Путаница о значении плавающего

11

Здесь они определяют плавающий как:

введите описание изображения здесь

Они упоминают Ungolved = Floating.

Но на другом форуме кто-то написал:

Сигнал считается плавающим, если он не имеет одинакового заземления с вашим устройством. Земля не имеет к этому никакого отношения. Земля - ​​это просто еще одна земля.

Я немного смущен значением плавания. Источник находится в системе ниже ?:

введите описание изображения здесь

Если он не плавает, можете ли вы привести пример системы, в которой плавает исходная земля?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Плавающий источник подключен к дифференциальному усилителю. Если я добавлю заземление, на которое указывает красная стрелка, схема симуляции очень хорошо усилит этот сигнал. Но если я не использую землю, симуляция портится.

На самом ли деле нам действительно нужно основание в этой точке или это нужно только в SPICE-симуляции? Потому что, если я добавлю землю, она больше не плавает на диаграмме. Это действительно сбивает с толку.

введите описание изображения здесь

РЕДАКТИРОВАТЬ 2:

Еще больше путаницы.

Я всегда сталкиваюсь с такой топологией схемы для дифференциальных усилителей:

введите описание изображения здесь

Обратите внимание, что над входными разностными сигналами, т.е. источником и разницей. Усилитель снова находится на той же земле.

Но когда я смотрю на входные клеммы для вольтметра или различий. Закончилась сборка данных, дополнительных площадок нет. Есть входы для -Vin и + Vin, но не для GND.

Теперь представьте, что у меня есть устройство с аналоговым заземлением, называемое AGND1, и это устройство имеет два дифференциальных выхода, скажем, 2 В и -2 В относительно своего собственного AGND1. Теперь, если я подключу его дифференциальные выходы к вольтметру или диф. Законченная плата DAQ, имеющая собственную землю, называется AGND2, мы сталкиваемся с ситуацией, когда AGND1 и AGND2 не соединены. Но все же эти системы работают как показано ниже:

введите описание изображения здесь

Как видите, в типичном вольтметре или диф закончился. К плате DAQ мы не подключаем две системы заземления AGND1 и AGND2.

Итак, разница В топологии усилителя, с которой я сталкиваюсь, используются общие основания, но в действительности основания не связаны.

Это также очень сбивает с толку, так как я не знаю, откуда у меня отсутствие знаний.

user1245
источник
2
Любое устройство с батарейным питанием имеет плавающие основания / сигналы. И если вы хотите, например, подключить его таким образом, чтобы какой-нибудь проводной канал связи был подключен к другому устройству, вам нужно будет установить общее заземление (при условии, что на приемопередатчиках нет гальванической развязки, такой как оптическая связь).
Евгений Ш.
Допустим, источником на моей фигуре является батарея 9В. Как вы видите, одна из клемм аккумулятора (GND1) затем подключается к AIGND. Таким образом, одна из клемм аккумулятора подключается непосредственно к AGND измерительного устройства. Вы уверены, что мы все еще называем это плавающим?
user1245
Следует отметить, что «плавание» является своего рода разговорным термином в электротехнике и не имеет четкого определения. Вы услышите, что оно используется по-разному в несколько ином значении, как указывают некоторые ответы.
kjgregory
@kjgregory Смотрите мой вопрос в редактировании с примером схемы. Я спрашиваю: «На самом ли деле нам действительно нужно основание в этой точке или это нужно только в SPICE-симуляции?» Каково твое мнение?
user1245
В SPICE вам, вероятно, нужно это для удовлетворения симулятора. В практической системе это зависит от многих вещей. Например, что такое плавающий источник? Каковы ваши проблемы дизайна? Какая среда для цепи и т. Д.
kjgregory

Ответы:

12

Плавающий - это термин напряжения, и, как и любое напряжение, он должен иметь ссылку.

То есть: «Объект A может быть плавающим относительно объекта B.»

Если ваша показанная схема, оба заземления соединены вместе, поэтому источник, V1, НЕ плавает относительно усилителя.

Однако, если это был виджет с батарейным питанием, без другого соединения, все это плавает относительно земли под ногами.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Следующая схема с другой стороны имеет плавающий источник.

схематический

смоделировать эту схему

КСТАТИ: Просто чтобы еще больше сбить вас с толку, есть еще один смысл плавать.

На схеме ниже два входа A и B не связаны, и мы называем это плавающим. В этом случае они фактически привязаны к земле через опускания, но левый конец все еще считается плавающим, независимо от того, есть опускания или нет.

