常用虚短路和虚断路的分析方法

01 原理介绍&描述

运放的虚短和虚断

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特征描述

虚短当运放工作在线性放大区时，认为同相输入端和反相输入端 短路 。有：Vin+ = Vin-;个人理解：放大器引脚IN+与IN-连接成一根导线

虚断当运放工作在线性放大区时，认为同相输入端、反相输入端都与运放 断路 ，即没有电流流入运放。有Vin = Vin+，I+ = 0，I- = 0;个人理解 ：放大器引脚IN+、IN-引脚与PCB的连线断开

02 恒流源描述&分析

简单恒流源电路

简单恒流源电路描述

恒流源电路在硬件电路设计和工程领域中具有广泛的应用。那么什么是恒流源呢?恒流源的定义：“恒流源是一个可向负载提供 恒定电流 ，即使负载阻抗发生变化时，也能保持输出恒定电流大小电路”。

恒流源电路分析

恒流源简单电路如下所示：

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恒流源VI电路

恒流源VI电路描述

利用电阻和运放，组成一个电压向电流转换(电压控制电流)的恒流源VI电路。该电路可以把输入的电压转换成对应的电流，常用于使用电压去控制负载电流的场合。

恒流源VI电路分析

简单恒流源VI电路如下图所示：

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恒流源应用场景

恒流源电路在硬件电路设计和工程领域中具有广泛的应用。诸如LED激光等恒定电流驱动、电化学分析、精密测量等领域。

03 恒流源VI电路示例

本小节通过一个运算放大器+三极管组成的恒流源VI电路示例，演示恒流源VI电路的设计过程。

示例原理图&描述

示例原理图如下所示：

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序号描述

①主控IC输出PWM，经过⑤阻容滤波电路滤波后，输出恒定的直流电压Vin

②R1和R2组成的串联电路，R2的对Vin的分压V_R2作为运放的Vin+

③R4作为负载电流的调节电阻

④三极管;要求电路精度更高，可以换成mos管

⑤电阻+电容组成的滤波电路

恒流原理分析

恒流原理

示例电路的原理为：当采样电阻R4的电压变化(瞬时负载电流变化)时，直接反馈到运放的反相输入端，它与同相输入端电压的差值被运放放大，输出控制三极管的基极电流，改变三极管的内阻，从而改变发射极与集电极间的电压降，从而使采样电阻的电压保持不变，以达到负载电流恒定的目的。

恒流调节过程

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电流计算

对于上述示例原理图，有如下计算推导过程：

04 文章总结

在运放的世界中，虚短路和虚断路的分析方法尤其重要。只要熟练掌握虚短和虚断分析方法，运放、三极管组成的恒流源VI电路的设计和分析就会变得简单很多。