如标题中所述,我很好奇和困惑在什么情况下应该使用负电压?这是否意味着在负电压电源中电流从接地点流向电源的负极端子?
什么情况下应该使用负电压?
这取决于应用程序。我将举两个例子,第一个是从本地交换机到客户端设备的有线电话线,第二个是使用放大器进行交流放大。
但在此之前,我假设您对负电压的整个概念感到满意。简而言之,它是电池正极端子上的系统参考点(零)。
电话线:主要原因在于电化学理论。通常在电话中使用铜线,并且这些线埋在地下。电话线周围地下的矿物质比铜更具反应性(参见金属活性系列),并且在存在湿气的情况下,铜(作为阳极)与地面(作为阴极的杂质)的电解反应腐蚀。与阳极(接地)相比,电位更高。现在,如果铜线保持在较低的电位(相对于地),则不会发生这种反应。因此,这证明了我们首次应用负电压的合理性。有关这方面的更多信息,请参阅此。
现在,我们来看看我们更原生(电子领域)的负电压应用。推挽放大器。看这里的简单示意图. 现在,在推挽放大器中,通常在任何给定时间只有两个晶体管中的一个是导通的。连接到正循环的那个推动了交流电的正循环(放大了正循环)。现在,在循环的下一部分中,随着交流极性反转,该放大器将无法工作,因为它没有针对该操作进行偏置。这些晶体管被偏置以使其直流工作点接近零(因为符号相反的对称电源)。因此,在负周期期间,只有具有负电源偏置的晶体管起作用并将电压拉低(从而放大负周期)。这样做是为了放大大的交流信号,因为如果我们要在其直流负载线曲线中间的某个点处偏置单个晶体管,
同样,在许多运算放大器中,我们需要正电压和负电压来进行忠实的放大和操作。几乎所有应用中都需要负电压,在这些应用中,输入电压将在负范围以下有显着偏移,并且我们需要放大。音频放大器通常不会出现这种情况,因为音频信号(基带)通常保持在 0 DC 电平以上。
因此,负电压的应用通常是特定于应用的,而其他时候则是为了适当地偏置电路的有源元件。
希望它有所帮助。
是的,当您有一个负电源电流从电源地流向(负)电源输出引脚时。(但电子不同意,它们从负输出流到地。)
在 PNP 锗晶体管时代,负电源是常态。后来占主导地位的晶体管是 NPN 硅版本,正电源是常态。阀门电路大多也有正电源。原因是在所有这些情况下,使用晶体管或阀门的主要方式是共发射极/阴极方式。
现在我很少看到负电源,但双电源(正负)更为常见,因为
- 需要围绕固定参考点(地)双向摆动的运算放大器电路
- 使用双电源的功率驱动电路(例如音频放大器)以避免在输出端需要(大)耦合电容器
同时使用正电源和负电源产生的总潜在电压是其中任何一个电压的两倍。例如,使用 +12V 和 -12V 允许 24V 的差分。尽管如此,其他电路仍会将信号分成正值和负值来传输它们,在接收器处比较结果以消除错误。这称为差分信号,是 RS-422 和 RS-485 等多种通信标准的工作方式。这也是 XLR 麦克风电缆传输平衡声音信号的方式。许多放大器芯片可以从相反的电源(正极和负极)供电,也可以剪裁到接地正极或负极接地。
当您将负电源与公共线路(例如电路接地)进行比较时,它表示电流方向的反转。我相信您非常熟悉的一个例子是房屋中使用的交流电源。该电源使用交流电 (AC)。每半个周期,电流完全切换方向。在这个交叉点,测得的电压将为 0V AC。半个周期,输出电压为正,半个周期为负。完整的波形实际上是正弦波,因此查看正弦波可以很好地了解其工作原理: