拆解11种运算放大器电路：从基础到工业级的实战指南
最近整理电路板维修资料时，发现好多同学遇到运算放大器电路就懵，明明课本上背了公式，一碰到稍微改过结构的电路就卡壳。其实问题出在没抓住核心，今天就说说最基础的两个原理，管他什么同相反相加法器，全靠这两招就能搞定。
虚断和虚短是关键。所谓虚短，就是运放开环电压超大，正负两端电位几乎一样，但绝对不能真短路。虚断是因为输入阻抗高，流进运放输入端的电流几乎为零，就像那两个接口断开了，但实际电路里并没有断。维修时把公式抛开，就这么想就行。
比如反向放大器，把正极端接地，反极端通过电阻接输入信号。因为虚短，反极端也是0V，电流只能从电阻流过，算算电阻分压就能得出输出电压=-Rf/R1乘以输入电压。同相放大器结构类似，输入接到正极端，通过电阻接到输出端，电压随着反馈电阻比例升高。这两个是最基础的放大结构。
加法器电路需要多个输入端，比如两个信号分别经过电阻接入反极端，再并联一个反馈电阻。根据电流守恒算方程，当所有电阻一样时，输出就是两个输入的和。减法器反过来，让两个输入在不同端产生差值，公式推导出输出等于输入的差。这些电路用虚断虚短列方程就能解开，不用记固定模型。
积分电路在反相端接电容，输入电压变化时电流在电容上积累，输出电压变成时间的积分。微分电路相反，用电容隔直后接电阻，输出电压与输入变化率成比例。这两种电路在处理信号波形转换时特别有用，比如滤除干扰或者生成脉冲。
工业控制里常遇到电流转电压电路，比如检测4到20毫安的信号。电流流过采样电阻产生电压，再通过反馈电阻调节输出范围。算算电阻比值就能把电流数据转成适合模数转换的电压值。反过来电压转电流电路会用晶体管调节输出，确保负载电流稳定，这种结构在通信接口里常见。
有个案例挺有意思，三线制温度传感器PT100，三根线抵消线路电阻影响。桥式电路配合运放补偿，两个输出通道分别测主信号和线路干扰，最后解方程算准温度值。这种设计在化工仪表里能提高0.1%的精度，实际调试时得多注意保护二极管的工作状态。
网上有篇编辑质疑过加法器的方程符号，说漏了个负号。这提醒大家做推导时要仔细检查方向，特别是电流流向和参考地的位置，差之毫厘就会算错极性。搞电路不能光靠背书，动手画图列方程验证才行。
很多维修现场问题都是虚断条件被打破，比如电源电压不够导致运放饱和，或者输入阻抗不够大形成电流分流。这时候要检查供电范围和电阻选型，把理想模型和实际参数结合分析。遇到奇怪的噪音，往往是因为共模干扰突破了虚短约束，加个滤波电容试试。
其实掌握虚断虚短就相当于有了万能钥匙，不管多复杂的反馈结构都能拆解。比如差分放大电路，多个电阻串联形成分压网络，通过等电位点连接运放输入端，最后算出输出是输入差值的放大版。结构复杂但原理还是那两个基础概念。
最近帮朋友修了个传感器模块，发现他们的运放电路漏掉了保护电阻，高温下输入电流过大导致漂移。按照虚断条件重新设计限流电阻后，稳定性提升了。这事说明理论必须结合实际情况，课本上的理想状态和工厂里的元器件总有差距。
总之，学运算放大器别死记公式，就记住虚短虚断两个前提，其他电路都是在这基础上搭积木。遇到新结构先标出虚短点，再用电流守恒列方程，就算第一次见的电路也能分析清楚。维修时带着万用表测测关键节点电压，对照理论值就能定位问题所在。