Sprawdź ten artykuł, aby poznać krytyczne różnice między VCC, VEE, VDD i VSS. Dowiedz się, skąd wzięły się te terminy i jakie jest ich zastosowanie w praktycznej elektronice.
Wprowadzenie
Najprawdopodobniej w codziennym kontakcie z elektroniką spotkałeś się z jednym z terminów VCC, VEE, VDD lub VSS.
Symbole te mogły przedstawiać źródła zasilania obwodów elektronicznych lub układów scalonych.
Czy jednak zastanawiałeś się nad znaczeniem każdego konkretnego znaku w tych symbolach?
O tym wszystkim dowiesz się tutaj. Poznasz także kilka praktycznych zastosowań wykorzystujących te terminy na schematach.
Czym jest VCC w pełnej formie w elektronice?
Projektanci zazwyczaj używają VCC w klasycznych obwodach z bipolarnym tranzystorem złączowym (BJT).
BJT to urządzenie służące do wzmacniania lub kontrolowania sygnału elektrycznego. Jest to głównie urządzenie sterowane prądowo.
Jak zobaczysz poniżej, BJT jest komponentem z trzema zaciskami, składającym się z kolektora pinów (C), emitera (E) i podstawy (B).
Wyjątkowość BJT polega na tym, że powinny być stronnicze, aby mogły prawidłowo funkcjonować. Ogólnie typową konfiguracją BJT jest konfiguracja wspólnego emitera.
Przyglądając się bliżej obwodowi, widać, że jego źródłem zasilania jest VCC. Uważa się, że tradycyjnie termin VCC wziął się z wiedzy, że to źródło dostarcza napięcie kolektora lub VC.
Podwójny zapis CC odróżnia VCC (zasilanie kolektora tranzystora) od VC (napięcie na pinie kolektora).
Jednak zobaczysz także symbol VCC przywiązany do pinów zasilania niektórych układów scalonych, zwłaszcza klasycznych.
W chipach tych zastosowano starą (ale wypróbowaną i przetestowaną) technologię produkcji z wykorzystaniem BJT.
Poniżej przykład układu o nazwie wzmacniacz operacyjny UA 741 firmy National Semiconductor.
Wewnętrzna konstrukcja tego układu scalonego składa się głównie z BJT. Pin VCC jest najczęściej podłączony do zasilania pinów kolektora tranzystorów w obwodzie.
Czym jest VEE w pełnej formie w elektronice?
Podobnie jak VCC, VEE powstało z innego pinu BJT zwanego emiterem. Napięcie na pinie emitera to VE lub napięcie emitera.
W ten sposób narodził się termin VEE, który dostarcza zasilanie lub masę do kołka emitera, aby odróżnić go od VE.
Zwykle inżynierowie zajmujący się układem obwodów traktują VEE jako równy masie w podstawowej konfiguracji wspólnego emitera.
Istnieją jednak różne rodzaje konfiguracji wspólnego emitera. Jedną z takich konfiguracji jest obwód stabilizowany emiterem.
Taki obwód ma rezystor podłączony pomiędzy pinem emitera a masą; dlatego VEE i GND są w tym obwodzie nierówne.
Ponownie, podobnie jak w przypadku VCC, znajdziesz wiele klasycznych chipów z symbolem VEE jako źródłem zasilania.
Te chipy są zazwyczaj zbudowane wewnętrznie z BJT. Zwykle projektanci łączą te piny z GND lub potencjałem ujemnym.
Jednak niektóre chipy odróżniają zacisk VEE od zacisku uziemienia, określając, że pin VEE wymaga ujemnego napięcia zasilania.
Oto przykład układu zwanego obwodem analogowego multipleksera/demultipleksera CD74HC4051.
Jeśli masz tylko jedno źródło napięcia zasilania i nie potrzebujesz ujemnego potencjału, powinieneś móc połączyć VEE i GND.
Co to jest VDD w pełnej formie w elektronice?
Jeśli VCC narodziło się z obwodów BJT, termin VDD pochodzi od obwodów FET (lub tranzystora polowego).
Podobnie jak BJT, projektanci najczęściej używają tranzystorów FET do wzmacniania lub kontrolowania sygnału elektrycznego. FET to komponenty z trzema zaciskami: D dla drenażu, G dla bramki i S dla źródła.
W przeciwieństwie do BJT, FET to głównie urządzenia sterowane napięciem. FETS mają również wyższe impedancje wejściowe niż ich odpowiedniki BJT.
Poniżej znajduje się prosty obwód FET (w szczególności typu MOSFET). Przyglądając się uważnie, widać, że jego źródłem zasilania jest VDD, który zasila kołek spustowy.
Uważa się, że tradycyjnie termin VDD wziął się z wiedzy, że to źródło dostarcza napięcie drenu lub VD.
Podwójny zapis DD odróżnia VDD (źródło zasilania drenu tranzystora) od VD (napięcie na kołku drenu).
Dodatkowo zobaczysz symbol VDD przywiązany do pinów zasilania niektórych układów scalonych, zwłaszcza nowszych.
W chipach tych zastosowano bardziej wydajną technologię produkcji wykorzystującą tranzystory FET. Układy scalone wykonane z tranzystorów FET są bardziej stabilne temperaturowo, mają większą gęstość upakowania tranzystorów i są łatwiejsze w produkcji.
Poniżej znajduje się przykład chipa, mikrokontrolera o nazwie PIC16F877A firmy Microchip Technology, w którym zastosowano techniki wytwarzania FET.
Czym jest VSS w pełnej formie w elektronice?
Podobnie jak VDD, VSS pochodzi z innego pinu urządzenia FET zwanego źródłem. Napięcie na tym pinie źródłowym nazywane jest VS lub napięciem źródła.
VSS dostarcza zasilanie lub masę do tego pinu źródłowego. Podwójny SS w określeniu VSS odróżnia zasilanie VSS od VS lub napięcia źródła.
Należy zauważyć, że VSS może być równy masie w podstawowej konfiguracji FET z kanałem N.
Ponownie, podobnie jak w przypadku VDD, znajdziesz wiele nowoczesnych chipów z symbolem VSS jako źródłem zasilania. Projektanci obwodów zwykle łączą te piny z GND lub potencjałem ujemnym.
Jak omówiono wcześniej w kontekście VDD, chipy te są zazwyczaj zbudowane wewnętrznie w oparciu o nowoczesną technologię FET.
Przykładowy mikrokontroler IC PIC16F877A ma VSS jako pin uziemiający, jak pokazano poniżej.
Zastosowanie tego chipa w obwodzie pokaże połączenia między VDD i VSS. Poniżej obwód przykłada napięcie +5 V do VDD, które dostarcza je do styków VDD MCU.
Obwód zapewnia styki VSS MCU z potencjałem masy lub zerem. Ten przykładowy obwód miga diodą LED za pomocą mikrokontrolera.
Aby wykonać to zadanie, na MCU dodatkowo nagrywane jest oprogramowanie sprzętowe. Należy pamiętać, że potencjał masy obwodu jest powiązany z VSS.
Wniosek
Nauczyłeś się tutaj terminów VCC, VDD, VEE i VSS. Przeważnie są to piny zasilające, które dostarczają energię do obwodu elektronicznego lub chipa.
VCC wyprowadzono z napięcia kolektora BJT, VDD z napięcia drenu FET, VEE z napięcia emitera BJT, a VSS z napięcia źródła FET.
Pamiętaj również, że chociaż piny VEE i VSS są w większości połączone z masą, mogą mieć również potencjał ujemny w zależności od zastosowania obwodów.