引言

图1：待分析电路图

图1中的电路哪里是负反馈？放大倍数怎么计算？一起来看本文吧。

运放分析的要义

虚短与虚断

图2：运算放大器示意图

（1）虚短
如图1所示，虚短是指运放的输入端V+和V-可视为电压差很小，即近似相等：$V_{-}=V_{+}$，由于并没有实际的物理连接，故我们称其为虚短（以区别物理连接的短路），若其中一端接地，则另一端在必要时，可认为虚地。

（2）虚断
由于运放是高阻抗器件，可以认为两个输入端向运放内部流动的电流数值为0，即$I_{+}=0$，$I_{-}=0$，直观感觉是两个端口之间像断开的，故称为虚断。

在电路分析中，根据情形使用这两个概念可以很方便的分析出电路的增益，输入输出阻抗等信息。

线性电路的可叠加性

在电路基础的课程中，我们学过线性电路的可叠加性，线性电路中，任一支路电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该支路分别产生的电压或电流的叠加。

实际应用中，若有把AB两个电压源，可以把A接地，单独分析电路，再把B接地，分析电路，然后把两个结果相加即可。

实战分析

图1是一个比较复杂的运放电路，我们对其做分析，由于电路中只有运放和电阻，故为线性电路，满足线性叠加原理，故令$V_2=0$：

图3

对比模电课本可知这是个正向放大器：
$$V_{o1}=V_{+}\ast (1+R_6/(R_2//R_4))$$
$$V_{+}=V_1\ast (R_3//R_5)/(R_1+R_3//R_5)$$
故：
$$V_{o1}=V_1\ast (R_3//R_5)/(R_1+R_3//R_5)\ast (1+R_6/(R_2//R_4))$$

图4

令$V_1=0$，对照模电课本可知该电路为反向放大器：
$$V_{o2}=-V_2\ast R_6/R_2$$

综上输出电压$V_0$：
$$V_o=V_{o1}+V_{o2}$$
$$V_o=V_1\ast (R_3//R_5)/(R_1+R_3//R_5)\ast (1+R_6/(R_2//R_4))-V_2\ast R_6/R_2$$

若$R_1,R_2=50$，$R_3,R_4,R_5,R_6=200$，且如输入端为差分电压（$V_1=-V_2$）则有放大倍数A：
$$A=V_o/(V_1-V_2)=V_o/2V_1=4$$

反向放大器中为什么没有$R_4$？

图5
如图5所示，由于虚断的原因，在运放的负输入端相当于接地，这样一来，$R_4$相当于被短路了，故没有$R_4$参与运算，这个是个标准的反相放大器。

仿真验证

为了验证分析是否正确，我们使用TI 公司的SPICE仿真软件TINA [1]验证一下，该软件可以免费申请，其使用方式见我的博文：《TI运放仿真软件TINA》。

图6：TINA仿真结果

从图6中可以看出，测试点3和点4的电压分别为100mV/-90度和100mV/+90度（相位相差180度），故差分信号V4-V3（从运放正输入端到负输入端）为200mV/90度，测试点5为输出电压，数值为800mV/90度，故放大倍数为：800mV/200mV=4，和分析得到的数值相同，验证完毕。

差分输出运放分析

图7：差分输入的情况 [2]

图8：单端输入的情况 [2]

作者：伏熊（专业：射频芯片设计、雷达系统。爱好：嵌入式。欢迎大家项目合作交流。）
微信：GuoFengDianZi

引用：
[1] http://www.ti.com/tool/TINA-TI，Texes Instrument, 2019年12月11日
[2] Fully-Differential Amplifiers, James Karki, January 2002, revised 2016