運算放大器:理想運放

虛接地

在反相放大器中,負端即使沒有任何導線接到地,也維持在 0 V,是運放主動把它撐在那裡。之所以叫虛接地,是因為對電路裡的電流而言,這個節點表現得跟接地一模一樣,但它是由運放的輸出維持,而非真正的連線。

把機制拆成幾步來看。正端接到真正的地,所以 V+ 等於 0 V。負回授驅使負端去匹配它,於是 V- 也變成 0 V(黃金法則二)。同時沒有電流流進輸入本身(法則一),所以你推向這個節點的任何電流都只有一條路可走:繼續穿過回授電阻。具體地說,1 V 經 10 kΩ 電阻送入,提供 1 V 除以 10 kΩ 等於 0.1 mA 流進虛接地,而這恰好的 0.1 mA 會繼續流過回授電阻。

這讓反相節點成為完美的加總點:來自不同來源的電流就只是相加,因為節點電壓從不變動、各來源也彼此看不見。光是這一個事實,就是加法放大器、積分器與轉阻放大器的基礎。提醒:它只在回授運作時才是地。一旦斷開回授、或讓運放撞上電源軌飽和,虛接地就不再是 0 V 了。

把 5 V 經 5 kΩ 電阻送進虛接地。節點維持在 0 V,所以電阻設定出 5 V 除以 5 kΩ 等於 1 mA,這 1 mA 繼續流過回授電阻而形成輸出。

因為節點被釘在 0 V,每顆輸入電阻都設定出乾淨、彼此獨立的電流。

虛接地是靠回授撐住的,並未真正接地。它無法把實際的負載電流灌入地,而且運放一飽和它就立刻瓦解。

又称
virtual earth虛擬接地虛地