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什么是負電壓?負電壓是如何產(chǎn)生的?

電子工程師筆記 ? 來源:頭條號億佰特物聯(lián)網(wǎng)實驗 ? 2023-08-14 10:12 ? 次閱讀
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負電壓的概念有時不如正電壓的概念直觀,也許這是因為許多低壓電子系統(tǒng)不使用負電壓電源緣故,或者是因為“負”電壓意味著電源具有“小于零”的能力來驅(qū)動電流通過電路。雖然許多有用的甚至高性能的器件可以在沒有負電壓的情況下設(shè)計和實現(xiàn),但了解負電壓是理解電壓的關(guān)鍵,大多數(shù)使用電子產(chǎn)品的人最終會遇到需要負電壓電源的電路。例如下圖:

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同時使用正負電壓電源的B類音頻放大器原理圖

1、什么是負電壓?

從概念上講,負電壓是一個物理學(xué)名詞,電壓的大小是相對于選擇的參考而言的,當(dāng)實際電壓低于比較電壓時,電壓值為負。然而負電壓與正電壓沒有根本區(qū)別,兩者都表示相對于參考電位的勢能。如果電路節(jié)點相對于參考節(jié)點處于正電壓,并且當(dāng)我們用導(dǎo)線連接這兩個節(jié)點時,常規(guī)電流將從正節(jié)點流向參考節(jié)點。如果將負電壓的電路節(jié)點連接到參考節(jié)點,則常規(guī)電流將從參考節(jié)點流向負節(jié)點。但我們必須要注意,在低壓電子設(shè)計中,參考節(jié)點通常稱為“接地”,但把它比喻為“電路公共點”,這樣會更形象一點。

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2、負電壓是如何產(chǎn)生的?

基本電路通常從未穩(wěn)壓電源開始,例如來自電池或墻上變壓器的電源,使用線性穩(wěn)壓器將其降至5 V或3.3 V。我們不能使用這種方法產(chǎn)生負電壓,不是因為負電壓與正電壓有根本的不同,而是因為線性穩(wěn)壓器通過耗散能量來發(fā)揮作用。為了將正電壓轉(zhuǎn)換為負電壓,我們可以使用也存儲能量的穩(wěn)壓器電路。

電容器電感器是可以存儲能量的基本電子元件,都可用于產(chǎn)生負電壓?;?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/電容/" target="_blank">電容器的負電壓發(fā)生器屬于電源電路的“電荷泵”類別,基于電感的負電壓發(fā)生器屬于“開關(guān)模式”類別。基于電感的解決方案(也稱為 DC/DC 轉(zhuǎn)換器開關(guān)電源)更為常見。

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示例圖顯示了為兩個雙極結(jié)型晶體管(BJT)供電的正負電壓,可用于緩沖運算放大器的輸出電流。

3、總結(jié)

雖然許多電子設(shè)備可以在沒有負電源電壓的情況下實現(xiàn)其所需的功能,但一些應(yīng)用顯著受益于“雙極性”電源的存在,即同時具有正負電壓軌的電源。例如,負電壓允許正弦信號擴展到零以上和零以下,就像理論上的正弦波一樣,而具有雙極性電源的高功率放大器不需要(可能昂貴的)隔直電容。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:3、總結(jié)

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