对浮动的含义感到困惑

电器工程 漂浮的
2022-01-10 01:51:35

在这里,他们将浮动定义为:

在此处输入图像描述

他们提到不接地=浮动。

但是在另一个论坛上有人写道:

当信号与您的设备没有相同的接地时,该信号被认为是浮动的。地球与它无关。地球只是另一个地方。

我对浮动的含义有点困惑。源是否在以下系统中浮动?:

在此处输入图像描述

如果它不是浮动的,您能否举一个源地浮动的系统示例?

编辑:

浮动源连接到差分放大器。如果我在红色箭头指向的地方添加一个接地,模拟电路会很好地放大这个信号。但是,如果我不使用地面,模拟就会损坏。

实际上,我们真的需要在那个时候接地还是仅在 SPICE 模拟中需要?因为如果我添加一个接地,它就不再在图中浮动。这真的很令人困惑。

在此处输入图像描述

编辑2:

更混乱。

我总是遇到这种差分放大器的电路拓扑:

在此处输入图像描述

请注意,在输入差异信号之上,即源和差异。放大器再次共用同一地。

但是当我查看电压表或差速器的输入端子时。结束数据采集板,没有多余的接地。-Vin 和 +Vin 有输入,但没有 GND。

现在想象一下,我有一个设备,它有一个名为 AGND1 的模拟地,这个设备有两个差分输出,相对于它自己的 AGND1 来说是 2V 和 -2V。现在,如果我将其差分输出连接到电压表或差速器。端有自己接地的DAQ板称为AGND2,我们面临AGND1和AGND2未连接的情况。但这些系统仍然按以下方式工作:

在此处输入图像描述

正如您在典型的电压表中看到的那样,或差压结束。DAQ 板连接我们不连接两个系统接地 AGND1 和 AGND2。

所以差异。我遇到的放大器拓扑使用公共接地,但实际上接地没有连接。

这也很令人困惑,因为我不知道我缺乏知识的来源。

4个回答

浮动是一个电压项,与任何电压一样,它必须有一个参考。

即:“对象 A 可以相对于对象 B 浮动。”

如果您显示的电路,两个接地线连接在一起,因此源 V1 相对于放大器不浮动。

但是,如果这是一个电池供电的小部件,没有其他连接,那么整个东西相对于你脚下的地面是浮动的。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

另一方面,下面的示意图有一个浮动源。

示意图

模拟这个电路

顺便说一句:只是为了进一步混淆你,浮动还有一个完全不同的含义。

在下面的示意图中,两个输入 A 和 B 未连接,我们称之为浮动。在这种情况下,它们实际上通过下拉接地,但无论下拉是否存在,左端仍然被认为是浮动的。

示意图

模拟这个电路

在我的定义中,如果当我使用一根电线将电路连接到我的地或相对于我的地的任何其他电压时没有电流流动,则电路是“浮动的” 。

当我可以使电流流动时,电路不会浮动。

好的,我可以施加 100 万伏电压,电流就会流动。我说的是施加不会损坏任何组件或破坏隔离等的电压差。

在您的第一张图片中,正确的源确实是浮动的,如果我将一根线从我的地线或电路中的任何点(左侧的接地源)连接到它,那么就没有电流流过只有我刚刚建立的连接,所以没有电流可以流动。

在第二张图片中,左侧的源和右侧的放大器之间有 2 个连接。这意味着这些电路彼此之间没有浮动。

我认为您的困惑来自声明Ungrounded = floating

“地球确实只是一个接地(参考)。想象电路 A 和 B 相对于彼此浮动,它们不能共享接地(或任何其他连接)。

如果电路 A 连接到“地”,则电路 B 不能以任何方式连接到“地”。如果电路 B 已连接,则它将不再相对于 A 浮动。

电路 A 和 B 都可以有一个接地,但它们不能共享它或共享任何其他连接。

我的称为电路 C 的电池或太阳能计算器相对于电路 A 和电路 B 是浮动的,因为它与 A 或 B 没有任何连接。

检查电路是否浮动的一个简单技巧是画一条(虚线)线来分隔两个电路。虚线不能穿过任何电线!

