Виртуална маса: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
LordBumbury (беседа | приноси) м без интервал преди запетая |
Vodnokon4e (беседа | приноси) форматиране: 25x кавички, 9x нов ред, 4x тире, 2x интервал, 37 интервала, запетая (ползвайки Advisor) неработещи препратки към файлове |
||
Ред 2:
{{без източници}}
[[File:Voltage diagram 1000.jpg||thumb|380px|<center> Фиг. 1. Виртуална маса
В теорията на [[Електрическа верига|електрическите вериги]] '''виртуалната маса''' е точка (възел) от веригата, която поддържа стабилен (постоянен) базов [[потенциал]], без да е свързана директно към базовия потенциал. В някои случаи за базов потенциал се приема земната повърхност и базовата точка (възел) се нарича
Идеята за виртуалната маса подпомага анализа на веригите с [[операционен усилвател|операционни усилватели]] и други вериги с полезен практически ефект, който трудно би се постигнал по друг начин.
Ред 10:
== Реализиране на проста виртуална маса ==
В [[електроника]]та, виртуална маса обикновено се реализира чрез сумиране на две противоположни напрежения. Тъй като директното свързване на
▲В [[електроника]]та, виртуална маса обикновено се реализира чрез сумиране на две противоположни напрежения. Тъй като директното свързване на източниците на напрежение ще предизвика „конфликт” (много силен ток), трябва да се включат [[резистор]]и. 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 маса – точка А.
[[Картинка:Parallel summer 1000.jpg||left|thumb|400px|<center> Фиг. 2. Паралелният пасивен суматор на напрежение може да създава виртуална маса</center>]]
Веригата може да се разглежда като два паралелно свързани източника на ток: I<sub>1</sub> (включващ V<sub>1</sub> и R<sub>1</sub>)
Образно казано, веригата
Необходимото изискване за реализирането на виртуална маса
• ''двете напрежения трябва да се приложат на противоположните изводи на резисторите,''
Line 28 ⟶ 27:
== Получаване на перфектна виртуална маса ==
Веднъж реализирана, виртуалната маса трябва да бъде задържана стабилна (постоянна), докато входните източници и товари, свързани към тази точка ѝ въздействат чрез подаване и консумиране на ток. Това е добре известният проблем за поддържане на постоянно напрежение (нулевото напрежение също е напрежение).
Най популярният начин за поддържане на виртуална маса е отрицателната обратна връзка. В този случай (Фиг.2) променливият източник на напрежение B<sub>2</sub>
[[Картинка:opampinverting.svg|left|thumb|280px|<center> Фиг. 3a. Операционен инвертиращ усилвател (класически изглед)</center>]]
Операционният инвертиращ усилвател (Фиг.3а) е типична верига, при която
[[File:Inv ampl 1000.jpg||thumb|450px|<center> Фиг. 3б. Диаграма на напрежението на операционен инвертиращ усилвател</center>]]
Изглежда странно, но за да се разбере как операционният усилвател
От тази гледна точка, ако входният 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 операционният 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).▼
▲От тази гледна точка, ако входният източник на напрежение
На графичното представяне, двата източника “дърпат” виртуалната маса — точка А — в различни посоки; като резултат от това, напрежителната диаграма в точка А се обръща. Операционният усилвател тук играе същата роля, както променливото напрежение V<sub>2</sub> от Фиг.1.▼
▲V<sub>A</sub> = –
▲На графичното представяне, двата източника
== Приложения ==
'''Реална маса.''' Напрежението е потенциална разлика между две точки. При положение, че се интересуваме само от електричния потенциал на една точка, втората трябва да е свързана към базова точка (маса), имаща нулево напрежение. Обикновено изводите
▲==== Виртуалната маса като захранваща маса ====
▲'''Реална маса.''' Напрежението е потенциална разлика между две точки. При положение, че се интересуваме само от електричния потенциал на една точка, втората трябва да е свързана към базова точка (маса), имаща нулево напрежение. Обикновено изводите на източника служат като постоянна маса; когато са достъпни вътрешни точки за свързани източници, те също могат да служат като реална маса (Фиг. 4а).
{| border="1"
Line 55 ⟶ 52:
|}
'''Виртуална маса.''' Когато не са достъпни такива вътрешни точки за източника, като изкуствена виртуална маса може да послужат точки от външната верига, имащи постоянно напрежение спрямо изводите на източника (фиг.4б). Такава точка трябва да има стабилен потенциал, който не се променя, когато електрическите
==== Виртуалната маса като точка във веригата ====
===== Входове на веригата =====
Виртуалната маса придава много малко съпротивление на всеки сигнал, свързан към нея и затова представлява перфектния вход за източници на
===== Възлова точка във веригата =====
[[Картинка:Opampsumming.svg|left|thumb|300px| Фиг. 6. Сумиращият усилвател се основава на концепцията за виртуална маса. Той може например да се използва за миксиране на аудио сигнал от няколко източника на напрежение или ток. Чрез използването на виртуална маса той изолира входните сигнали.]]
'''
'''
По този начин, операционно-усилвателното
'''Умишлено влошена виртуална маса.''' В някои единично-захранвани вериги с положителна обратна връзка (например операционно-усилвателен инвертиращ компаратор с хистерезис наричан също тригер на Шмит), виртуалната маса е предварително влошена. В тази ситуация, тази точка има значително вътрешно съпротивление, което става лесно управляема от операционно-усилвателния изход. Същата хитрост с
===== Изходи на веригата =====
Изглежда странно, но в някои особени вериги, виртуалната маса служи като сигнален изход.
'''
[[File:Diode limiter 1000.jpg|thumb|320px|<center>Фиг. 7. Операционно-усилвателеният диоден ограничител използва
Например във веригата на инвертиращия усилвател (фиг.3а), резисторите R<sub>in</sub> и R<sub>f</sub> действат като делител на напрежение; така една част (R<sub>f</sub>/(R<sub>f</sub> + R<sub>in</sub>)) от входното напрежение започва да преминава през операционно-усилвателния инвертиращ вход когато операционният усилвател се насища. Това напрежение може да се използва (например при аудио усилвателите) като изходен сигнал за индикация на началото на отрязването.
'''Диоден ограничител.''' В добре замислената схема на операционно-усилвателен диоден ограничител (фиг.7), операционно-усилвателния изход не се използва като традиционен извод на схемата (както е при логаритмичния преобразувател); въпреки инвертирането операционно-усилвателният вход служи като изход. При положително входно напрежение, операционният усилвател добавя компенсиращо напрежение
== Проблеми с виртуалната маса ==
'''Статична грешка.''' Отрицателната обратна връзка изглежда като перфектната техника за запазване на виртуалната маса, тъй като компенсира някои смущения. Само че не успява да задържи нулев потенциал в тази точка; напрежението е V<sub>A</sub> = V<sub>OA</sub>/A (където А е усилването на операционния усилвател без обратна връзка). Обикновено A > 105, следователно V<sub>A</sub> е приблизително 0.
|