rei1984 发表于 2022-11-2 19:33:57

运放同向端和反向端相互替换后,虚短、虚断不在成立了?



运放一直是比较困扰电子工程师的一个难点。大学的时候,没有学懂,上了工作涉及到了 I转V。逐渐认识到了运放挺神奇的。今天吃饭的时候,突然想到了如下电路:



仿真结果非常正确,也就是和我脑子里的想法一致。按照虚短、虚断的原理(我的理解是 运放会在放大区 去尽量保持 同向端 和反向端 电压一致。)然后就有了如下的电路:




仿真结果和脑子里的想法不一致。。


问题来了:

1.为什么运放设计的时候 反馈的支路都是接在 反向端的??



2.国内叫的 同向端 和反向端,或者同名端,???到底正确的叫法是 什么?   

MYQQ2021 发表于 2022-11-2 19:37:53

虚短虚断的前提是深度负反馈,你都正反馈了,还要人家虚短虚断?

rei1984 发表于 2022-11-2 19:40:04

MYQQ2021 发表于 2022-11-2 19:37
虚短虚断的前提是深度负反馈,你都正反馈了,还要人家虚短虚断?
(引用自2楼)

问题就在与 对+和-,这2个pin 取名的不理解

t3486784401 发表于 2022-11-2 20:12:06

一直比较讨厌虚短、虚断的说法,因为前提用错了根本就得不到正确的结论。

比起这个,只要记住运放的传输曲线就可以解决 99% 的问题。
如图,横轴就是 Up-Un 的差值,纵轴就是输出电压,此图在运放的所有状态都成立:



放大态,就是中间陡峭的一段;饱和态,就是两侧水平的一段。
LZ 可以尝试用这个图线,自己推导一下负反馈、正反馈时运放的工作原理,比起背万遍虚短虚断都有效。


回到上述问题。

1. 一个系统,如果结果倾向于抵消原因,可称之为负反馈;反之称之为正反馈。
负反馈系统一般倾向于稳定,而正反馈系统大多数是恶性循环式的饱和。

运放的反馈支路接在反相端,因为大多数情况下可以形成负反馈系统,实现放大。
在一些特殊情况下,如果输出经历了移相/延迟后再反馈,也有接在同相端的负反馈。

2. 一般写作同相端(+/P)、反相端(-/N),注意是“相”而非“向”。
同名端是线圈有互感时磁路正反的说法,与运放不搭边。

rei1984 发表于 2022-11-2 20:26:02

t3486784401 发表于 2022-11-2 20:12
一直比较讨厌虚短、虚断的说法,因为前提用错了根本就得不到正确的结论。

比起这个,只要记住运放的传输曲 ...
(引用自4楼)

谢谢。详细的解答

鲜衣怒马 发表于 2022-11-2 22:37:29

MYQQ2021 发表于 2022-11-2 19:37
虚短虚断的前提是深度负反馈,你都正反馈了,还要人家虚短虚断?
(引用自2楼)

虚断好像不一定是负反馈,其本质还是运放的输入阻抗比较大,输入电流几乎为0,计算节点电流时按断开算

ziruo2002ab 发表于 2022-11-2 22:57:43

本帖最后由 ziruo2002ab 于 2022-11-2 23:10 编辑

看输入,V-=1V, V+<Vout,由于单电源供电,Vout>=0V
由此,V->>V+, 由于运放的传输函数在直流趋近于无限大:
Vout=A*(V+-V-)<<0 (其中A>>0),由于Vout不可能小于0,所以Vout=0V

四楼说的非常对,虚短、虚断没任何意义。起(总结?)这个概念的人出发点可能是好的,一开始也因此容易分析问题。但是一个非起源于事物本身的概念在引入后,或许在一无所知的情况下能够帮助解决问题,然而,一旦碰到更深层次的问题,它不但不能帮助解决问题,反而制造了理解上的障碍。

虚短,不过是因为理想运放的放大倍数A无限大,导致的。同理,虚断,理想运放输入阻抗无限大。然而有些情况就不成立了,比如说,对于电流反馈型的运放,虚断就不成立了。又比如,对于精密电路,超微弱电压:虚短不成立,超微弱电流:虚断不成立。

