+=V-，由图2.88可得（Uo-V-）/R4=V-/R3，解这3个式子组成的方程组：
假设R1=R2，R3=R4，由式（2.1）得V+=（Ui1+Ui2）/2，由式（2.2）得V-=Uo/2，据此可以得到Uo=V1+V2，也就完成了加法器的功能。
这里需要注意，在设计电路时，有些计算是可以假定的，如上面的R1=R2，R3=R4，这时可以根据一些经验，就能多快好省地完成电路设计。如果不能满足R1=R2，R3=R4的假设，那么计算就变成Uo=（R3+R4）/R3（（Ui1R2+Ui2R1）/（R1+R2）），这就复杂多了。
图2.86 运放简化图（四）
图2.87 运放简化图（五）
图2.88 运放简化图（六）