Виртуальная площадка

В электронике виртуальная земля (или виртуальная земля ) — это узел цепи, в котором поддерживается постоянный опорный потенциал, без прямого подключения к опорному потенциалу. В некоторых случаях опорным потенциалом считается потенциал поверхности земли, и, как следствие, опорный узел называется «землей» или «землей».

Концепция виртуального заземления помогает анализировать схемы в операционных усилителях и других схемах и обеспечивает полезные практические эффекты, которых было бы трудно достичь другими способами.

В теории цепей узел может иметь любое значение тока или напряжения, но физические реализации виртуальной земли будут иметь ограничения с точки зрения способности выдерживать ток и ненулевого импеданса , что может иметь практические побочные эффекты.

Строительство

Делитель напряжения с двумя резисторами можно использовать для создания виртуального узла заземления. Если два источника напряжения соединены последовательно с двумя резисторами, можно показать, что средняя точка становится виртуальной землей, если

{\frac {V_{\text{out}}}{V_{\text{in}}}}=-{\frac {R_{\text{f}}}{R_{\text{in}}}}

Инвертирующий усилитель на операционном усилителе

Активную виртуальную цепь заземления иногда называют рельсовым разветвителем. В такой схеме используется операционный усилитель или какой-либо другой элемент схемы, имеющий усиление. Поскольку операционный усилитель имеет очень высокий коэффициент усиления разомкнутого контура , разность потенциалов между его входами стремится к нулю при реализации цепи обратной связи. Это означает, что выход подает на инвертирующий вход (через цепь обратной связи) достаточное напряжение, чтобы уменьшить разность потенциалов между входами до микровольт. Точнее, можно показать, что выходное напряжение усилителя на рисунке примерно равно $-{\frac {R_{f}}{R_{in}}}V_{in}$ . Таким образом, пока усилитель работает в своей линейной области (выход не насыщен, частоты внутри диапазона операционного усилителя), напряжение на инвертирующем входе остается постоянным по отношению к реальной земле и независимым от нагрузок, на которые выход может быть подключен. Это свойство характеризуется как «виртуальная земля».

Приложения

Напряжение – это дифференциальная величина, возникающая между двумя точками. Чтобы иметь дело только с напряжением ( электрическим потенциалом ) одной точки, вторая точка должна быть подключена к опорной точке ( земле ). Обычно клеммы источника питания служат постоянным заземлением; когда внутренние точки составных источников питания доступны, они также могут служить реальными заземлениями.

При отсутствии доступных внутренних точек источника искусственными виртуальными заземлениями могут служить точки внешней цепи с устойчивым напряжением относительно выводов источника . Такая точка должна иметь постоянный потенциал, который не меняется при подключении нагрузки. ^[1]^[2]^[3]

См. также

Преобразователь напряжение-ток и преобразователь ток-напряжение демонстрируют некоторые типичные применения виртуальной земли.
Приложения теоремы Миллера

Ссылки

^ Виртуальные цепи заземления
^ «Операционные усилители с однополярным питанием» . Архивировано из оригинала 25 июля 2020 г. Проверено 4 февраля 2007 г.
^ Проектирование систем с единым питанием и низким энергопотреблением

Внешние ссылки

Создайте виртуальное заземление с помощью стабилизатора напряжения стока/источника LT1118-2.5.
Rail Splitter, от Авраама Линкольна до виртуальной земли. Замечания по применению о создании искусственной виртуальной земли в качестве опорного напряжения.
Создание виртуального заземления источника питания
Инвертирующая конфигурация показывает применение концепции виртуальной земли в инвертирующем усилителе (в архиве).

[1] Виртуальные цепи заземления

[2] «Операционные усилители с однополярным питанием» . Архивировано из оригинала 25 июля 2020 г. Проверено 4 февраля 2007 г.

[3] Проектирование систем с единым питанием и низким энергопотреблением

[1]

[2]

[3]