在電子電路領(lǐng)域,VCC、VDD、VEE、VSS 這些電壓概念至關(guān)重要,理解它們對于電路設(shè)計和分析有著舉足輕重的作用。
首先來探討一下電路中 VCC、VDD、VEE、VSS 分別代表的含義。有一種解釋是,DC power 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,默認把標號和源相連。VCC 中的 C 代表 circuit,即電路,意味著接入電路的電壓;VDD 里的 D 表示 device,也就是器件,代表器件內(nèi)部的工作電壓;VSS 的 S 為 series,有公共連接之意,通常指電路公共接地端電壓。另一種解釋為,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,下標可理解為 NPN 晶體管的集電極 C 和場效應(yīng)管的漏極 D。同樣,在電路圖中能看到 Vee 和 Vss,含義與之類似。由于主流芯片結(jié)構(gòu)是硅 NPN,所以 Vcc 通常為正,若采用 PNP 結(jié)構(gòu),Vcc 則為負,因此在選用芯片時一定要仔細看清電氣參數(shù)。
Vcc 來源于集電極電源電壓 Collector Voltage,一般用于雙極型晶體管。當為 PNP 管時是負電源電壓,有時也標成 - Vcc;NPN 管時為正電壓。Vdd 來源于漏極電源電壓 Drain Voltage,用于 MOS 晶體管電路,一般指正電源。因為很少單獨使用 PMOS 晶體管,所以在 CMOS 電路中 Vdd 經(jīng)常接在 PMOS 管的源極上。Vss 是源極電源電壓,在 CMOS 電路中指負電源,在單電源時指零伏或接地。Vee 是發(fā)射極電源電壓 Emitter Voltage,一般用于 ECL 電路的負電源電壓。Vbb 是基極電源電壓,用于雙極晶體管的共基電路。
下面進行對比說明:
(1)一般情況下,VCC 為模擬電源,VDD 為數(shù)字電源,VSS 為數(shù)字地,VEE 為負電源。
(2)有些 IC 既有 VDD 引腳又有 VCC 引腳,這表明這種器件自身帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。
(3)對于數(shù)字電路而言,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。
接下來了解一下不同地線的情況。無論是模擬電路還是數(shù)字電路中都存在各種各樣的 “地”,為了便于大家理解和掌握,現(xiàn)將其總結(jié)如下:
01、信號地
信號 “地” 又稱參考 “地”,是零電位的參考點,也是構(gòu)成電路信號回路的公共段,圖形符號為 “⊥”。其中包括直流地,即直流電路 “地”,是零電位參考點;交流地,也就是交流電的零線,應(yīng)與地線區(qū)分開來;功率地,是大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點;模擬地,是放大器、采樣保持器、A/D 轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點;數(shù)字地,也叫邏輯地,是數(shù)字電路的零電位參考點;“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),即所謂的 “熱地”,它是帶電的;“冷地”,由于開關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離,且其反饋電路常用光電耦合,既能傳送反饋信號,又能將雙方的 “地” 隔離,所以輸出端的地稱之為 “冷地”,不帶電。
02、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,其一端接用電器,另一端與大地作可靠連接。
03、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”: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。
04、不同地線處理方法
(1)數(shù)字地和模擬地應(yīng)分開。在高要求電路中,數(shù)字地與模擬地必須分開。即使是對于 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器同一芯片上的兩種 “地” 也要分開,僅在系統(tǒng)一點上把兩種 “地” 連接起來。
(2)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。
(3)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。
(4)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。