Виртуална маса: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
кат |
м без изтрита картинка |
||
Ред 1:
{{Обработка|препратки}}
В теорията на [[Електрическа мрежа|електрическите мрежи]] '''виртуалната маса''' е точка (възел) от веригата, която подържа стабилен (постоянен) базов [[потенциал]], без да е свързана директно към базов потенциал. В някои случаи като базов потенциал се разглежда земната повърхност и базовата точка (възел) се нарича „маса” или „земя”.
Line 13 ⟶ 11:
В електрониката, виртуална маса обикновено се реализира чрез сумиране на две противоположни напрежения. Тъй като директното свързване на напрежителните източници ще предизвика прекомерен напрежителен „конфликт” трябва да се включат резистори. Например при простата схема с виртуална маса показана на фиг.2, двата противоположни източника на напрежение (+V<sub>1</sub> и -V<sub>2</sub>) са свързани през съответните резистори (R<sub>1</sub> и R<sub>2</sub>) към виртуалната наса – точка А.
Образно казано веригата може да се разглежда като една елктрическа „война”,където два източника на напрежение се „борят” помежду си – V<sub>1</sub> „тегли” точка А нагоре, докато V<sub>2</sub> я „тегли” надолу. В тази „игра” резисторите R<sub>1</sub> и R<sub>2</sub> играят ролята на ел. „въжета”. Ако е изпълнено следното равенство V<sub>1</sub>/V<sub>2</sub>=-R<sub>1</sub>/R<sub>2</sub>, то в точка А иаме нулево напрежение – това е така наречената виртуална маса.В тази ситуация тока I=V<sub>1</sub>/R<sub>1</sub>=V<sub>2</sub>/R<sub>2</sub> протича продължително през веригата, като в резултат от това, резисторите разсейват продължително мощност.
Line 30 ⟶ 28:
Най популярният начин за подържане на виртуална маса е отрицателната обратна връзка.В този случай(Фиг.2) променливият източник на напрежение B<sub>2</sub> “следи” продължително напрежението V<sub>A</sub> на виртуалната маса(точка A) и променя своето напрежение V<sub>2</sub>, така че напрежението V<sub>A</sub> е винаги нула.
От тази гледна точка, ако входния източник на напрежение промени своето напрежение – V<sub>in</sub> към отрицателния източник на напрежение –V, отрицателното напрежение
V<sub>A</sub> = -V<sub>R2</sub>/(V<sub>R1</sub> + V<sub>R2</sub>) опитва да се появи в точка А. Обаче операционния усилвател “следи” за това и реагира: променя своето изходно напрежение V<sub>oa</sub> към положителния източник на напрежение +V докато постигне отново нулев потенциал V<sub>A</sub>(докато възстанови виртуалната маса).
Line 44 ⟶ 42:
'''Реална маса.''' Напрежението е характерна величина, която се явява между две точки. При положение че се интересуваме само от напрежението(ел.потенциал) на една точка, втората трябва да е свързана към базова точка(маса) имаща нулево напрежение. Обикновено изводите на източника служат като постояна маса; когато са достъпни вътрешни точки за свързани източници, те също могат да служат като реална маса.(Фиг4а)
'''Виртуална маса.''' Когато не са достъпни такива точки вътрешни за източника, точки, от външната верига имащи постоянно напрежение спрямо изводите на източника може да послужат като изкуствена виртуална маса(фиг.4б). Такава точка трябва да има стабилен потенциал, който не се променя когато електрическите източници въздействат върху виртуалната маса чрез подаване или “дърпане” на ток към и от нея.
Line 50 ⟶ 48:
===== Входове на веригата =====
▲[[Картинка:Fig 5 Op-amp i-to-v pos 300.jpg|right|thumb|300px|Фиг.5 Операционенно-усилвателен преобразувател ток-в-напрежение]]Във всички вериги с паралелна обратна връзка (инвертиращи операционно-усилвателни схеми) главната задача на операционния усилвател е да се “грижи” за виртуалната маса,което значи да подържа подържа почти нулево напрежение в тази точка. Все пак, входните източници въздействат на виртуалната маса чрез подаване и “дърпане” на ток към И от тази точка. В най простия случаи, входния източник на ток прави това директно(примери: фиг.5, токов интегратор и зареждащ усилвател).