归根结底,还是要从传输函数和反馈这两个最重要的概念,以及运放的输入阻抗,追溯源起。

dz20062008 发表于 2022-11-2 23:36:35

任何时候结论都是成立的

luhuaren 发表于 2022-11-3 00:27:19

如果是负反馈,反馈回来的信号到负瑞,导致负端提升,提升到差不多和正端信号相等,但比正端信号小一点点,这个时候达到平衡。    此时正端,负端,还有输出。都将达到一个稳定的状态。

colinzhao 发表于 2022-11-3 00:29:55

要我说,纯属无聊!模电要认真学,别模凌两可又喜欢乱思考!

luhuaren 发表于 2022-11-3 00:30:00

本帖最后由 luhuaren 于 2022-11-3 00:33 编辑

                        

LM5017 发表于 2022-11-3 00:58:48

这个其实跟pid控制是一样的,想达到一个稳态,只能是负反馈。
所以从输出端接回去怼上的那个引脚,标注为负号,表示为负反馈。

TINXPST 发表于 2022-11-3 10:18:04

运放不工作在负反馈的情况有哪些?

OOXX110 发表于 2022-11-3 10:36:57

TINXPST 发表于 2022-11-3 10:18
运放不工作在负反馈的情况有哪些?
(引用自13楼)

文氏震荡,迟滞比较器。

EMC菜鸟 发表于 2022-11-3 10:50:31

t3486784401 发表于 2022-11-2 20:12
一直比较讨厌虚短、虚断的说法,因为前提用错了根本就得不到正确的结论。

比起这个,只要记住运放的传输曲 ...
(引用自4楼)

虚短和虚断,是给学生分析电路时、简化思路用的,有一定的基础后、才能渐渐的深入了解其他特性!

rei1984 发表于 2022-11-3 11:24:01

EMC菜鸟 发表于 2022-11-3 10:50
虚短和虚断,是给学生分析电路时、简化思路用的,有一定的基础后、才能渐渐的深入了解其他特性! ...
(引用自15楼)


最近打算做这个:

https://www.bilibili.com/video/BV11q4y1U7Da/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

locky_z 发表于 2022-11-3 11:52:03

就是因为有负反馈,到显得+-两个输入端呈现‘虚短’效应

并且这个负反馈还要求运放在正常工作状态,例如输出端饱和了,输入端超出共模输入电压范围,都不是正常工作状态,也得不出虚短的效应。

R88 发表于 2022-11-3 17:11:40

OOXX110 发表于 2022-11-3 10:36
文氏震荡,迟滞比较器。
(引用自14楼)

文氏振荡没有负反馈吗?

R88 发表于 2022-11-3 17:15:57

有的电路还同时引入正反馈和负反馈呢,howland电流源就是,还有这个图:

BOBOD3610 发表于 2022-11-3 23:35:39

t3486784401 发表于 2022-11-2 20:12
一直比较讨厌虚短、虚断的说法,因为前提用错了根本就得不到正确的结论。

比起这个,只要记住运放的传输曲 ...
(引用自4楼)

非常精简,一直讨厌虚短,虚断,但是怀疑自己认知不到家,不敢质疑{:lol:}

hugohehuan 发表于 2022-11-3 23:51:29

楼主搞错了因和果
理想运放一定具有吧啦吧啦这些东西,以及吧啦吧啦这些特性
正因为运放的那些特性,吧啦吧啦
所以才有虚短和虚断

t3486784401 发表于 2022-11-4 00:03:06

BOBOD3610 发表于 2022-11-3 23:35
非常精简,一直讨厌虚短,虚断,但是怀疑自己认知不到家,不敢质疑...
(引用自20楼)

每个参透了运放工作的朋友,都该有这种质疑。

否则只能是做题机器,还不一定有 SPICE 算得快。

dz20062008 发表于 2022-11-4 01:41:28


Mc4558双运放内部电路图,分析这个差动放大器就能深入了解运放了

imliyucai 发表于 2022-11-4 09:46:02

虚断、虚短是对理想运放的特性的总结,应该在任何接法下都成立。
实际上,虚断就是输入阻抗无限大的外在表现,虚短就是增益无限大的外在表现。

wudicgi 发表于 2022-11-4 09:57:00

t3486784401 发表于 2022-11-2 20:12
一直比较讨厌虚短、虚断的说法,因为前提用错了根本就得不到正确的结论。

比起这个,只要记住运放的传输曲 ...
(引用自4楼)

