在电子电路领域,VCC、VDD、VEE、VSS 这些电压概念至关重要,理解它们对于电路设计和分析有着举足轻重的作用。
首先来探讨一下电路中 VCC、VDD、VEE、VSS 分别代表的含义。有一种解释是,DC power 一般是指带实际电压的源,其他的都是标号,在有些仿真软件中,默认把标号和源相连。VCC 中的 C 代表 circuit,即电路,意味着接入电路的电压;VDD 里的 D 表示 device,也就是器件,代表器件内部的工作电压;VSS 的 S 为 series,有公共连接之意,通常指电路公共接地端电压。另一种解释为,Vcc 和 Vdd 是器件的电源端,Vcc 是双极器件的正,Vdd 多半是单级器件的正,下标可理解为 NPN 晶体管的集电极 C 和场效应管的漏极 D。同样,在电路图中能看到 Vee 和 Vss,含义与之类似。由于主流芯片结构是硅 NPN,所以 Vcc 通常为正,若采用 PNP 结构,Vcc 则为负,因此在选用芯片时一定要仔细看清电气参数。
Vcc 来源于集电极电源电压 Collector Voltage,一般用于双极型晶体管。当为 PNP 管时是负电源电压,有时也标成 - Vcc;NPN 管时为正电压。Vdd 来源于漏极电源电压 Drain Voltage,用于 MOS 晶体管电路,一般指正电源。因为很少单独使用 PMOS 晶体管,所以在 CMOS 电路中 Vdd 经常接在 PMOS 管的源极上。Vss 是源极电源电压,在 CMOS 电路中指负电源,在单电源时指零伏或接地。Vee 是发射极电源电压 Emitter Voltage,一般用于 ECL 电路的负电源电压。Vbb 是基极电源电压,用于双极晶体管的共基电路。
下面进行对比说明:
(1)一般情况下,VCC 为模拟电源,VDD 为数字电源,VSS 为数字地,VEE 为负电源。
(2)有些 IC 既有 VDD 引脚又有 VCC 引脚,这表明这种器件自身带有电压转换功能。
(3)对于数字电路而言,VCC 是电路的供电电压,VDD 是芯片的工作电压(通常 Vcc > Vdd),VSS 是接地点。
(4)在场效应管(或 COMS 器件)中,VDD 为漏极,VSS 为源极,VDD 和 VSS 指的是元件引脚,而不表示供电电压。
接下来了解一下不同地线的情况。无论是模拟电路还是数字电路中都存在各种各样的 “地”,为了便于大家理解和掌握,现将其总结如下:
01、信号地
信号 “地” 又称参考 “地”,是零电位的参考点,也是构成电路信号回路的公共段,图形符号为 “⊥”。其中包括直流地,即直流电路 “地”,是零电位参考点;交流地,也就是交流电的零线,应与地线区分开来;功率地,是大电流网络器件、功放器件的零电位参考点;模拟地,是放大器、采样保持器、A/D 转换器和比较器的零电位参考点;数字地,也叫逻辑地,是数字电路的零电位参考点;“热地”,开关电源无需使用变压器,其开关电路的 “地” 和市电电网有关,即所谓的 “热地”,它是带电的;“冷地”,由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离,且其反馈电路常用光电耦合,既能传送反馈信号,又能将双方的 “地” 隔离,所以输出端的地称之为 “冷地”,不带电。
02、保护地
保护 “地” 是为了保护人员安全而设置的一种接线方式,其一端接用电器,另一端与大地作可靠连接。
03、音响中的地
(1)屏蔽线接地:音响系统为防止干扰,其金属机壳用导线与信号 “地” 相接,这叫屏蔽接地。
(2)音频专用 “地”:音响为了防止干扰,除了屏蔽 “地” 之外,还需与音频专用 “地” 相连。此接地装置应专门埋设,并且应与隔离变压器、屏蔽式稳压电源的相应接地端相连后作为音控室中的专用音频接地点。
04、不同地线处理方法
(1)数字地和模拟地应分开。在高要求电路中,数字地与模拟地必须分开。即使是对于 A/D、D/A 转换器同一芯片上的两种 “地” 也要分开,仅在系统一点上把两种 “地” 连接起来。
(2)浮地与接地。系统浮地是将系统电路的各部分的地线浮置起来,不与大地相连,这种接法有一定抗干扰能力,但系统与地的绝缘电阻不能小于 50MΩ,一旦绝缘性能下降,就会带来干扰。通常采用系统浮地,机壳接地,可使抗干扰能力增强,安全可靠。
(3)一点接地。在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响,通常频率小于 1MHz 的电路,采用一点接地。
(4)多点接地。在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大,通常频率大于 10MHz 的电路,采用多点接地。