Interessante Messungen/ Spannungsquellen/ VGND

Virtual GND

Wir können das Problem durch einen virtuellen Ground lösen, wobei der Virtuelle Ground sowohl als Quelle als auch als Senke funktionieren kann:


IPos < INeg	IPos > INeg

Die Schaltung lässt sich noch vereinfachen:

So haben wir ebenfalls +15V und -15V, brauchen aber einen Regler weniger.

Nachteile

Der Virtuelle Ground hat aber auch Nachteile: Im Vergleich zu einer Mittelanzapfung braucht die Schaltung mehr Strom. Die Zugehörige Verlustleistung wird vom VGND-Regler in Wärme umgesetzt. Wir nehmen an:

-	Split supply	VGND
Schaltplan
Gegeben	$U_{Pos}=17.5V$ $U_{Neg}=17.5V$	$U_{0}=35V$
Gegeben	$I_{Pos}=120mA$ $I_{Neg}=100mA$
Berechnet	${\begin{aligned}P_{7815}&=I_{Pos}(U_{Pos}-15V)\\&=120mA(17.5V-15V)\\&=300mW\end{aligned}}$ ${\begin{aligned}P_{7915}&=I_{Neg}(U_{Neg}-15V)\\&=100mA(17.5V-15V)\\&=250mW\end{aligned}}$ ${\begin{aligned}P_{Verlust}&=P_{7815}+P_{7915}\\&=550mW\end{aligned}}$	${\begin{aligned}P_{30VREG}&=I_{Pos}(U_{0}-30V)\\&=120mA(35V-30V)\\&=600mW\end{aligned}}$ ${\begin{aligned}P_{VGND}&=\|(I_{Pos}-I_{Neg})\|{\frac {30V}{2}}\\&=20mA15V\\&=300mW\end{aligned}}$ ${\begin{aligned}P_{Verlust}&=P_{30VREG}+P_{VGND}\\&=900mW\end{aligned}}$

Obwohl in diesem Fall nur 20mA durch den VGND fliessen, haben wir trotzdem eine zusätzliche Verlustleistung von 450mW. Je grösser die Differenz von $I_{Pos}$ und $I_{Neg}$ desto grösser auch die Verluste. Folglich sollten Lasten (z.B. Lautsprecher) nicht an den VGND verbunden werden. VGND sollte nur als Referenzpotenzial für Signale verwendet werden. Endstufen sollten als H-Brücken Konfiguration und nicht als Totempol Konfiguration ausgeführt werden.

Beispielschaltung

Ein Virtueller Ground ist nichts Kompliziertes. Ein mögliches Schema sieht so aus:

R1 und R2 sind gleich. Für den Virtuellen Ground halbieren wir also die Versorgungsspannung mit einem Spannungsteiler und Buffern diese Spannung mit einem Spannungsfolger.

Natürlich muss der Operationsverstärker für den zu erwarten Strom ausgelegt sein, aber im Prinzip lassen sich die meisten Virtual Ground Schaltungen auf dieses Grundprinzip zurückführen.