Кіріспе
Электроникада, виртуалды жер (немесе виртуалды нөлдік потенциал) – тікелей сілтемелік потенциалға қосылмастан, тұрақты сілтемелік потенциалда ұсталатын тізбектің торабы. Кейбір жағдайларда сілтемелік потенциал жер бетінің потенциалы деп есептеледі, соның салдарынан сілтемелік түйін "жер" немесе "нөлдік потенциал" деп аталады. Виртуалды жер тұжырымы операциялық күшейткіштер және басқа тізбектерде тізбектерді талдауға көмектеседі, сондай-ақ басқа тәсілдермен қол жеткізу қиын болатын пайдалы практикалық тізбек эффекттерін қамтамасыз етеді. Тізбек теориясында тораптың кез келген ток немесе кернеу мәні болуы мүмкін, бірақ виртуалды жердің физикалық іске асырылуы ток жүктемесінің шектеулеріне және практикалық қосымша әсерлерге алып келуі мүмкін нөлдік емес кедергіге ие болады.
Құрылыс
Екі резисторды пайдаланатын кернеуді бөлу тізбегін виртуалды жер нүктесін жасау үшін қолдануға болады. Егер екі кернеу көзі екі резистор арқылы тізбектей жалғанса, орта нүкте виртуалды жерге айналады. Активті виртуалды жер тізбегі кейде «рельді бөлуші» деп аталады. Мұндай тізбек операциялық күшейткішті немесе күшейту қасиеті бар басқа да схемалық элементті пайдаланады. Операциялық күшейткіштің ашық тізбектегі күшейтуі өте жоғары болғандықтан, кері байланыс желісі іске қосылғанда оның кірістері арасындағы потенциалдар айырмашылығы нөлге жақындайды. Бұл шығысы инверттеуші кіріске (кері байланыс желісі арқылы) кірістер арасындағы потенциалдар айырмашылығын микровольт деңгейіне дейін төмендету үшін жеткілікті кернеумен қамтамасыз етеді дегенді білдіреді. Нақтырақ айтқанда, суретте көрсетілген күшейткіштің шығыс кернеуі шамамен тең екенін көрсетуге болады. Осылайша, күшейткіш өзінің сызықтық режимінде жұмыс істейтінше (шығысы қанықпаған, күшейткіштің жиілік диапазонында), инверттеуші кіріс терминалындағы кернеу нақты жерге қатысты тұрақты болып қалады және шығысқа қосылған жүктемелерге тәуелсіз болады. Бұл қасиет «виртуалды жер» деп сипатталады.
An active virtual ground circuit is sometimes called a rail splitter. Such a circuit uses an op amp or some other circuit element that has gain. Since an operational amplifier has very high open loop gain, the potential difference between its inputs tend to zero when a feedback network is implemented. This means that the output supplies the inverting input (via the feedback network) with enough voltage to reduce the potential difference between the inputs to microvolts. More precisely, it can be shown that the output voltage of the amplifier in the figure is approximately equal to
Thus, as far as the amplifier is working in its linear region (output not saturated, frequencies inside the range of the opamp), the voltage at the inverting input terminal remains constant with respect to the real ground, and independent from the loads to which the output may be connected. This property is characterized a "virtual ground".
Қолданбалар
Кернеу – екі нүкте арасында туындайтын айырмашылық шама. Тек бір нүктедегі кернеумен (электрлік потенциалмен) жұмыс істеу үшін екінші нүкте эталондық нүктеге (жерге) қосылуы тиіс. Әдетте, қуат көзінің терминалдары тұрақты жер ретінде қызмет етеді; күрделі қуат көздерінің ішкі нүктелері қолжетімді болса, олар да нақты жер ретінде қолданылуы мүмкін. Егер қолжетімді ішкі көз нүктелері болмаса, қуат көзінің терминалдарына қатысты тұрақты кернеуге ие сыртқы тізбек нүктелері жасанды виртуалды жер ретінде қызмет ете алады. Мұндай нүктеде тұрақты потенциал болуы керек, ол жүктеме қосылғанда өзгере алмайды.