关于浮动含义的困惑


11

在这里,他们将浮动定义为:

在此处输入图片说明

他们提到Ungrounded = Floating。

但是在另一个论坛上有人写道:

如果信号与设备的接地不同,则认为该信号处于浮动状态。地球与它无关。地球只是另一个地面。

我对浮动的含义有些困惑。源在以下系统中浮动吗:

在此处输入图片说明

如果它不是浮动的,那么您能举一个源接地是浮动的系统的例子吗?

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,则模拟电路会很好地放大该信号。但是,如果我不使用地面,则模拟会损坏。

实际上,我们真的需要那时的基础还是仅在SPICE仿真中需要?因为如果添加一个地线,它在图中将不再浮动。这真是令人困惑。

在此处输入图片说明

编辑2:

更加混乱。

我经常遇到差分放大器的这种电路拓扑:

在此处输入图片说明

请注意,在输入差异信号上方,即源和差异。放大器再次共享同一地。

但是,当我查看电压表或差分输入端子时。端数据采集板,没有多余的接地。有-Vin和+ Vin的输入,但没有GND。

现在想象一下,我有一个设备具有一个称为AGND1的模拟地,并且该设备具有两个差分输出,相对于其自己的AGND1分别为2V和-2V。现在,如果我将其差分输出连接到电压表或差分。端的DAQ板有自己的接地称为AGND2,我们面临着AGND1和AGND2没有连接的情况。但是这些系统仍然可以按以下方式工作:

在此处输入图片说明

如您在典型的电压表或diff中看到的那样。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,但实际上接地未连接。

这也很令人困惑,因为我不知道我缺乏知识的来源。


2
任何由电池供电的设备都具有浮地/信号。而且,例如,如果您希望将其连接到某个有线通信通道与另一台设备,则必须建立公共接地(只要收发器上没有电气隔离,例如光耦合)。
尤金(Eugene Sh)。

可以说我图中的Source是9V电池。如您所见,然后将电池端子之一(GND1)连接到AIGND。因此,电池端子之一直接连接到测量设备的AGND。您确定我们仍将其称为浮动吗?
user1245

应该注意的是,“浮动”是电气工程中的一种口语化术语,并且定义不明确。正如一些答案所指出的,您会听到它以不同的方式使用,含义略有不同。
kjgregory

@kjgregory在示例电路中查看我的问题。我问:“实际上,我们当时真的需要基础吗?还是仅在SPICE仿真中才需要?” 你怎么看?
user1245 '17

在SPICE中,您可能需要它来满足模拟器的要求。在实际系统中,它取决于很多事情。像浮动源是什么?您对设计有何关注?电路等的环境是什么?
kjgregory

Answers:


12

浮动是一个电压项,就像任何电压一样,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,两个地线都连接在一起,则源V1相对于放大器没有悬空。

但是,如果这是一个电池供电的小部件,而没有其他连接,则整个物件都相对于脚下的地面漂浮。

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

另一方面,以下原理图具有浮动源。

原理图

模拟该电路

顺便说一句:只是让您进一步感到困惑,还有浮动的其他含义。

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菜单连接到地面,但是无论下拉菜单是否存在,左端仍然被认为是浮动的。

原理图

模拟该电路


至于地面,我认为如果没有物理连接到地球,它就被认为是漂浮的(嗯,这就是Wiki的定义)。信号处于浮动状态时没有公共接地(不一定非浮动)。
尤金(Eugene Sh)。

2
@EugeneSh。我认为,通用参考会更合适。GRound只会使所有人感到困惑。
Trevor_G

@Trevor谢谢,您能在“第二”电路示例中告诉我,您说源V1处于浮动状态。如果该信号源是差分信号,该信号仍将浮动吗?您还能举一个电路示例,将非常高兴!
user1245

另请参阅我的编辑,在这里我将问题扩展到一个更令人困惑的案例。
user1245

在这种情况下,@ user134429的源是浮动的,但您对运算放大器也没有反馈,因此它只是一个非常糟糕的比较器。
Trevor_G

3

在我的定义中,如果我使用一根电线将其连接到我的地面或相对于我的地面的任何其他电压时没有电流流动,则该电路就是“浮动”的。

当我可以流过电流时,电路没有浮空。

好的,我可以施加100万伏特,电流将流过。我说的是施加电压差,该电压差不会损坏任何组件或破坏隔离等。

在您的第一张图中,正确的电源确实是浮动的,如果我从地面或电路中的任何一点(左侧的接地电源)将一根电线连接到它,那么将没有电流流过。只有我刚刚建立的连接,所以没有电流可以流过。

在第二张图片中,左侧的源与右侧的放大器之间有2条连接。这意味着这些电路不会相对浮动。

我认为您的困惑来自Ungrounded = float语句。

“地球确实只是一个接地(参考)。想象一下电路A和B相对浮动,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,则它不会相对于A浮置。

电路A和B都可以具有接地,但是它们不能共享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都处于浮动状态,因为它与A或B没有任何连接。

检查电路是否悬空的一个简单技巧是画一条(虚线)以分隔两个电路。虚线不能与任何电线交叉!

