为什么电路要接地?


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为什么晶体管电路要接地?据我了解,地是无限的电子供应,因此它相当于电池的负极。但是在此页面中既有一个负极端子,电路也接地了。如果我正确理解,要使电路完整,我们需要一个正极端子,一些电路元件和一个负极端子。如果接地等效于负极端子,为什么在上图所示的电路中需要接地?(顺便说一句,我所指的书中的所有电路在晶体管启动之前都没有接地。您可能会说,这增加了混乱)


当您处理由多种电源供电并共享数据信号的许多不同电路时,相对接地的概念变得很有趣。几年前,我们建立了一个互动展览(展示了碳捕获和储存),其中包含了数十个不同直流电压的PSU,以及一个驱动某些信号和数据卡的National Instruments机箱。仅当每个电路上的每个“接地”都绑在NI DAQ机箱接地上时,展览才起作用。(大多数DC适配器的电源插头上都有一个塑料接地针:他们甚至对“真实的”都不感兴趣
Peter Reid

Answers:


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术语“地面”可以表示不同的含义。在本地查看电路时,接地只是有人选择用来呼叫0V的一个网,因此所有其他电压都应理解为相对于它。电压毕竟是一个相对的概念。这里是20V绝对没有这样的事情,只有20V 这里存在。“地”是那里常见的一种便捷的简短形式,因此您不必一直说下去。

通常选择这样的地作为负电源电压。这使得其他电压为正,这使事情在精神上更加容易。通常,您尝试选择接地作为电路信号中的点,并且各个子节将参考类似内容。通常有一个明显的选择。有时您只需要选择一个即可。

另一个“地面”是指真实的地球电势,或至少是一般环境的电势。当电源和信号来自您的小电路或来自您的小电路时,这一点很重要。为了获得强大的动力和安全,您必须假定可能将用户绑在地面上,并且必须确保没有潜在的地面接地危险,以免打伤他人。地面对无线电系统也很重要,因为某些类型的天线实际上将地球用作整个天线系统的一部分。


将电子从质子推至无限距离将需要有限的能量。这样,可以将“绝对零伏”定义为质子的能量,该质子与电子无限远,并定义相对于电子的其他电压。我认为一个更有用的类比可能是海拔。可以根据距地球中心的距离来定义海拔高度,并且理论上可以通过从头部的脚高减去脚的高度来测量一个人的身高,但这更实际了……
supercat 2012年

...直接测量他们的头和脚之间的距离。在电压的情况下,任何绝对电压测量的不确定性水平将远远超过任何相关的相对电压。绝对度量从概念上讲是存在的,但实际上并不有用。
supercat 2012年

此处以电压表为例,采用了两条引线之间的差。这样,在仪表屏幕上读取的电压就是对于另一根导线的电位差。通常,您使用的一根引线将成为电路中定义为接地的点
sherrellbc 2014年

还要注意,从数学角度来看,电压不过是将单位电荷(1 C)从一个点移动到另一个点所需的能量。在其他的时刻作为您的兴趣点和前点往往是地面。电压以焦耳/库仑(J / C)为单位测量。从维基voltage [is] work done per unit charge against a static electric field to move the charge between two points.
sherrellbc

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从电路的角度来看,接地是相对的-只是电线(走线,网络,节点等)的名称,可以参考其他方式来测量或驱动其他事物。因此,它在很大程度上是任意的-例如,在(或至少有)机动车中,正极电池端子而非负极连接到底盘接地。在您引入晶体管的同一时间点,在书中添加接地符号可能是样式的同时改变,也可能是复杂性在增加的时候普遍增加了图表的复杂度,从而使组织原则更加合理。例如“接地节点”的想法更有价值。

在通信电路(尤其是无线电设备)中,“地面”可能具有某种字面意义,或者至少暗示着与地面的连接(潜在地,导电桩被驱动到了深处,如果周围的土壤不够充分,则可能经过化学处理)导电)。但这可能不适用于手持对讲机,而且对于飞机无线电装置肯定不是正确的-实际上,在飞行过程中,飞机“地面”的潜力可能与地面“地面”的潜力完全不同。

