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[导读]VCC/VDD:均泛指电路的正电源,区别主要在于历史习惯(VCC多见于双极型电路,VDD多见于MOS电路),现代电路中可能混用(例如部分CMOS芯片也标注VCC)。VEE/VSS:均泛指电路的负电源或接地端(VEE多见于双极型电路的负电源,VSS多见于MOS电路的接地)。

一、核心命名来源:器件类型与电路技术

早期半导体电路主要分为两类:双极型晶体管(BJT)电路和场效应晶体管(FET/MOS)电路,两类电路的供电电压符号因工作原理不同而区分命名。

1. 双极型晶体管(BJT)电路:VCC、VEE

双极型晶体管(如三极管)通过电流驱动工作,电路中存在“集电极(Collector)” “发射极(Emitter)”等电极。

VCC:

全称“Voltage at Collector Circuit”,指集电极电路的供电电压,通常为双极型电路的正电源(例如TTL芯片的+5V供电)。

例:早期的TTL逻辑芯片(如74系列)、运算放大器(如μA741)的正电源引脚标注为VCC。

狭义:直接连接到集成或分解电路内部三极管的集电极(C极)的电源。

通常:表示电源正,但具体极性需视器件材料和电路设计而定。

VEE:

全称“Voltage at Emitter Circuit”,指发射极电路的供电电压,通常为双极型电路的负电源或接地端(在双电源电路中为负电压,单电源电路中可能接地)。

例:双电源运算放大器中,负电源引脚标注为VEE(如±15V供电的运放,VEE接-15V)。

狭义:连接到集成或分解电路内部三极管的发射极(E极)的电源。

通常:表示电源负或地,但具体极性需视器件材料和电路设计而定。

2. 场效应晶体管(FET/MOS)电路:VDD、VSS

场效应晶体管(如MOS管)通过电压驱动工作,电路中存在“漏极(Drain)” “源极(Source)”等电极。

VDD:

全称“Voltage at Drain Circuit”,指漏极电路的供电电压,通常为场效应型电路的正电源(例如CMOS芯片的供电)。

例:CMOS逻辑芯片(如4000系列)、MOS型微控制器(如早期的8051)的正电源引脚标注为VDD。

狭义:连接到集成或分解电路内部场效应管的漏极(D极)的电源。

通常:表示电源正,但在P沟E/DMOS工艺中,可能接电源的负。

VSS:

全称“Voltage at Source Circuit”,指源极电路的供电电压,通常为场效应型电路的地或负电源(类似VEE的作用)。

例:CMOS芯片的接地引脚标注为VSS,在单电源电路中接0V,双电源电路中可能接负电压。

狭义:连接到集成或分解电路内部场效应管的源极(S极)的电源。

通常:表示电源负或地,但在P沟E/DMOS工艺中,可能接正电源。

二、扩展含义:功能与极性的细分

随着电路技术的发展,这些符号的含义逐渐泛化,不再严格局限于器件类型,更多用于区分电源的极性、功能或电压等级。

VCC/VDD:均泛指电路的正电源,区别主要在于历史习惯(VCC多见于双极型电路,VDD多见于MOS电路),现代电路中可能混用(例如部分CMOS芯片也标注VCC)。

VEE/VSS:均泛指电路的负电源或接地端(VEE多见于双极型电路的负电源,VSS多见于MOS电路的接地)。

三、其他常见供电符号:功能细分

除了上述四个符号,电路中还有一些衍生符号,用于更精确地描述供电功能:

VCC_3V3/VDD_5V:在多电源电路中,通过后缀标注电压值,例如VCC_3V3表示3.3V正电源,VDD_5V表示5V正电源。

VREF:参考电压(Reference Voltage),指电路中的基准电压源(如ADC/DAC的参考电压),非主供电。

VBAT:电池供电电压(Battery Voltage),常见于便携设备中,标识电池接入的电源引脚。

VPP:编程电压(Programming Voltage),用于芯片编程或烧录的高压电源(如单片机的编程引脚)。

四、总结:符号差异的核心原因

Vcc和Vdd是器件的电源端。

Vcc是双极器件的正,Vdd多半是单级器件的正。下标可以理解为NPN晶体管的集电极C,和场效应管的漏极D。同样你可在电路图中看见Vee和Vss,含义一样。因为主流芯片结构是硅NPN,所以Vcc通常是正。如果用PNP结构,Vcc就为负了。建议选用芯片时一定要看清电气参数。

