Virtuell mark

Inom elektronik är en virtuell jord (eller virtuell jord ) en nod i en krets som hålls vid en konstant referenspotential, utan att vara ansluten direkt till referenspotentialen. I vissa fall anses referenspotentialen vara den för jordytan, och referensnoden kallas "jord" eller "jord" som en konsekvens.

Det virtuella jordkonceptet underlättar kretsanalys i operationsförstärkare och andra kretsar och ger användbara praktiska kretseffekter som skulle vara svåra att uppnå på andra sätt.

I kretsteorin kan en nod ha vilket värde som helst på ström eller spänning, men fysiska implementeringar av en virtuell jord kommer att ha begränsningar av strömhanteringsförmågan och en impedans som inte är noll , vilket kan ha praktiska bieffekter.

Konstruktion

En spänningsdelare , som använder två motstånd, kan användas för att skapa en virtuell jordnod. Om två spänningskällor är seriekopplade med två motstånd kan det visas att mittpunkten blir en virtuell jord om

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

Op-amp inverterande förstärkare

En aktiv virtuell jordkrets kallas ibland en rail splitter. En sådan krets använder en op-amp eller något annat kretselement som har förstärkning. Eftersom en operationsförstärkare har mycket hög förstärkning med öppen slinga tenderar potentialskillnaden mellan dess ingångar att bli noll när ett återkopplingsnätverk implementeras. Detta innebär att utgången förser den inverterande ingången (via återkopplingsnätverket) med tillräckligt med spänning för att minska potentialskillnaden mellan ingångarna till mikrovolt. Mer exakt kan det visas att utgångsspänningen från förstärkaren i figuren är ungefär lika med $-{\frac {R_{f}}{R_{in}}} V_{in}$ . Så långt som förstärkaren arbetar i sitt linjära område (utgången inte mättad, frekvenser inom opampens område), förblir spänningen vid den inverterande ingångsterminalen konstant i förhållande till den verkliga jorden och oberoende av de belastningar som utgången kan vara ansluten. Denna fastighet karakteriseras som en "virtuell mark".

Ansökningar

Spänning är en differentialstorhet som uppträder mellan två punkter. För att bara kunna hantera en spänning (en elektrisk potential ) för en enda punkt måste den andra punkten vara ansluten till en referenspunkt ( jord ). Vanligtvis fungerar strömförsörjningsterminalerna som stadiga jordar; när de interna punkterna i sammansatta kraftkällor är tillgängliga kan de också fungera som verkliga grunder.

Om det inte finns några tillgängliga interna källpunkter kan externa kretspunkter med konstant spänning i förhållande till källklämmorna fungera som konstgjord virtuell jord . En sådan punkt måste ha en jämn potential, som inte varierar när en last är fäst.

Se även

• Spännings-till-ström-omvandlare och Ström-till-spänning-omvandlare visar några typiska virtuella jordapplikationer
• Tillämpningar av Miller-satsen

externa länkar

• Skapa en virtuell jord med LT1118-2.5 Sink/Source Voltage Regulator
• Rail Splitter, från Abraham Lincoln till Virtual Ground Application note om att skapa en konstgjord virtuell jord som referensspänning (arkiverad från original).
• Skapa en virtuell strömförsörjningsjord
• Inverterande konfiguration visar tillämpningen av det virtuella jordkonceptet i en inverterande förstärkare (arkiverad)