但是,尽管在电路中我们认为“地”是纯粹相对的,但在化学和物理学中却有一个中性电荷的概念,它实际上是绝对的。中性电荷是质子和电子数量相等的原子或分子,或净值相同的较大单位物质中的电荷。一个物体的绝对电荷决定了它在磁场中移动时会遇到的右手方向的力,而相对于附近另一个电荷的电荷将决定两者之间建立的电场(以及合力)。

因为我们还可以在电路的两点之间产生电场,所以很容易将“地”视为具有中性电荷,但是最终没有什么可以说是事实。的确,相对于大气层,地球具有负电荷,尽管我没有找到关于地球绝对电荷,有意义的大气层或两者合计的正确答案。大概我们稍微受到太阳磁场的影响,因此,如果地球具有足够的净电荷,则会引起一些轨道扰动,但是太阳磁的问题非常复杂-包括称为太阳黑子的场环,其自身具有更多的磁场。对无线电通讯和地球上的长电线有明显的影响...


这样就意味着地面并没有如我在我的问题已经提到的意思是负极端子。它有点像0级,用于测量电位差。如果我测量电池的接地端与正极端子之间的电位差,那么接地端相当于负极端子。如果我对负极端子做同样的事情,那么接地现在就相当于正极端子。我的概念正确吗?
Green Noob 2012年

即使这样,我也没有意识到在电路图中提到接地的重要性。你能澄清一下吗?
Green Noob 2012年

地面的真正意义通常并非来自被称为“地面”的东西,而是来自您与地面相连的东西。如果将其连接到电池负极,则可以测量正极与地面之间的正电压;如果将接地线连接到电池正极,则可以测量接地线和负极端子之间的负电压。通常,在电路中选择接地点的选择纯粹是出于组织或偏好的考虑,尽管在某些特殊情况下,物理学使一种情况比另一种情况更有利。
克里斯·斯特拉顿

此外,如果您有隔离的电路(电池供电,不接触任何导电的东西),则在其图表上放置单个接地符号绝对没有电气意义。但是,如果放置两个符号,则表示它们是通过某些物理导线(也许是机柜本身)连接的,该导线未在图中显示。更高级的电路将为未绘制的导线发明其他符号-通常是供电电压,偶尔还会出现命名的信号,这些信号会再次出现在电路的各个位置,与绘制的导线连接会很麻烦。
克里斯·斯特拉顿

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@Kortuk-是的,但这仅是有意义的,因为电源已经确定了“接地”的概念,当您决定使用该电源时会继承该接地。使用不同的电源将有不同的想法。对于电池或公用的隔离2线外部电源,没有可以继承的外部接地连接。
克里斯·斯特拉顿

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克里斯提供了一个更复杂的答案,所以我将给出一个简单的答案。

这种混淆是一个男子汉的问题,英语在不同的概念上使用相同的名称。用德语说,这个陌生的新领域被称为大众,与真实领域有些不同。

基本上,质量只是电路中的一个方便节点。从理论上讲,它绝对可以是电路中的任何节点(更多有关Chris的答案),但实际上,这只是显示与电池负极端子连接的一种简单方法。例如看一下这个电路。在这里,我将电池负极连接到了一个二极管阴极上。也就是说相同电路,其中阴极被明确地连接到电池的负端子。

通常伴随着质量的另一件事是一个端子电压源。看一下这个电路。与其他两个相同,但是在这里我们根本看不到电池。使用这种方法的优势在于,您现在正在接触真正的电子产品,并且可以预期会有更复杂的电路。它们很快就会变得非常复杂且难以读取,因此使用一个端子电压源和“接地”符号来表示该组件已连接至电池。例如,在电路中,电压源的外观以及晶体管的发射极与负极端子的连接与电路本身完全无关。


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通常,您有单独的接地连接,用于通过地面将外壳和设备的屏蔽层连接起来。这允许保护电路并保护用户免受热线与外壳的短路并危及用户的安全。
Kortuk 2012年


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广义上的接地和接地是相同的概念。它们是与相对电压相关的概念。当我们采取0伏特(零电势)的电压时,这称为接地。例如,假设5V,则表示负极板为在0V时为正,在5V时为正。这是wrt接地。当我们不将wrt接地时,这意味着正值为2.5V,负值为-2.5V,这又使其变为2.5-(-2.5)= 5V 。因此,接地只不过是我们在0V电压下获得的参考电压。

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