負電壓
電壓的大小是相對於選擇的參考而言的,當實際電壓低於比較電壓時,電壓值為負。另一種情況:當選擇的電壓參考方向和電流參考方向相反時,參考電壓為實際電壓的相反數。
首先要明白電壓和電勢是兩個不同的概念。事物上每一點都會對應一個電勢,表明它能夠驅動負載的能力,只是能夠,但不一定真要驅動。電壓就是指某兩點之間電勢的差。也就是存在參考點的問題,參考點不同,電壓是不同的。一個負電壓是選了一個比它本身高的電勢的緣故。
正負電壓工作原理
正負電壓是根據參考零點(零電平,或者“地”)而定。最經典的零電平是大地,也就是地球的地殼。但並不是所有的零電平就是大地,因為電路圖中的零電平實際上是由設計者自行設定的。電源是提供電動勢的裝置,它的正負極之間有一個電勢差,比如說5V的電源,它的正負極之間的電壓差就是5V,一般使用的時候,就把5V接到用電器的正極,負極接用電器負極,在分析的時候可以把負極視為參考的地,也就是參考零電平。這個時候,這個電源我們就把它叫作正電源,因為它的正極相對於地的電壓是5V。如果兩個完全一樣的5V電源串聯(類似手電筒裡面兩節串聯電池),在兩個電源連線點上引出一根線,把這根線的電壓認為是0,這時候串聯電源的正極端電壓是5V,而負極端相對於那個0電壓就是-5V,負電源就是這樣誕生的。有些晶片需要正負電源同時提供才能正常工作,最典型的就是雙電源供電的運算放大器,我們有時候需要得到一個正弦波,要求這個正弦波是在零電壓上下不斷變化(即中點是0V),這個時候就必須用到正負電源了。不過需要指出的是:正負電壓都是相對於電路圖紙當中的參考電壓(參考0電平,不一定就是大地)而言,沒有參考就無所謂正負。有時候,當你設計的參考點電壓遠高於大地時(專用術語稱為“浮地”),電路圖中的正負電壓可能還是一個相當高的電壓(相對於大地而言),使用的時候要千萬小心 。
負電壓的意義
1、人為規定。例如電話系統里是用-48V來供電的,這樣可以避免電話線被電化學腐蝕。當然了,反著接電話也是可以工作的,無非是電壓參考點變動而已。
2、通訊接口需要。例如RS232接口,就必須用到負電壓。-3V~-15V表示1,+3~+15V表示0。這個是當初設計通訊接口時的協定,只能遵守咯。PS:MAX232之類的接口晶片自帶電荷泵,可以自己產生負電壓。
3、為某些電路提供更大的輸出電壓擺幅來提高動態範圍。
4、為某些特殊電路提供低於參考地的偏置電壓,如射頻開關。