Vcc来源于集电极电源电压,CollectorVoltage,一般用于双极型晶体管。PNP管时为负电源电压,有时也标成-Vcc;NPN管时为正电压。

Vdd来源于漏极电源电压,DrainVoltage,用于MOS晶体管电路,一般指正电源。因为很少单独用PMOS晶体管,所以在CMOS电路中Vdd经常接在PMOS管的源极上。

Vss源极电源电压,在CMOS电路中指负电源,在单电源时指零伏或接地。

Vee发射极电源电压,EmitterVoltage,一般用于ECL电路的负电源电压。

Vbb基极电源电压,用于双极晶体管的共基电路。

对比说明:

(1)一般来说VCC=模拟电源,VDD=数字电源,VSS=数字地,VEE=负电源。

(2)有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚,说明这种器件自身带有电压转换功能。

(3)对于数字电路来说,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd),VSS是接地点。

(4)在场效应管(或COMS器件)中,VDD为漏极,VSS为源极,VDD和VSS指的是元件引脚,而不表示供电电压。

不同地线一览:

无论是在模拟电路中还是在数字电路中都存在着各种各样的“地”,为便于大家了解和掌握,现将其总结出来,供大家参考。

01、信号地

信号“地”又称参考“地”,就是零电位的参考点,也是构成电路信号回路的公共段,图形符号“⊥”。

直流地:直流电路“地”,零电位参考点。

交流地:交流电的零线,应与地线区别开。

功率地:大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。

模拟地:放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。

数字地:也叫逻辑地,是数字电路的零电位参考点。

“热地”:开关电源无需使用变压器,其开关电路的“地”和市电电网有关,即所谓的“热地”,它是带电的。

“冷地”:由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;且其反馈电路常用光电耦合,既能传送反馈信号,又能将双方的"地"隔离;所以输出端的地称之为“冷地”,不带电。

02、保护地

保护"地"是为了保护人员安全而设置的一种接线方式。保护“地”线一端接用电器,另一端与大地作可靠连接。

03、音响中的地

(1)屏蔽线接地:音响系统为防止干扰,其金属机壳用导线与信号“地”相接,这叫屏蔽接地。

(2)音频专用“地”:专业音响为了防止干扰,除了屏蔽“地”之外,还需与音频专用“地”相连。此接地装置应专门埋设,并且应与隔离变压器、屏蔽式稳压电源的相应接地端相连后作为音控室中的专用音频接地点。

04、不同地线处理方法

(1)数字地和模拟地应分开。在高要求电路中,数字地与模拟地必需分开。即使是对于A/D、D/A转换器同一芯片上两种“地”最好也要分开,仅在系统一点上把两种“地”连接起来。

(2)浮地与接地。系统浮地,是将系统电路的各部分的地线浮置起来,不与大地相连。这种接法,有一定抗干扰能力。但系统与地的绝缘电阻不能小于50MΩ,一旦绝缘性能下降,就会带来干扰。通常采用系统浮地,机壳接地,可使抗干扰能力增强,安全可靠。

(3)一点接地。在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。通常频率小于1MHz的电路,采用一点接地。

(4)多点接地。在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路,采用多点接地。

在电路板设计中,我们常常会遇到各种标号,其中与电源相关的标号尤为重要。接下来,我们将深入探讨VCC、VDD、VEE和VSS这四个常见电源标号的含义与用法。

DCpower通常指的是带有实际电压的电源,而其他标号,如VDD、VCC、VSS、VEE等,则主要用于电路板设计中的标识。接下来,我们将详细探讨这些标号的含义与用法。

