關(guān)于虛短虛斷概念的討論

關(guān)于虛短虛斷概念的討論

0“虛短實(shí)斷”的澄清理想集成運(yùn)算器（以下簡(jiǎn)稱接口運(yùn)行）是一個(gè)理想的模型，通過(guò)限制實(shí)際輸入模型的參數(shù)來(lái)獲得的。為便于含運(yùn)放電路的分析,人們提出了“虛短虛斷”的概念,其目的在于簡(jiǎn)化電路分析過(guò)程。文獻(xiàn)[1]認(rèn)為“虛短虛斷”的概念不盡合理,應(yīng)采納“假短真斷(虛短實(shí)斷)”的說(shuō)法。筆者認(rèn)為此觀點(diǎn)欠妥,應(yīng)予澄清。下面談?wù)劰P者對(duì)“虛短虛斷”概念的看法,以就教于大家。1理想運(yùn)算的輸入理想運(yùn)放是對(duì)實(shí)際運(yùn)放的模型(實(shí)際運(yùn)放亦可采用其他的模型)進(jìn)一步理想化而得到的。實(shí)際運(yùn)放模型的符號(hào)如圖1(a)所示,對(duì)應(yīng)的輸入—輸出特性如圖1(b)所示。可以將運(yùn)放的工作區(qū)分為線性區(qū)和非線性區(qū)(正飽和區(qū)與負(fù)飽和區(qū)),如果運(yùn)放工作于圖中的線性區(qū),其斜率A=E由式(1)可以看出,工作于線性區(qū)的運(yùn)放可以用電壓控制電壓源來(lái)模擬,如圖1(c)所示,其中R實(shí)際的運(yùn)算放大器的輸入電阻R并將此時(shí)的運(yùn)放模型稱為理想運(yùn)放,其符號(hào)如圖2(a)所示。注意,式(2)所表達(dá)的是一種極限化條件。利用這一條件,得到理想運(yùn)放的輸入—輸出特性如圖2(b)所示。同樣,該特性曲線也可分為線性區(qū)和非線性區(qū),只是線性區(qū)只有u2“虛短虛斷”的內(nèi)涵將式(2)中的理想化條件直接應(yīng)用于運(yùn)放電路,并不十分方便。例如,一種應(yīng)用方法是對(duì)運(yùn)放按照?qǐng)D1(c)所示的模型進(jìn)行分析,然后令分析結(jié)果中的參數(shù)R(1)“虛短”:當(dāng)理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí),由于u這說(shuō)明理想運(yùn)放的同相輸入端電壓和反相輸入端電壓相等,從而在電路分析中這兩個(gè)輸入端之間可看作短路,稱之為虛假短路,簡(jiǎn)稱“虛短”。(2)“虛斷”:無(wú)論理想運(yùn)放工作在線性區(qū)還是非線性區(qū),由于R這說(shuō)明理想運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端不存在輸入電流,從而在電路分析中這兩個(gè)輸入端可看作開(kāi)路,稱之為虛假斷路,簡(jiǎn)稱“虛斷”。對(duì)“虛短虛斷”概念的理解,應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)無(wú)論“虛短”還是“虛斷”,其中都包含一“虛”字,它表示虛假的含義。對(duì)于“虛短”,同相、反相輸入端之間只能看作短路,不允許實(shí)際短路;對(duì)于“虛斷”,同相輸入端和反相輸入端只能看作斷路,不允許將同相輸入端和/或反相輸入端實(shí)際斷路。(2)“虛短虛斷”概念是為簡(jiǎn)化含運(yùn)放電路而提出的,因此,如果無(wú)視運(yùn)放在電路中的工作狀態(tài),則不能正確理解“虛短虛斷”概念。當(dāng)理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí),在電路分析時(shí)“虛短”、“虛斷”是成立的。當(dāng)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí),“虛斷”是成立的,而“虛短”是不成立的?？梢?jiàn),“虛斷”是無(wú)條件的,“虛短”是有條件的。(3)不能割裂理想運(yùn)放和實(shí)際運(yùn)放模型之間的聯(lián)系。首先理想運(yùn)放是由實(shí)際運(yùn)放模型理想化而來(lái),兩者存在天然的聯(lián)系。其次,在分析含實(shí)際運(yùn)放的電路時(shí),總是優(yōu)先將實(shí)際運(yùn)放看作理想運(yùn)放,以簡(jiǎn)化分析過(guò)程。只有在分析結(jié)果與實(shí)際情況有較大差距時(shí),才放棄這一做法,從而也放棄使用“虛短”和/或“虛斷”的概念。3對(duì)“虛短虛斷”概念的誤讀對(duì)“虛短虛斷”概念,文獻(xiàn)[1]提出了不同的觀點(diǎn),認(rèn)為宜采用“假短真斷(虛短實(shí)斷)”的說(shuō)法,其主要論點(diǎn)包括:(1)“因?yàn)閕(2)“因‘實(shí)短實(shí)斷’說(shuō)法不成立,依對(duì)偶原理,其對(duì)偶說(shuō)法‘虛短虛斷’也不能成立?！?3)“‘虛短’與‘虛斷’之間不滿足因果邏輯關(guān)系。”(4)“電子學(xué)中的‘虛短虛斷’說(shuō)法僅在表象意義上可用,但因?qū)⑵渥鳛楦拍钍褂脮r(shí)存在問(wèn)題,故以不用為宜。”分析上述論點(diǎn),可以看出文獻(xiàn)[1]作者對(duì)“虛短虛斷”概念存在一些誤解。(1)“虛短虛斷”概念是針對(duì)理想運(yùn)放對(duì)外的端鈕(同相、反相輸入端)而不是針對(duì)理想運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而提出的。對(duì)理想運(yùn)放內(nèi)部,我們定義R筆者查閱國(guó)內(nèi)外的電路教材,發(fā)現(xiàn)對(duì)“虛短虛斷”概念的使用有三種情況:(1)不使用“虛短虛斷”概念,國(guó)內(nèi)外教材均有這種情況基于上述分析,筆者認(rèn)為在電路理論或電子技術(shù)中針對(duì)運(yùn)放應(yīng)該使用“虛短虛斷”概念而非“假短真斷(虛短實(shí)斷)”的說(shuō)法。4“短”概念的成立條件(1)利用“虛短虛斷”概念可極大簡(jiǎn)化含運(yùn)放電路的分析,但在使用中應(yīng)注意“虛短”概念成立的條件。這在現(xiàn)行的教材中沒(méi)有得到足夠的重視。以圖3所示電路為例,如取R(2)“虛短”在有些文獻(xiàn)中亦稱為“虛地”(3)在電路圖中,有時(shí)采用圖4(a)所示的簡(jiǎn)化運(yùn)放符號(hào),盡管這種做法對(duì)電路分析不會(huì)產(chǎn)生影響,但會(huì)造成i5理想運(yùn)放的簡(jiǎn)化分析從內(nèi)涵性、邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性的角度看,“虛短虛斷”的概念都是成立的,可以用來(lái)對(duì)運(yùn)放的特性進(jìn)行歸納和概括,從而簡(jiǎn)化含運(yùn)放電路的分析。應(yīng)該說(shuō),理想運(yùn)放在電路元件中是比較特別的,它不用電壓-電流關(guān)系來(lái)描述特性,而是用輸出電壓與輸入電