¿Qué es un terreno virtual?

La tierra virtual se refiere a un elemento de circuito que no está directamente conectado a tierra, mantenido a un voltaje de referencia. Este voltaje de referencia tampoco necesita ser el mismo voltaje que tierra.

Por ejemplo, muchos circuitos de amplificadores operacionales se diseñaron originalmente para fuentes de alimentación duales (por ejemplo, +12 V y -12 V) y podían manejar el filtrado o la modificación de una señal que oscilaba sobre la tierra. Esta necesidad de dos fuentes de alimentación es molesta, por lo que es posible rehacer estos circuitos con una sola fuente y una "tierra virtual" mantenida en la mitad de la fuente de alimentación. Siempre que el voltaje de la señal se compare con esta tierra virtual, el filtrado o la modificación de las señales oscilantes se pueden manejar sin problemas, ya que solo se vuelven negativos en relación con la tierra virtual.

De esta manera, es bastante sencillo convertir circuitos de amplificador operacional de suministro dual con circuitos de suministro único reemplazando el voltaje de referencia a tierra en el circuito a un terreno virtual al que se hace referencia la señal. Este es el contexto principal en el que he visto que el 'terreno virtual' tiene una aplicación útil.

"Tierra" se refiere a un voltaje particular, generalmente considerado como "cero", o el voltaje de la tierra. Una "tierra virtual" es un cable en un circuito cuyo voltaje se mantiene en cero no porque esté conectado directamente a la tierra verdadera, sino porque se lo conduce activamente a ese voltaje, generalmente mediante mecanismos de retroalimentación.

Aquí hay un ejemplo de un circuito de tierra virtual:

En lo anterior, el triángulo grande representa un OP-AMP, es decir, un amplificador operacional . Conduce su salida (marcada como VGND) para que sea voltaje + cuando su entrada + tiene un voltaje más alto que su entrada -, y para ser voltaje cuando su entrada - tiene un voltaje más alto que su entrada +. Dado que la entrada + está conectada a tierra verdadera (marcada como GND), el amplificador operacional mantendrá su salida VGND en el nivel GND (lo mejor que pueda). Dado que el cable VGND se mantiene en tierra pero no está conectado a tierra, se denomina "tierra virtual".

Por cierto, en el límite habitual de "circuitos eléctricos", los circuitos se componen de "cables" en los que asumimos que el voltaje de un cable es el mismo sin importar en qué parte del cable miremos. Es decir, ignoramos el proceso por el cual se envía una señal por un cable.

La tierra que se ubica en la terminal no inversora de un amplificador operacional se llama tierra virtual.