схематический

смоделировать эту схему

Trevor_G
источник
Что касается земли, я думаю, что она считается плавающей, если не физически связана с Землей (ну, это определение Wiki). Сигнал является плавающим, когда не имеет общего основания (не обязательно не плавающего).
Евгений Ш.
2
@EugeneSh. общая ссылка была бы более уместной мне думает. GRound просто смущает всех.
Trevor_G
@Trevor Спасибо, не могли бы вы сказать мне в своем "втором" примере схемы, вы сказали, что источник V1 плавающий. Что если бы этот источник был дифференциальной сигнализацией, он все еще был бы плавающим? Можете ли вы также привести пример схемы с этим, был бы очень рад!
user1245
Пожалуйста, ознакомьтесь с моей редакцией, где я расширил вопрос до более запутанного случая.
user1245
@ user134429 в этом случае источник плавающий, но у вас также нет отзывов об операционном усилителе, так что это просто очень плохой компаратор.
Trevor_G
3

В моем определении цепь «плавающая», если ток не протекает, когда я подключаю ее к земле или к любому другому напряжению относительно земли, используя один провод.

Схема не плавает, когда я могу сделать ток.

Хорошо, я могу подать 1 миллион вольт, и ток будет течь. Я говорю о применении разности напряжений, которая не повредит какие-либо компоненты, не сломает изоляцию и т. Д.

На вашей первой картинке правый источник действительно плавает, если я подключу к нему один провод от моей земли или какой-либо точки в моей цепи (заземленный источник слева), то ток не будет течь . Там будет только соединение, которое я только что сделал, чтобы ток не мог течь.

На вашем втором изображении есть 2 соединения между источником слева и усилителем справа. Это означает, что эти схемы не плавают по отношению друг к другу.

Я думаю, что ваше замешательство исходит из утверждения Ungounded = плавающий .

«Земля на самом деле является просто землей (эталоном). Представьте себе цепи А и В, которые плавают относительно друг друга, они не могут разделить землю (или любое другое соединение).

Если цепь A подключена к «земле», то цепь B никак не может быть подключена к «земле». Если бы схема B была подключена, то она больше не была бы плавающей по отношению к A.

Обе цепи A и B могут иметь заземление, но они не могут совместно использовать его или совместно использовать любое другое соединение.

Моя батарея или калькулятор с питанием от солнечной батареи, называемый схемой C, плавает относительно цепи A и цепи B, поскольку не имеет никаких соединений ни с A, ни с B.

Простой способ проверить, является ли цепь плавающей, - нарисовать (пунктирную) линию, чтобы разделить две цепи. Пунктирная линия не может пересекать любые провода!

Вот так:

введите описание изображения здесь

Помните, что символ заземления может использоваться более чем в одном месте, и тогда это действительно соединение, хотя нет видимого провода.

Я не могу нарисовать пунктирную линию, чтобы отделить источник и усилитель на вашем втором изображении. Поэтому они не плавают по отношению друг к другу.

редактировать

Путаница по поводу этой схемы:

введите описание изображения здесь

На самом деле, это не так запутанно!

Это всего лишь один контур, поэтому он может плавать относительно земли, но не обязан. Это действительно не имеет значения, поскольку земля - ​​это просто ориентир . Заземление между 2-мя 9-вольтовыми батареями является хорошей точкой.

Никаких других символов заземления не требуется, если только вы не хотите, чтобы они имели прямое соединение с той же землей (между батареями).

Если вы добавляете заземление к клемме - V1, вы замыкаете его на землю и нарушаете работу цепи .

Так что нет, не должно быть никаких оснований, добавленных ни в симуляторе, ни в реальном мире!

Но эта схема не будет работать хорошо, потому что нет пути для базовых токов транзисторов . Вы должны установить синфазное напряжение с помощью резисторов, которые также будут подавать этот базовый ток.

Чтобы решить, что сделать это:

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Источник постоянного напряжения V2 должен быть напряжением в синфазном диапазоне, с которым может работать усилитель. Вы также можете сделать ноль V2 и удалить его.

Это решение сохраняет дифференциальный характер сигналов. Вы также можете заземлить (или подать напряжение постоянного тока) с одной стороны (см. Ответ Тревора), и это работает, но тогда сигнал больше не является дифференциальным.

Bimpelrekkie
источник
2
Я считаю, что это опасное определение. Когда вы подключаете два плавающих устройства, есть вероятность, что ток будет течь и довольно высокий (но мгновенный) и сразу же сгорит
Eugene Sh.
1
Конечно, но как создается эта разность потенциалов? Обычно это накопление заряда или емкостная связь. Если цепи действительно правильно плавают, то эта разница напряжения будет устранена, когда вы измеряете ее, поскольку заряды выровнены (при условии, что вы используете вольтметр с конечным полным сопротивлением).
Bimpelrekkie
3
Это даже случилось, чтобы сжечь дорожку заземления при подключении двух устройств с RS-232, что не может произойти от выравнивания зарядов, я бы сказал. Так что было еще какое-то соединение (чтобы закрыть токовую петлю). Этот путь, вероятно, включал сетевое напряжение или какой-либо другой источник питания, и тогда то, что вы описываете, возможно. В этом случае схемы не были действительно плавающими!
Bimpelrekkie
1
Это не может произойти из-за выравнивания обвинений, я бы сказал. - почему бы нет? Вы думаете, что мощность будет слишком низкой? Известно, что статические разряды являются врагом электроники. И все же, возможно, следы на печатной плате не должны быть такими чувствительными ...
Евгений Ш.
3
Да, статические заряды - это ОУР, и мы все знаем, что это может сделать с полупроводниками . Но не следы печатных плат. Да, я думаю, что мощность статического разряда слишком мала, чтобы сжечь след PCB. Чтобы записать след PCB статическим разрядом, вам понадобится очень большое устройство для удержания заряда. А конденсатор может быть? Но есть еще одна пластина, возможно, с дорожкой к земле, и это ваша петля, так что больше нет статического разряда.
Bimpelrekkie
2