像这样:

在此处输入图片说明

请注意,接地符号可以在多个地方使用,尽管没有可见的电线,但实际上它也是一种连接。

我无法在第二张图片中画一条虚线来分隔信号源和放大器。因此,它们彼此之间并不浮动。

编辑

关于此电路的困惑:

在此处输入图片说明

真的,那不是那么令人困惑!

这只是一个电路,因此它可以相对于地面浮动,但不必这样做。地面只是一个参考点,确实没有区别。两节9V电池之间的接地是一个好方法。

除非您希望其他接地符号直接连接到同一接地(电池之间),否则不需要任何其他接地符号。

如果在V1的端子上增加了接地,则将其与地面短路并中断电路的工作

因此,不应该,不要在模拟器中也不要在现实世界中增加地面!

但是该电路将无法正常工作,因为晶体管基极电流没有路径。您必须使用电阻设置共模电压,该电阻还将提供该基极电流。

要解决此问题,请执行以下操作:

原理图

模拟该电路 –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性质。您也可以在一侧接地(或施加DC电压)(请参阅Trevor的答案),这种方法可以工作,但信号不再是差分信号。


2
我认为这是一个危险的定义。当您连接两个浮动设备时,电流有可能流过一个很高的电流(但仍是瞬时的)并立即燃烧东西
Eugene Sh。

1
当然可以,但是如何产生这种潜在差异?通常是电荷积累或电容耦合。如果电路真正正确地浮动,则在测量电荷平衡时将消除电压差(假设您使用的是阻抗有限的电压表)。
Bimpelrekkie

3
当用RS-232连接两个设备时,甚至碰到了接地线烧毁的问题。因此,还有其他一些连接(以关闭电流循环)。该路径可能包括电源电压或其他电源,然后您所描述的是可能的。在这种情况下,电路并不是真正浮动的!
Bimpelrekkie

1
我要说的是,收费不会相等。- 为什么不?您认为功率会太低吗?静电放电是电子设备的敌人。然而也许PCB走线不应该如此敏感……
Eugene Sh。

3
是的,静电荷是ESD,我们都知道这会对半导体产生什么影响。但不是PCB走线。是的,我认为静电放电的功率太低而无法燃烧PCB迹线。要烧掉带有静电的PCB走线,您需要一个非常大的设备来保持电荷。可能是电容器?但是,还有另一块板,也许有一条接地线,那是您的回路,所以不再有静电释放。
Bimpelrekkie

2

电流循环传播。当一个系统相对于另一个系统处于浮动状态时,这意味着循环不在通信中(未连接)。

考虑一个纽约地铁。最大的循环是从变电站到第三条轨道,再到轿厢推进系统,再到运行的轨道再回到变电站。无法将车轮与rhe汽车的底盘隔离,因此底盘是大循环的一部分。有时,汽车会由于下雪,结冰,生锈等原因而失去与运行轨道的接触。如果汽车之间有任何接地跳线,则推进电流将试图通过该接地跳线返回接触良好的汽车。

还有一个控制系统,让驾驶员可以控制每辆车的推进系统,检测开着的门,公告,指挥员的对讲机等。 您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,另一个系统不是与您的系统隔离的,因为它受Q3和Q4约束。这会将另一个系统拉到您系统的潜力附近。反之亦然,这全都是视角问题。


另请参阅我的编辑,在这里我将问题扩展到一个更令人困惑的案例。
user1245

2

从概念上讲,您不想在那儿打地。如果有的话,您想将vsin分为两个单独的加法输入,并在其中加一个底线。如果在其任一侧都放置地面,则最终会导致放大器无法最佳工作。这是因为您要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时效果更好(一个信号上升而另一个信号下降)。将vsin分成两部分,中间将地面接地是模拟此问题的正确方法。

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

如果没有将参考接地,spice就会麻烦,原因是它把您的运算放大器看作是简化的方框图,并且没有理解运算放大器的内部结构。通过运放,您实际上已接地,但香料永远不会知道,因为它使用的是简化模型。

在现实世界中,您不需要双正弦波或正弦波,因为接地只是测量电压的参考。将单个正弦波输入到BJT运算放大器中可能很好,而运算放大器外部没有任何参考。如果是MOSFET运算放大器,我肯定会建议在输入与地之间放置泄放电阻,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,我也不会反对使用泄放电阻来进一步防止意外或灾难性事件的发生。

回答编辑2
虽然这可能有效。他们可能仍在为您提供电压表或DAQ中发生的事情的简化图。应该有一些安全电路,以防止不共享接地的设备之间存在极大的电位差。这可能是DAQ或电压表上的高电阻泄放电阻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,即使设备没有从外部连接到同一地,它们仍然在那两条线之间间接连接到彼此的地。取决于晶体管技术,这在实际设备中足以防止任何类型的浮动电压问题。


请参阅我的EDIT 2。
user1245

0

停止使用地面一词,您将有一个更好的起点。将其作为通用参考点。蓝色仅根据协议是蓝色。电路也是如此;即地面只有通过协议才能地面。简而言之,漂浮就像薛定inger的猫。在测量之前,它既是正面的,也是负面的。但只有在测量它的时间。有时是正面的,有时是负面的,这是这个职位。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.