关于虚短虚断概念的讨论

关于虚短虚断概念的讨论

0“虚短实断”的澄清理想集成运算器（以下简称接口运行）是一个理想的模型，通过限制实际输入模型的参数来获得的。为便于含运放电路的分析,人们提出了“虚短虚断”的概念,其目的在于简化电路分析过程。文献[1]认为“虚短虚断”的概念不尽合理,应采纳“假短真断(虚短实断)”的说法。笔者认为此观点欠妥,应予澄清。下面谈谈笔者对“虚短虚断”概念的看法,以就教于大家。1理想运算的输入理想运放是对实际运放的模型(实际运放亦可采用其他的模型)进一步理想化而得到的。实际运放模型的符号如图1(a)所示,对应的输入—输出特性如图1(b)所示。可以将运放的工作区分为线性区和非线性区(正饱和区与负饱和区),如果运放工作于图中的线性区,其斜率A=E由式(1)可以看出,工作于线性区的运放可以用电压控制电压源来模拟,如图1(c)所示,其中R实际的运算放大器的输入电阻R并将此时的运放模型称为理想运放,其符号如图2(a)所示。注意,式(2)所表达的是一种极限化条件。利用这一条件,得到理想运放的输入—输出特性如图2(b)所示。同样,该特性曲线也可分为线性区和非线性区,只是线性区只有u2“虚短虚断”的内涵将式(2)中的理想化条件直接应用于运放电路,并不十分方便。例如,一种应用方法是对运放按照图1(c)所示的模型进行分析,然后令分析结果中的参数R(1)“虚短”:当理想运放工作在线性区时,由于u这说明理想运放的同相输入端电压和反相输入端电压相等,从而在电路分析中这两个输入端之间可看作短路,称之为虚假短路,简称“虚短”。(2)“虚断”:无论理想运放工作在线性区还是非线性区,由于R这说明理想运放的同相输入端和反相输入端不存在输入电流,从而在电路分析中这两个输入端可看作开路,称之为虚假断路,简称“虚断”。对“虚短虚断”概念的理解,应注意以下几点:(1)无论“虚短”还是“虚断”,其中都包含一“虚”字,它表示虚假的含义。对于“虚短”,同相、反相输入端之间只能看作短路,不允许实际短路;对于“虚断”,同相输入端和反相输入端只能看作断路,不允许将同相输入端和/或反相输入端实际断路。(2)“虚短虚断”概念是为简化含运放电路而提出的,因此,如果无视运放在电路中的工作状态,则不能正确理解“虚短虚断”概念。当理想运放工作在线性区时,在电路分析时“虚短”、“虚断”是成立的。当理想运放工作在非线性区时,“虚断”是成立的,而“虚短”是不成立的。可见,“虚断”是无条件的,“虚短”是有条件的。(3)不能割裂理想运放和实际运放模型之间的联系。首先理想运放是由实际运放模型理想化而来,两者存在天然的联系。其次,在分析含实际运放的电路时,总是优先将实际运放看作理想运放,以简化分析过程。只有在分析结果与实际情况有较大差距时,才放弃这一做法,从而也放弃使用“虚短”和/或“虚断”的概念。3对“虚短虚断”概念的误读对“虚短虚断”概念,文献[1]提出了不同的观点,认为宜采用“假短真断(虚短实断)”的说法,其主要论点包括:(1)“因为i(2)“因‘实短实断’说法不成立,依对偶原理,其对偶说法‘虚短虚断’也不能成立。”(3)“‘虚短’与‘虚断’之间不满足因果逻辑关系。”(4)“电子学中的‘虚短虚断’说法仅在表象意义上可用,但因将其作为概念使用时存在问题,故以不用为宜。”分析上述论点,可以看出文献[1]作者对“虚短虚断”概念存在一些误解。(1)“虚短虚断”概念是针对理想运放对外的端钮(同相、反相输入端)而不是针对理想运放的内部结构而提出的。对理想运放内部,我们定义R笔者查阅国内外的电路教材,发现对“虚短虚断”概念的使用有三种情况:(1)不使用“虚短虚断”概念,国内外教材均有这种情况基于上述分析,笔者认为在电路理论或电子技术中针对运放应该使用“虚短虚断”概念而非“假短真断(虚短实断)”的说法。4“短”概念的成立条件(1)利用“虚短虚断”概念可极大简化含运放电路的分析,但在使用中应注意“虚短”概念成立的条件。这在现行的教材中没有得到足够的重视。以图3所示电路为例,如取R(2)“虚短”在有些文献中亦称为“虚地”(3)在电路图中,有时采用图4(a)所示的简化运放符号,尽管这种做法对电路分析不会产生影响,但会造成i5理想运放的简化分析从内涵性、逻辑性、严谨性和科学性的角度看,“虚短虚断”的概念都是成立的,可以用来对运放的特性进行归纳和概括,从而简化含运放电路的分析。应该说,理想运放在电路元件中是比较特别的,它不用电压-电流关系来描述特性,而是用输出电压与输入电