我也很反感虚短、虚断的说法,只是个负反馈处于稳态时表面上看起来的结果,根本不是个原因
有一个条件不满足,就没有这个结果了

2082420461 发表于 2023-10-23 14:18:37

t3486784401 发表于 2022-11-2 20:12
一直比较讨厌虚短、虚断的说法,因为前提用错了根本就得不到正确的结论。

比起这个,只要记住运放的传输曲 ...
(引用自4楼)

大师帮我解惑下
从楼主的图片看,图2反相端1V,正相端0V,根据公式输出取电源负为0V,输出连接正相端都是0V就没有后续。就是他仿真的结果这我能分析出来

再看图1,正相端1V,反相端0V,根据公式输出取电源正为5V,电阻再分压反相端变成2.5V,再根据公式输出取电源负为0V,反相端也变成0V。
这样不就变成一个循环输出端在0V和5V之间跳变。怎么得到最后仿真的结果2V。

用网上虚短和虚断能算出输出端2V,但是按照公式来是怎么推导出来,是我前面哪里搞错了吗{:cry:}

t3486784401 发表于 2023-10-23 15:25:12

2082420461 发表于 2023-10-23 14:18
大师帮我解惑下
从楼主的图片看,图2反相端1V,正相端0V,根据公式输出取电源负为0V,输出连接正相端都是 ...
(引用自26楼)

大师不敢当,说点个人见解吧,万一不妥了后人补充。

你的这个问题,在现实中有更多具体的例子:
单摆,摆锤在左时受合力向右,摆锤在右时受合力向左,这不就是永动机么? 为什么单摆最后都停在了理论上的稳定位置?

类似的,这个运放的问题,我们担心运放按下图 (a) 工作,但实际工作大体类似于 (b):



甚至连 (b) 中的方波都没有,几个简单的正弦过冲就停了。下图摘自 LF353 手册,运放工作在同相放大,输入阶跃信号:




单摆为何会停,源自空气阻力。 运放为啥不振,同样源自内部/外部阻尼。

运放的阶跃过冲量只要小于阶跃量本身,输出必然是衰减振荡的:比如过冲只有阶跃的 1/10,这样一来几次过冲就衰减到 (1/10)^N;

风过不留痕z 发表于 2023-10-23 18:27:07

t3486784401 发表于 2022-11-2 20:12
一直比较讨厌虚短、虚断的说法,因为前提用错了根本就得不到正确的结论。

比起这个,只要记住运放的传输曲 ...
(引用自4楼)

请教一下,如果是楼主的第一个图,up=un,那输出不就是0v了?

t3486784401 发表于 2023-10-23 18:55:52

风过不留痕z 发表于 2023-10-23 18:27
请教一下,如果是楼主的第一个图,up=un,那输出不就是0v了?
(引用自28楼)

为啥 up=un 时输出 0v? 这个推论本就没逻辑啊。

严格意义上,up=un 时,运放输出= (电源正+电源负)/2,对于 1L 第一图,应该是 2.5v;

近似意义上,up≈un 时,输出可以在 电源负~电源正 之间任意电压取值,例如:
当 up-un= -0.0001v 时,输出电源负;
当 up-un= +0.0001v 时,输出电源正;
当 -0.0001v < up-un < +0.0001v 时,输出 电源负~电源正 之间的数值。
由于 up-un 绝对值很小,所以才说近似意义上,这时就是所谓虚短。

第一个图里边,稳定时应该是 up 略微低于 un,然后运放输出 2.0v

风过不留痕z 发表于 2023-10-24 09:54:22

t3486784401 发表于 2023-10-23 18:55
为啥 up=un 时输出 0v? 这个推论本就没逻辑啊。

严格意义上,up=un 时,运放输出= (电源正+电源负)/2, ...
(引用自29楼)

我是根据您发的那个斜率图说的,如果up=un,处于线性区中间点,横坐标是0v,纵轴不就是0v?

t3486784401 发表于 2023-10-24 10:19:51

风过不留痕z 发表于 2023-10-24 09:54
我是根据您发的那个斜率图说的,如果up=un,处于线性区中间点,横坐标是0v,纵轴不就是0v? ...
(引用自30楼)

我发的图是双电源供电。改成单电源的时候,你电源轨得移动

风过不留痕z 发表于 2023-10-24 10:36:18

t3486784401 发表于 2023-10-24 10:19
我发的图是双电源供电。改成单电源的时候,你电源轨得移动
(引用自31楼)

受教了,谢谢
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