运放同向端和反向端相互替换后，虚短、虚断不在成立了？

rei1984

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

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

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

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

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

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

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

任何时候结论都是成立的

luhuaren

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

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

                          

LM5017

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

运放不工作在负反馈的情况有哪些？

OOXX110

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

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

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/B ... arch-card.all.click

locky_z

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

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

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

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

hugohehuan

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

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

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

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

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

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

t3486784401

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

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

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

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

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

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