Unterschied zwischen - (Minuszeichen) und Gehäusemasse in Schaltplänen

Operationsverstärker gibt es in zwei Formen. Einzelschiene/Versorgung und Doppelschiene/Versorgung.

Ihr Operationsverstärker, der NE5532, akzeptiert +15 V bis -15 V und kann in einem Einzel- oder Doppelversorgungsmodus verwendet werden:

Single-Rail sind typischerweise eine positive Spannung-zu-Masse-Referenz, während Dual-Rail-Operationsverstärker typischerweise positiv zu negativ sind.

Single Rail sind häufiger in neueren, DC-basierten Designs, während Dual Rail ältere oder AC-Designs sind.

Typisches Audio ist ein AC-Signal, das über und unter der Massereferenz schwingt. Single-Rail-Designs können nicht unter ihre niedrige Seitenreferenz schwingen. Bestenfalls können Sie einen DC-Offset und eine virtuelle Masse hinzufügen.

In Ihrem Fall handelt es sich eindeutig um einen Dual-Rail-Operationsverstärker, wobei VCC die negative Spannungsschiene des Netzteils bedeutet.

Es wird oft von einem Dual-Rail-Transformator angepasst:

Dieser verwendet einen Mittelabgriff zwischen den beiden Schienen als Massebezug.

Weitere Informationen finden Sie unter http://www.talkingelectronics.com/projects/OP-AMP/OP-AMP-1.html .

Vcc- ist nur für den Operationsverstärker und wird als negative Versorgungsspannung betrachtet. Operationsverstärker haben normalerweise eine doppelte Stromversorgung wie +/- 5 V, +/- 10 V, sodass ihre Ausgabe zwischen diesen Spannungen variieren kann. Der Grund dafür ist, dass die Operationsverstärker bei einer Sinuswelle von 2 Vss in beiden Polaritäten des Eingangssignals arbeiten sollten. Ohne negative Spannungsreferenz würde der negative Teil des Eingangssignals auf Massepegel abgeschnitten werden.

Bei einer invertierenden Verstärkerschaltung erwarten wir beispielsweise Folgendes:

Aber ohne die Vcc- würden wir nur bekommen:

Wenn Sie es jetzt mit negativen Eingängen zu tun haben, können Operationsverstärker auch mit Single-Supply betrieben werden, in diesem Fall wäre Vcc- GND.

Das Minuszeichen innerhalb eines Kreises ist eine dedizierte negative Spannung für die Operationsverstärker, normalerweise -3 V bis -18 V, oft mit (V) gekennzeichnet. Normalerweise ist es das Gegenteil des positiven Versorgungsstifts (Vcc).

Die Signalmasse (normalerweise 3 horizontale Balken) ist die wahre Masse für die Schaltung. Es kann an einer Schraube irgendwo auf der Platine mit der Erdung verbunden sein. Wenn die Platine eine Mischung aus analogen und digitalen Schaltungen hätte, ist der ADC-Chip (Analog Digital Converter) dort, wo die analoge Masse auf die digitale Masse trifft, da hier die analogen Messwerte am genauesten wären.

Wenn der Operationsverstärker an seiner (-Vee) -Versorgung eine gemeinsame Masse von null Volt hatte (einige tun dies), wird er mit der nächstgelegenen Signalmassespur verbunden. Das Vorhandensein polarisierter Kondensatoren sowohl auf der positiven als auch auf der negativen Versorgungsschiene ist ein gutes Zeichen dafür, dass es sich um eine bipolare Stromversorgung handelt, und die Signalerde ist ihr gemeinsamer zentraler Bezugspunkt.

Verwenden Sie im Zweifelsfall immer ein Voltmeter, um zu überprüfen, ob die (-V)-Pins negativ oder gemeinsam geerdet sind. Für Logikschaltungen könnte die -Vee-Spannung null bis -1,5 V betragen, für Audiomischpulte könnte der Operationsverstärker (normalerweise ein SSM2142 6000-Ohm-Leitungstreiber) Versorgungsschienen von +/- 18 VDC haben. Der Dynamikumfang heutiger Mischpulte liegt bei ca. 120db.

