【導讀】無論是在模擬電路中還是在數(shù)字電路中都存在著個種各樣的“地”,為便于大家了解和掌握,現(xiàn)在總結(jié)出控制系統(tǒng)中常見的幾種接地,供大家參考學習。
DCpower一般是指帶實際電壓的源,其他的都是標號(在有些仿真軟件中默認的把標號和源相連的)VDD:電源電壓(單極器件);電源電壓(4000系列數(shù)字電路);漏極電壓(場效應(yīng)管)VCC:電源電壓(雙極器件);電源電壓(74系列數(shù)字電路);聲控載波(VoiceControlledCarrier)VSS:地或電源負極VEE:負電壓供電;場效應(yīng)管的源極(S)VPP:編程/擦除電壓。
一、解釋
DCpower一般是指帶實際電壓的源,其他的都是標號(在有些仿真軟件中默認的把標號和源相連的)VDD:電源電壓(單極器件);電源電壓(4000系列數(shù)字電路);漏極電壓(場效應(yīng)管)VCC:電源電壓(雙極器件);電源電壓(74系列數(shù)字電路);聲控載波(VoiceControlledCarrier)VSS:地或電源負極VEE:負電壓供電;場效應(yīng)管的源極(S)VPP:編程/擦除電壓。
VCC:C=circuit表示電路的意思,即接入電路的電壓;
VDD:D=device表示器件的意思,即器件內(nèi)部的工作電壓;
VSS:S=series表示公共連接的意思,通常指電路公共接地端電壓。
二、另外一種解釋:
Vcc和Vdd是器件的電源端。
Vcc是雙極器件的正,Vdd多半是單級器件的正。下標可以理解為NPN晶體管的集電極C,和PMOSorNMOS場效應(yīng)管的漏極D。同樣你可在電路圖中看見Vee和Vss,含義一樣。因為主流芯片結(jié)構(gòu)是硅NPN所以Vcc通常是正。如果用PNP結(jié)構(gòu)Vcc就為負了。薦義選用芯片時一定要看清電氣參數(shù)。
Vcc來源于集電極電源電壓,CollectorVoltage,一般用于雙極型晶體管,PNP管時為負電源電壓,有時也標成-Vcc,NPN管時為正電壓。
Vdd來源于漏極電源電壓,DrainVoltage,用于MOS晶體管電路,一般指正電源。因為很少單獨用PMOS晶體管,所以在CMOS電路中Vdd經(jīng)常接在PMOS管的源極上。
Vss源極電源電壓,在CMOS電路中指負電源,在單電源時指零伏或接地。
Vee發(fā)射極電源電壓,EmitterVoltage,一般用于ECL電路的負電源電壓。
Vbb基極電源電壓,用于雙極晶體管的共基電路。
三、說明
1、一般來說VCC=模擬電源,VDD=數(shù)字電源,VSS=數(shù)字地,VEE=負電源。
2、有些IC既有VDD引腳又有VCC引腳,說明這種器件自身帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。
3、對于數(shù)字電路來說,VCC是電路的供電電壓,VDD是芯片的工作電壓(通常Vcc》Vdd),VSS是接地點。
4、在場效應(yīng)管(或COMS器件)中,VDD為漏極,VSS為源極,VDD和VSS指的是元件引腳,而不表示供電電壓。
詳解: 有些IC 同時有VCC和VDD, 這種器件帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。 在“場效應(yīng)”即COMS元件中,VDD乃CMOS的漏極引腳,VSS乃CMOS的源極引腳,這是元件引腳符號,它沒有“VCC”的名稱,你的問題包含3個符號,VCC / VDD /VSS, 這顯然是電路符號除了正確進行接地設(shè)計、安裝,還要正確進行各種不同信號的接地處理。
控制系統(tǒng)中,大致有以下幾種地線:
(1)數(shù)字地:也叫邏輯地,是各種開關(guān)量(數(shù)字量)信號的零電位。
(2)模擬地:是各種模擬量信號的零電位。
(3)信號地:通常為傳感器的地。
(4)交流地:交流供電電源的地線,這種地通常是產(chǎn)生噪聲的地。
(5)直流地:直流供電電源的地。
(6)屏蔽地:也叫機殼地,為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)。
以上這些地線處理是系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試中的一個重要問題。
下面就接地問題提出一些看法:
