Разница между - (знак минус) и заземлением шасси в схемах

Операционные усилители бывают двух видов. Одинарная направляющая/подача и двойная направляющая/подача.

Ваш операционный усилитель NE5532 принимает сигналы от +15 В до -15 В и может использоваться в режиме с одним или двумя источниками питания:

Одинарная шина обычно представляет собой положительное опорное напряжение на землю, в то время как операционные усилители с двумя шинами обычно имеют положительную связь с отрицательной.

Single Rail чаще встречается в новых конструкциях на основе постоянного тока, а Dual Rail - в более старых конструкциях или конструкциях переменного тока.

Типичный звук представляет собой сигнал переменного тока, качающийся выше и ниже эталона земли. Конструкции с одинарной направляющей не могут качаться ниже опорной нижней стороны. В лучшем случае вы можете добавить смещение постоянного тока и виртуальную землю.

В вашем случае это просто операционный усилитель с двумя шинами, где VCC означает шину отрицательного напряжения источника питания.

Он часто сочетается с трансформатором с двойной шиной:

В этом случае в качестве точки отсчета земли используется центральный отвод между двумя рельсами.

См . http://www.talkingelectronics.com/projects/OP-AMP/OP-AMP-1.html для получения дополнительной информации.

Vcc- предназначен только для операционного усилителя и считается отрицательным напряжением питания. Операционные усилители обычно имеют двойной источник питания, например +/-5 В, +/-10 В, поэтому их выходное напряжение может варьироваться в зависимости от этих напряжений. Причина этого в том, что операционные усилители должны работать при обеих полярностях входного сигнала, учитывая синусоиду 2Vpp. Без отрицательного опорного напряжения отрицательная часть входного сигнала была бы обрезана на уровне земли.

Например, со схемой инвертирующего усилителя мы ожидаем следующее:

Но без Vcc- мы получили бы только:

Если вам теперь приходится иметь дело с отрицательными входами, операционные усилители также могут работать с однополярным питанием, в этом случае Vcc- будет GND.

Знак «минус» внутри круга — это специальное отрицательное напряжение для операционных усилителей, обычно от -3 В до -18 В, часто обозначаемое (Vee). Обычно он противоположен положительному контакту питания (Vcc).

Сигнальная земля (обычно 3 горизонтальные полосы) является истинной землей для схемы. Он может быть подключен к заземлению на винте где-то на плате. Если бы на плате были смешанные аналоговые и цифровые схемы, микросхема АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) находилась бы там, где аналоговая земля соединяется с цифровой землей, потому что именно здесь аналоговые показания были бы наиболее точными.

Если операционный усилитель имел общий провод нулевого вольта (у некоторых есть) на его (-Vee) источнике питания, он будет подключаться к ближайшей дорожке заземления сигнала. Наличие поляризованных конденсаторов как на положительной, так и на отрицательной шинах питания является хорошим признаком того, что это биполярный источник питания, а сигнальная земля является его общей центральной точкой отсчета.

Если вы сомневаетесь, всегда используйте вольтметр, чтобы проверить, являются ли контакты (-Vee) отрицательными или заземленными. Для логических схем напряжение -Vee может быть от нуля до -1,5 В, для аудиомикшерных плат операционный усилитель (обычно линейный драйвер SSM2142 6000 Ом) может иметь шины питания +/- 18 В постоянного тока. Динамический диапазон современных микшерных пультов составляет около 120 дБ.

В большинстве устройств с батарейным питанием, таких как сотовые телефоны, используются «однотактные» операционные усилители с выводом Vee, подключенным к общей земле, а вывод Vcc будет иметь напряжение от +3,3 до +5 В постоянного тока. Он предназначен для более повседневного использования с динамическим диапазоном 60 дБ, что намного лучше, чем у старых виниловых пластинок или кассет.

Две категории операционных усилителей с точки зрения однотактных и сдвоенных источников питания +/- обычно НЕ взаимозаменяемы . Дорогой OP220EZ поддерживает любой тип источника питания (даже несбалансированный), но имеет диапазон выходной мощности и пределы нагрузки. Некоторым, например SE5539, нужен контакт заземления, а также контакт -Vee.

Тенденция к более низким напряжениям с одним положительным источником питания зависит от производительности по сравнению с затратами и пространством, а также от меньшего энергопотребления. Цифровые микросхемы стали крошечными и работают в основном с одним источником питания от +1,9 В до +3,3 В. ИС для аудио и ВЧ следуют той же тенденции, но символы для источников питания, сигнальной земли и заземления не менялись в течение многих десятилетий.

Эти и другие символы контролируются комитетом IEEE и стандартами NEC.

Если вы сомневаетесь, проверьте свою схему для этого дизайна. Если это указывает на биполярный источник питания, то на вашем выводе Vcc- будет отрицательное напряжение, противоположное напряжению на выводе Vcc+. Если это несимметричный источник питания, клемма Vcc- будет связана с сигнальной землей с помощью ИС, предназначенной для этой цели.

На самом деле у вас есть отдельная сеть GND и сеть шасси. Земля — это перевернутая пирамида, как вы, наверное, знаете.

Обычно это работает так, что шасси представляет собой металлический корпус, как следует из названия. Он может быть подключен или не подключен напрямую к внешнему заземлению от блока питания и/или сетевого защитного заземления. С другой стороны, заземление обычно является точкой нулевого напряжения для любого источника постоянного/постоянного или переменного/постоянного тока, который у вас может быть на борту. Обычно это идет «везде», но не подключается напрямую к заземлению шасси. Обычно у вас есть синфазный дроссель, по крайней мере, между внешним (постоянным) источником питания и внутренней схемой, а GND будет «внутри».

Обычно вы НЕ подключаете схему к шасси, так как она не тесно связана с реальной цепью GND, поэтому у вас будут токовые петли, вызывающие шум и нестабильность. Шасси обычно подключается к любым фильтрам, которые у вас могут быть на вводе-выводе, выходящему из «коробки», для замыкания входящего и исходящего кондуктивного шума на металлический корпус.

Есть также некоторые разногласия во мнениях, действительно ли вам следует тесно соединить шасси с схемой GND. В основном это влияет на защиту от электромагнитных помех, и в зависимости от вашей рекомендации это может навредить или помочь вам. Естественно, если вы используете встроенный блок питания переменного/постоянного тока, он изолирован, и цепь GND не должна иметь никакого отношения к сетевому защитному заземлению, которое обычно подключается к шасси.

Чтобы еще больше запутать ситуацию, при изолированном вводе-выводе (например, в Ethernet) у вас есть отдельное «шасси», которое состоит из экрана разъема Ethernet и должно быть фактически изолировано от шасси устройства.

Tl;dr На мой взгляд, иметь шасси и GND в одной цепи плохо.