VDD代表电源电压,主要应用于单极器件和4000系列数字电路中,同时也表示场效应管的漏极电压。VCC同样表示电源电压,但更多用于双极器件和74系列数字电路中,此外,它还有声控载波(VoiceControlledCarrier)的含义。VSS则通常指地或电源负极,在电路中起到公共连接的作用。VEE标号代表负电压供电,同时也指场效应管的源极(S)。另外,VPP表示编程/擦除电压。

值得注意的是,VCC中的“C”代表circuit,即电路,意味着这是接入电路的电压;而VDD中的“D”代表device,表示这是器件内部的工作电压。VSS中的“S”代表series,暗示这是电路公共接地端电压。

在理解这些标号时,我们还需要考虑不同的晶体管类型。例如,Vcc和Vdd分别用于双极器件和单级器件的电源端,且其下标可以理解为NPN晶体管的集电极C和PMOS或NMOS场效应管的漏极D。同样地,Vee和Vss在电路图中也表示相似的含义。此外,我们还需要根据具体的芯片结构来选择合适的电气参数,以确保电路的正常工作。

某些集成电路同时具备VDD和VCC引脚,这表明该器件具备电压转换功能。

在数字电路中,VCC代表电路的供电电压,而VDD则指芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd)。此外,VSS用作接地点。

对于场效应管(或COMS器件),VDD对应漏极,VSS对应源极。这两者在这些元件中作为引脚存在,并不直接表示供电电压。

进一步详解:

某些集成电路同时拥有VCC和VDD引脚,这表示该器件内部具备电压转换能力。在“场效应”即COMS元件中,VDD象征着CMOS的漏极引脚,而VSS则代表源极引脚。需注意的是,这些引脚符号并不等同于供电电压的标识。此外,在控制系统中,地线的处理至关重要,它涉及到数字地、模拟地、信号地等多个方面。接地策略的选择应根据具体的电路频率和干扰情况来定,以确保系统的稳定性和可靠性。

(2)交流地与信号地必须分开。

由于电源地线两点间可能存在数毫伏至数伏的电压,这对低电平信号电路而言构成严重干扰,因此必须采取措施进行隔离。

(3)浮地与接地方式的比较。

全机浮空即将系统各部分与大地隔离,这种做法虽然简单,但要求整个系统与大地的绝缘电阻不低于50兆欧姆。它具有一定的抗干扰能力,但绝缘下降时会带来干扰问题。另一种方法是机壳接地,其余部分浮空,这种方式抗干扰能力强且安全可靠,但实现起来较为复杂。

(4)模拟地的处理至关重要。

为了提高抗共模干扰能力,模拟信号可采用屏蔽浮技术。对于具体的模拟量信号接地,必须严格按照操作手册的要求进行设计。

(5)屏蔽地的接法根据屏蔽目的而异。

电场屏蔽主要用于解决分布电容问题,一般接地;电磁场屏蔽则用于避免雷达、电台等高频电磁场辐射干扰。磁场屏蔽则用于防止磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应。屏蔽材料应选择低阻金属以实现高导流性能,一般接大地。

此外,在接地设计时还需注意信号电路的接地方式。当信号电路采用一点接地时,低频电缆的屏蔽层也应一点接地以避免产生噪声电流。同时,电气系统的接地应按需求分类并独立设置接地子系统以确保总接地的有效性。

有人说,模拟地与数字地最终会合为一,那为何还要区分它们呢?这主要是因为,尽管这两者最终相通,但在长距离传输时,情况就会变得复杂。同一导线在不同点的电压可能存在差异,特别是在大电流通过时。导线本身的电阻会导致电流流过时产生压降,同时,导线还具有分布电感,在交流信号环境下,这种电感的影响会显著表现出来。

因此,为了确保电子系统的稳定性,我们需要将数字地与模拟地分开。数字信号的高频噪声较大,如果模拟地与数字地混合,这些噪声可能会传到模拟部分,造成干扰。通过分开接地,高频噪声可以在电源处通过滤波进行隔离。然而,如果两个地混合,滤波将变得困难。

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