В электронике виртуальная земля (или виртуальная земля ) — это узел цепи, который поддерживается на постоянном опорном потенциале, не будучи напрямую подключенным к опорному потенциалу. В некоторых случаях опорным потенциалом считается потенциал поверхности земли, и опорный узел, как следствие, называется «землей» или «землей».
Концепция виртуальной земли облегчает анализ схем в операционных усилителях и других схемах и обеспечивает полезные практические эффекты схемы, которые было бы трудно достичь другими способами.
В теории цепей узел может иметь любое значение тока или напряжения, но физические реализации виртуального заземления будут иметь ограничения с точки зрения способности обрабатывать ток и ненулевого импеданса , что может иметь практические побочные эффекты.
Делитель напряжения , использующий два резистора, может быть использован для создания виртуального заземляющего узла. Если два источника напряжения соединены последовательно с двумя резисторами, можно показать, что средняя точка становится виртуальным заземлением, если
Активная виртуальная схема заземления иногда называется разделителем рельсов. Такая схема использует операционный усилитель или какой-либо другой элемент схемы, который имеет усиление. Поскольку операционный усилитель имеет очень высокий коэффициент усиления разомкнутой цепи , разность потенциалов между его входами стремится к нулю, когда реализована цепь 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 приблизительно равно . Таким образом, пока усилитель работает в своей линейной области (выход не насыщен, частоты внутри диапазона операционного усилителя), напряжение на инвертирующем входном выводе остается постоянным относительно реальной земли и независимым от нагрузок, к которым может быть подключен выход. Это свойство характеризуется как «виртуальная земля».
Напряжение — это дифференциальная величина, которая появляется 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 в качестве постоянных заземлений; когда внутренние точки составных источников питания доступны, они также могут служить в качестве реальных заземлений.
Если нет доступных внутренних точек источника, то искусственными виртуальными заземлениями могут служить внешние точки цепи с постоянным напряжением относительно клемм источника . Такая точка должна иметь постоянный потенциал, который не меняется при подключении нагрузки. [1] [2] [3]