Die meisten batteriebetriebenen Geräte wie Mobiltelefone verwenden "single ended" Operationsverstärker, bei denen der Vee-Pin mit gemeinsamer Masse verbunden ist und der Vcc-Pin eine Spannung von +3,3 bis +5 VDC hat. Es ist für den häufigeren täglichen Gebrauch mit einem Dynamikbereich von 60 dB geeignet, immer noch viel besser als alte Schallplatten oder Kassetten.

Die 2 Kategorien von Operationsverstärkern in Bezug auf Single-Ended- vs. Dual +/- Netzteile sind normalerweise NICHT austauschbar . Das teure OP220EZ akzeptiert beide Arten von Netzteilen (sogar unsymmetrisch), hat jedoch Ausgangsbereichs- und Lastgrenzen. Einige wie der SE5539 benötigen einen Gnd-Pin sowie einen -V-Pin.

Der Trend zu niedrigeren Spannungen mit einer einzigen positiven Versorgung ist eine Frage der Leistung im Vergleich zu Kosten und Platz sowie weniger Stromverbrauch. Digitale ICs sind winzig geworden und arbeiten hauptsächlich mit einer einzigen Versorgung von +1,9 V bis +3,3 V. ICs für Audio und HF folgen demselben Trend, aber die Symbole für Versorgung und Signalmasse und Erdung haben sich seit vielen Jahrzehnten nicht geändert.

Diese und andere Symbole werden durch das IEEE-Komitee und die NEC-Standards kontrolliert.

Überprüfen Sie im Zweifelsfall Ihr Diagramm auf dieses Design. Wenn es eine bipolare Stromversorgung anzeigt, dann hat Ihr Vcc-Pin eine negative Spannung, die der des Vcc+-Pins entgegengesetzt ist. Wenn es sich um eine Single-Ended-Stromversorgung handelt, wird der Vcc-Anschluss mit Signalerde verbunden, wobei ein für diesen Zweck entwickelter IC verwendet wird.

Sie haben tatsächlich ein separates GND-Netz und ein Gehäusenetz. Der Boden ist die umgekehrte Pyramide, wie Sie wahrscheinlich wissen.

Normalerweise funktioniert das so, dass das Chassis das Metallgehäuse ist, wie der Name schon sagt. Dieser kann direkt mit der externen Erdung vom Netzteil und/oder Netz-PE verbunden sein oder nicht. Die Masse hingegen ist normalerweise Ihr Null-Volt-Punkt für jede DC/DC- oder AC/DC-Versorgung, die Sie an Bord haben. Dies geht normalerweise "überall", ist aber nicht direkt mit der Gehäusemasse verbunden. Normalerweise haben Sie mindestens eine Gleichtaktdrossel zwischen der externen (DC) Versorgung und der internen Schaltung, und GND wäre "innen".

Normalerweise schließen Sie keine Schaltkreise an das Chassis an, da diese nicht fest mit der eigentlichen GND des Schaltkreises gekoppelt sind, sodass Sie Stromschleifen haben, die Rauschen und Instabilität verursachen. Das Chassis ist normalerweise mit allen Filtern verbunden, die Sie möglicherweise an E / A haben, die "aus der Box" gehen, um ein- und ausgehendes leitungsgebundenes Rauschen zum Metallgehäuse kurzzuschließen.

Es gibt auch einige Meinungsverschiedenheiten darüber, ob Sie das Chassis tatsächlich fest mit dem Schaltkreis-GND koppeln sollten. Dies wirkt sich hauptsächlich auf die EMI-Abschirmung aus und je nach Ihrer Referenz kann dies Ihnen schaden oder helfen. Wenn Sie ein integriertes AC/DC-Netzteil verwenden, ist es natürlich isoliert, und die Masse des Schaltkreises sollte nichts mit dem PE des Netzes zu tun haben, das normalerweise zum Gehäuse führt.

Um die Sache noch mehr zu verwirren, haben Sie bei isolierten E / A (z. B. Ethernet) ein separates "Chassis", das aus der Abschirmung des Ethernet-Anschlusses besteht und tatsächlich vom Gerätegehäuse isoliert werden muss.

Tl; dr Meiner Meinung nach ist es schlecht, Chassis und GND im selben Stromkreis zu haben.