像这样:

在此处输入图像描述

请注意,接地符号可以在多个地方使用,然后它实际上也是一个连接,尽管没有可见的电线。

我无法在您的第二张图片中画一条虚线来分隔源和放大器。因此,它们不会相对于彼此浮动。

编辑

关于这个电路的困惑:

在此处输入图像描述

真的,这不是那么令人困惑!

这只是一个电路,因此它可以相对于地浮动,但不是必须的。这真的没有什么区别,因为地面只是一个参考点2 9V 电池之间的接地是一个好点。

不需要任何其他接地符号,除非您希望它们直接连接到同一接地(电池之间)。

如果您在 V1 的 - 端子上添加一个接地,则会将其短路到接地并中断电路的工作

所以不,不应该在模拟器和现实世界中都没有添加地面!

但是这个电路不能很好地工作,因为晶体管的基极电流没有路径您必须使用电阻器设置共模电压,该电阻器也将提供该基极电流。

要解决这个问题,请执行以下操作:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

直流电压源 V2 必须是放大器可以处理的共模范围内的电压。您也可以将 V2 设为零并将其删除。

该解决方案保留了信号的差分特性。您也可以在一侧接地(或施加直流电压)(请参阅 Trevor 的回答),这可行,但信号不再是差分的。

电流循环流动。当一个系统相对于另一个系统浮动时,这意味着循环未处于通信状态(未连接)。

考虑一辆纽约地铁车厢。大环路是从变电站到第三轨,再到汽车推进系统,再到运行轨道,再回到变电站。没有办法将车轮与汽车底盘绝缘,因此底盘是大回路的一部分。有时,由于雪、冰、生锈等原因,汽车会失去与运行轨道的接触。如果汽车之间有任何接地跳线,则推进电流会尝试通过该接地跳线返回到接触良好的汽车。

还有一个控制系统,可以让司机控制每辆车的推进系统,检测被锁住的门、公告、售票员的对讲机等。 你真的不希望推进电流通过控制线返回因此,该系统与推进电流隔离或“浮动”。


在您的情况下,另一个系统并没有与您的系统隔离,因为它与 Q3 和 Q4 捆绑在一起。这将把另一个系统拉到你系统的潜力。反之亦然,这都是观点问题。

理想情况下,你不想在那里接地。如果有的话,您想将您的 vsin 拆分为两个单独的加法输入,并在中间放置一个接地。如果你在它的任何一侧放置一个接地,你最终会得到一个不能以最佳方式工作的放大器。这是因为您将输入的一侧固定到单个电压。大多数运算放大器在差分输入下工作得更好(一个信号上升,另一个信号下降)。将 vsin 分成两部分,中间有一个接地点,这是模拟这种情况的正确方法。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

如果您没有设置参考地,spice 会遇到麻烦的原因是因为它将您的运算放大器视为简化的框图,并且没有理解运算放大器的内部结构。通过运算放大器,您实际上已接地,但 spice 永远不会知道,因为它使用的是简化模型。

在现实世界中,您不需要双/分裂正弦波,因为接地只是测量电压的参考。输入到 BJT 运算放大器的单个正弦波可能没问题,而运算放大器之外没有任何类型的参考。如果它是 MOSFET 运算放大器,我肯定会建议在输入和接地之间放置泄放电阻器,以防止任何浮动信号在运算放大器输入上产生过高的电压。即使在 BJT 运算放大器上,我也不反对使用泄放电阻器来进一步防止意外或灾难性的发生。

回答编辑 2
虽然这可能有效。他们可能仍然会为您提供电压表或 DAQ 中发生的情况的简化图。应该有一些安全电路,以防止不共享接地的设备之间出现极端的电位差。这可能是 DAQ 或电压表上的高阻泄放电阻器或齐纳二极管的形式。如果没有某种电路保护,ESD 很有可能会损坏设备。

这里要记住的另一件事是,即使这些设备没有从外部连接到同一个地,它们仍然在这两根电线之间间接地连接到彼此的地。根据晶体管技术,这在实际设备中可能足以防止任何类型的浮动电压问题。