Ток путешествует в петлях. Когда одна система плавает относительно другой, это означает, что петли не находятся на связи (не подключены).

Рассмотрим вагон метро Нью-Йорка. Большая петля - от подстанции до третьего рельса, до автомобильной силовой установки, до ходовых рельсов и обратно до подстанции. Невозможно изолировать колеса от шасси автомобиля, поэтому шасси является частью большой петли. Иногда автомобиль теряет контакт с бегущими рельсами из-за снега, льда, ржавчины и т. Д. Если между вагонами были какие-либо перемычки, ток тяги через эту перемычку пытался бы вернуться к автомобилю с хорошим контактом.

Существует также система управления , которая позволяет управление Мотористом каждого автомобиль двигательной системы, обнаружить заблокированные открытые двери, объявление, дирижер селекторной связи, и т.д. и т.п. Вы действительно не хотите , двигательного тока возвращается через провод управления . Таким образом, эта система изолирована, или "плавающая", от тока движения.


В вашем случае другая система не изолирована от вашей, потому что она связана Q3 и Q4. Это подтянет другую систему к потенциалу вашей системы. Или наоборот, все дело в перспективе.

Харпер - Восстановить Монику
источник
Пожалуйста, ознакомьтесь с моей редакцией, где я расширил вопрос до более запутанного случая.
user1245
2

Идеально, вы не хотите, чтобы земля там. Во всяком случае, вы хотите разделить ваш vsin на два отдельных аддитивных входа и поставить точку в середине этого. Если вы положите землю по обе стороны от нее, как она есть, вы получите усилитель, который не работает оптимально. Это потому, что вы прикрепляете одну сторону ваших входов к одному напряжению. Большинство операционных усилителей лучше работают с дифференциальными входами (один сигнал повышается, а другой понижается). Всин, разделенный на две части с землей посередине, является правильным способом для симуляции этого.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Причина, по которой Spice испытывает проблемы, когда вы не устанавливаете эталонное заземление на месте, заключается в том, что он видит ваш операционный усилитель в виде упрощенной блок-схемы и не понимает внутреннюю часть операционного усилителя. Через операционный усилитель вы фактически подключены к земле, но Spice никогда не узнает об этом, поскольку использует упрощенную модель.

В реальном мире вам не нужна двойная / расщепленная синусоида, поскольку земля - ​​это просто эталон для измерения напряжения. Один синусоидальный входной сигнал в операционный усилитель BJT, вероятно, подойдет без какого-либо задания вне операционного усилителя. Если бы это был операционный усилитель MOSFET, я бы наверняка рекомендовал разместить резисторы спуска между входами и землей, чтобы любые плавающие сигналы не создавали слишком высокое напряжение на входах операционного усилителя. Даже на операционном усилителе BJT я не был бы против резисторов утечки для дальнейшего предотвращения неожиданных или катастрофических явлений.

Чтобы ответить Редактировать 2 :
Пока это может работать. Возможно, они все еще дают вам упрощенную схему того, что происходит в вольтметре или DAQ. Должна быть какая-то схема безопасности, чтобы предотвратить чрезмерные разности потенциалов между устройствами, которые не имеют общего заземления. Это может быть в виде отвода резисторов высокого сопротивления или стабилитронов на DAQ или вольтметре. Без какой-либо защиты от замыкания есть большая вероятность, что ESD разрушит устройство.

Еще одна вещь, о которой следует помнить, это то, что, хотя устройства не подключены извне к одной и той же земле, они все равно подключены между этими двумя проводами к заземлению друг друга косвенно. В зависимости от транзисторной технологии этого может быть достаточно в реальных устройствах, чтобы предотвратить любые проблемы с плавающим напряжением.

Орта
источник
Пожалуйста, смотрите мой РЕДАКТИРОВАТЬ 2 по этому вопросу.
user1245
0

Прекратите использовать слово «земля», и вы начнете лучше. Обращайтесь к нему как к общему ориентиру. Синий только синий по договоренности. То же самое верно для электрических цепей; то есть земля только земля по соглашению. Короче говоря, плавающий словно кот Шредингера; оно и положительное, и отрицательное, пока вы не измерите его, но только в то время, когда вы его измерите. Изредка позитивно, иногда негативно, и таков этот пост.

TheHaydonEffect
источник