(1)控制系統(tǒng)宜采用一點接地。一般情況下,高頻電路應(yīng)就近多點接地,低頻電路應(yīng)一點接地。在低頻電路中,布線和元件間的電感并不是什么大問題,然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大,因此,常以一點作為接地點;但一點接地不適用于高頻,因為高頻時,地線上具有電感因而增加了地線阻抗,同時各地線之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來說,頻率在1MHz以下,可用一點接地;高于10MHz時,采用多點接地;在1~10MHz之間可用一點接地,也可用多點接地。
(2)交流地與信號地不能共用。由于在一段電源地線的兩點間會有數(shù)mV甚至幾V電壓,對低電平信號電路來說,這是一個非常重要的干擾,因此必須加以隔離和防止。
(3)浮地與接地的比較。全機浮空即系統(tǒng)各個部分與大地浮置起來,這種方法簡單,但整個系統(tǒng)與大地絕緣電阻不能小于50MΩ。這種方法具有一定的抗干擾能力,但一旦絕緣下降就會帶來干擾。還有一種方法,就是將機殼接地,其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強,安全可靠,但實現(xiàn)起來比較復雜。
(4)模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力,對于模擬信號可采用屏蔽浮技術(shù)。對于具體模擬量信號的接地處理要嚴格按照操作手冊上的要求設(shè)計。
(5)屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號中電容耦合噪聲、準確檢測和控制,對信號采用屏蔽措施是十分必要的。根據(jù)屏蔽目的不同,屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題,一般接大地;電磁場屏蔽主要避免雷達、電臺等高頻電磁場輻射干擾。利用低阻金屬材料高導流而制成,可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機、變壓器、線圈等磁感應(yīng),其屏蔽方法是用高導磁材料使磁路閉合,一般接大地為好。當信號電路是一點接地時,低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點接地。如果電纜的屏蔽層地點有一個以上時,將產(chǎn)生噪聲電流,形成噪聲干擾源。當一個電路有一個不接地的信號源與系統(tǒng)中接地的放大器相連時,輸入端的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端;相反,當接地的信號源與系統(tǒng)中不接地的放大器相連時,放大器的輸入端也應(yīng)接到信號源的公共端。 對于電氣系統(tǒng)的接地,要按接地的要求和目的分類,不能將不同類接地簡單地、任意地連接在一起,而是要分成若干獨立的接地子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)都有其共同的接地點或接地干線,最后才連接在一起,實行總接地。
有人說: 模擬地跟數(shù)字地,最終都要接到一塊的,那干嗎還要分模擬地和數(shù)字地呢? 這是因為雖然是相通的,但是距離長了,就不一樣了。 同一條導線,不同的點的電壓可能是不一樣的,特別是電流較大時。 因為導線存在著電阻,電流流過時就會產(chǎn)生壓降。 另外,導線還有分布電感,在交流信號下,分布電感的影響就會表現(xiàn)出來。 所以我們要分成數(shù)字地和模擬地,因為數(shù)字信號的高頻噪聲很大,如果模擬地和數(shù)字地混合的話,就會把噪聲傳到模擬部分,造成干擾。如果分開接地的話,高頻噪聲可以在電源處通過濾波來隔離掉。但如果兩個地混合,就不好濾波了。
我們經(jīng)常在電路中見到0歐的電阻,對于新手來說,往往會很迷惑:既然是0歐的電阻,那就是導線,為何要裝上它呢?還有這樣的電阻市場上有賣嗎? 其實0歐的電阻還是蠻有用的。
大概有以下幾個功能:
① 做為跳線使用。這樣既美觀,安裝也方便。
② 在數(shù)字和模擬等混合電路中,往往要求兩個地分開,并且單點連接。我們可以用一個0歐的電阻來連接這兩個地,而不是直接連在一起。這樣做的好處就是,地線被分成了兩個網(wǎng)絡(luò),在大面積鋪銅等處理時,就會方便得多。附帶提示一下,這樣的場合,有時也會用電感或者磁珠等來連接。
③ 做保險絲用。由于PCB上走線的熔斷電流較大,如果發(fā)生短路過流等故障時,很難熔斷,可能會帶來更大的事故。由于0歐電阻電流承受能力比較弱(其實0歐電阻也是有一定的電阻的,只是很小而已),過流時就先將0歐電阻熔斷了,從而將電路斷開,防止了更大事故的發(fā)生。有時也會用一些阻值為零點幾或者幾歐的小電阻來做保險絲。不過不太推薦這樣來用,但有些廠商為了節(jié)約成本,就用此將就了。