Виртуалната маса придава много малко съпротивление на всеки сигнал свързан към нея и
Line 57 ⟶ 54:
===== Възлова точка във веригата =====
▲[[Картинка:Fig 6 747px-Opampsumming.svg.png|left|thumb|300px|Фиг.6 Сумиращият усилвател е концепция базираща се на виртуалната маса. Той може да се използва, например, като аудио миксираща схема, сумирайки входни сигнали от няколко източници на напрежение(с входните резистори действащи като преобразуватели напрежение-в-ток)или от източници на ток(ако не се използват входни резистори). Във втория случай операционият усилвател представлява идеален преобразувател ток-в-напрежение. Чрез реализирането на виртуална маса, той постига изолация от входните сигнали.]]'''"Конфликтна точка" в диференциялните вериги.''' Ако диференциялен входен сигнал е приложен на транзисторен диференциялен усилвател, виртуална масасе явява общата “конфликтна” точка между емитерите на двата “борещи” се транзистора . Подобно,виртуална маса се явява във вътрешната междина точка на общият резистор Ргаин свързващ изводите на входния операционен последовател на инструменталния усилвател. Също така две виртуални маси се появяват едновремено на инвертиращия И нейнвертиращия вход на пълния диференциялен усилвател.
'''"Въздействаща" точка във вериги с отрицателна обратна връзка.''' Входният източник на напрежение въздейства върху виртуалната маса намираща се във вериги с успоредна отрицателна обратна връзка през компонент на веригата действащ като преобразувател ток-в-напрежение. Това може да бъде резистор(при инвертиращ усилвател, интегратор, логаритмичен усилвател),капацитет (при диференциятор), диод(при усилвател). В някои случаи, например при сумиращия усилвател(фиг.6) няколко входни източника “атакуват” едновремено виртуалната маса. Операционният усилвател реагира на входната интервенция , опитвайки се да възстанови нормалното състояние на виртуалната маса(V<sub>a</sub>=0). За тази цел той променя своето изходно напрежение, в зависимост от това дали трябва да подава или “дърпа” ток през друг component на веригата(капацитет,диод,ресистор и др.) към или от тази точка.
Line 72 ⟶ 68:
'''„Отрязващ” индикатор.''' Във веригите с паралелна отрицателна обратна връзка, потенциала на виртуалната маса характеризира състочнието на системата. Когато системата работи нормално, нейната изходна величина(обикновено напрежение) успява да „неотрализира” входното въздействие върху виртуалната маса; има приблизително нулев потенциал в тази точка.Ако системата изчерпи изходното си съпротивление, тя се насища и се появява напрежение във виртуалната маса. Всъщност това напрежение е част от входното напрежение.
'''Диоден ограничител.''' В добре замислената схема на операционо-усилвателен диоден ограничител(фиг.7), операционно-усилвателния изход не се използва като традиционен извод на схемата(както е при логаритмичния преоразувател); въпреки инвертирането операционно-усилвателният вход служи като изход.При полужително входно напрежение, операционият усилвател добавя конпенсиращо напрежение V<sub>OA</sub>=V<sub>F</sub> последователно с пада на напрежение в права посока V<sub>F</sub> върху диодът.По този начин реалният(неперфектен) диод се превръща в почти идеален такъв имайки приблизително нулев пад на напрежение в права посока V<sub>F</sub>≈0. Следователно, несъвършеният пасивен диоден ограничител(резистора R и диода D), който отрязва полужителното входно напрежение на приблизително 0.7V става почти идеален ограничител който отрязва напрежението на приблизително 0V.
| |||