2022-09-02 10:11:16 来源 : 与非网
运算放大器是模拟电路中十分重要的元件，它能组成放大、加法、减法、转换等各种电路，在电路设计中应用十分广泛。那么，如果电路异常，我们应该怎样排查是否是运算放大器损坏的原因呢？那就是运用运放的“虚短”和“虚断”来分析电路，然后结合一些小技巧就可以判断了。接下来，让我们先了解一下，什么是“虚短”和“虚断”。
(资料图片)
虚短是指在理想情况下，两个输入端的电位相等，这样可以将两个输入端看作短接在一起，但事实上并没有短接，称为“虚短”。虚短的必要条件是运放引入深度负反馈。
由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
虚断是指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端的电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路，称为“虚断”。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
如图1所示，是常见的反相比例运算放大电路，下面用虚短和虚断的方法来分析电路。
图 1 反向放大器
在反相放大电路中，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压Vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
运放的同相端接地等于0V，反相端和同相端虚短，所以也是0V。反相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Rf相当于是串联的，因为流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相等的，即流过R1的电流和流过Rf的电流相等。
根据欧姆定律可以得到：
Is= （Vs- V-）/R1 ………a
If= （V- - Vo）/Rf ……b
V- = V+ = 0 ………………c
Is= If ……………………d
求解后可能Vo== （-Rf/R1）*Vi
了解了虚短虚断的原理后，我们就可以通过它，在实际应用的运放电路中来判断器件的好坏了。根据放大器虚短的原理，如果运放线性工作，其同向输入端和反向输入端的电压必然相等，即使有差别也是mv级。当然在某些高输入阻抗电路中，万用表的内阻会对电压测试有点影响，但一般不会超过0.2V，如果有0.5V以上的差别，则放大器必坏无疑！
在很多仪器仪表中，都有集成运放作小信号的放大之用，它较其他集成块和元件易坏，所以能迅速判断其好坏可以说是修理仪器仪表的一条捷经。比较复杂的仪器仪表中的集成块很多是直接焊接在印刷线路板上，线路板插在插座内，各线路板之间的距离也很小，要想直接测量电压很困难。下面提出一些简便、实用的判断集成运放块的方法。
1、通电一段时间后手摸集成运放块的温度，如温度大于50℃应怀疑其是否损坏。
2、若可能的话，测其直流电流，应在几毫安以内。否则就是损坏。
3、集成运放有单运放和几个运放组合在一起的，应熟悉它的电源及输入、输出脚。这也有一定规律可找及查找有关的手册即可知道。集成运放的输入脚之间电阻应比较大(一般大于10 M欧)，测量值小时应观察输入端有无限值的二极管，否则是损坏无疑。
4、在线测量输入电压应比较小。一般0.1 V以下。用手接触输入端，电压应会在输出端有变化，或用手接触反馈电阻二端(相当于并联一个电阻)，输出也会相应变化。
标签： 运算放大器
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