④ 為調(diào)試預留的位置??梢愿鶕?jù)需要,決定是否安裝,或者其它的值。有時也會用*來標注,表示由調(diào)試時決定。
⑤ 作為配置電路使用。這個作用跟跳線或者撥碼開關(guān)類似,但是通過焊接固定上去的,這樣就避免了普通用戶隨意修改配置。通過安裝不同位置的電阻,就可以更改電路的功能或者設(shè)置地址。 0歐的電阻不但有賣,而且還有不同的規(guī)格呢,一般是按功率來分,如1/8瓦,1/4瓦等等。 怎么選擇呢?這個需要看產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊了。它有電阻值和功率值的。
無論是在模擬電路中還是在數(shù)字電路中都存在著個種各樣的“地”,為便于大家了解和掌握,現(xiàn)將其總結(jié)出來,供大家參考。
1. 信號“地”:
信號“地”又稱參考“地”,就是零電位的參考點,也是構(gòu)成電路信號回路的公共段,圖形符號“⊥”。
1)直流地:直流電路“地”,零電位參考點。
2)交流地:交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開。
3)功率地:大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點。
4)模擬地:放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點。
5)數(shù)字地:也叫邏輯地,是數(shù)字電路的零電位參考點。
6)“熱地”:開關(guān)電源無需使用變壓器,其開關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān),既所謂的“熱地”,它是帶電的,圖形符號為:“ ⊥ ”。
7)“冷地”:由于開關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離;又由于其反饋電路常用光電耦合、既能傳送反饋信號又將雙方的“地”隔離;所以輸出端的地稱之為“冷地”,它不帶電。圖形符號為“⊥”。
2. 保護“地”:
保護“地”是為了保護人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護“地”線一端接用電器,另一端與大地作可靠連接。
3. 音響中的“地”:
1)屏蔽線接地:音響系統(tǒng)為防止干擾,其金屬機殼用導線與信號“地”相接,這叫屏蔽接地。
2)音頻專用“地”:專業(yè)音響為了防止干擾,除了屏蔽“地”之外,還需與音頻專用“地”相連。此接地裝置應(yīng)專門埋設(shè),并且應(yīng)與隔離變壓器、屏蔽式穩(wěn)壓電源的相應(yīng)接地端相連后作為音控室中的專用音頻接地點。
4. 不同地線的處理方法:
1)數(shù)字地和模擬地應(yīng)分開:在高要求電路中,數(shù)字地與模擬地必需分開。即使是對于A/D、D/A轉(zhuǎn)換器同一芯片上兩種“地”最好也要分開,僅在系統(tǒng)一點上把兩種“地”連接起來。
2)保護“地”: 保護“地”是為了保護人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護“地”線一端接用電器,另一端與大地作可靠連接。
3)音響中的“地”:
a)屏蔽線接地:音響系統(tǒng)為防止干擾,其金屬機殼用導線與信號“地”相接,這叫屏蔽接地。
b)音頻專用“地”:專業(yè)音響為了防止干擾,除了屏蔽“地”之外,還需與音頻專用 “地”相連。此接地裝置應(yīng)專門埋設(shè),并且應(yīng)與隔離變壓器、屏蔽式穩(wěn)壓電源的相應(yīng)接地端相連后作為音控室中的專用音頻接地點。
4)浮地與接地:系統(tǒng)浮地,是將系統(tǒng)電路的各部分的地線浮置起來,不與大地相連。這種接法,有一定抗干擾能力。但系統(tǒng)與地的絕緣電阻不能小于50MΩ,一旦絕緣性能下降,就會帶來干擾。通常采用系統(tǒng)浮地,機殼接地,可使抗干擾能力增強,安全可靠。
5)一點接地: 在低頻電路中,布線和元件之間不會產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路,采用一點接地。
6)多點接地: 在高頻電路中,寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路,采用多點接地。