Diferencia entre - (signo menos) y tierra del chasis en esquemas

Los amplificadores operacionales vienen en dos formas. Riel único/suministro y riel doble/suministro.

Su amplificador operacional, el NE5532, acepta +15 V a -15 V, y se puede usar en un modo de suministro único o doble:

El riel único suele ser una referencia de voltaje positivo a tierra, mientras que los amplificadores operacionales de riel doble suelen tener positivo a negativo.

Los rieles simples son más comunes en los diseños más nuevos basados ​​en CC, mientras que los rieles dobles son diseños más antiguos o de CA.

El audio típico es una señal de CA, oscilando por encima y por debajo de la referencia de tierra. Los diseños de un solo riel no pueden oscilar por debajo de su referencia lateral baja. En el mejor de los casos, puede agregar una compensación de CC y una tierra virtual.

En su caso, es simplemente un amplificador operacional de doble riel, con VCC, lo que significa el riel de voltaje negativo de la fuente de alimentación.

A menudo se combinará con un transformador de doble riel:

Este utiliza una derivación central entre los dos rieles como referencia de tierra.

Consulte http://www.talkingelectronics.com/projects/OP-AMP/OP-AMP-1.html para obtener más información.

Vcc- es solo para el amplificador operacional y se considera que es el voltaje de suministro negativo. Los amplificadores operacionales generalmente tienen una fuente de alimentación dual como +/- 5 V, +/- 10 V, por lo que su salida puede variar entre estos voltajes. La razón detrás de esto es que los amplificadores operacionales deberían operar en ambas polaridades de la señal de entrada, dada una onda sinusoidal de 2Vpp. Sin una referencia de voltaje negativo, la parte negativa de la señal de entrada se cortaría a nivel del suelo.

Por ejemplo, con un circuito amplificador inversor esperamos lo siguiente:

Pero, sin el Vcc- solo obtendríamos:

Si ahora tiene que lidiar con entradas negativas, los amplificadores operacionales también pueden funcionar con un solo suministro, en ese caso, Vcc- sería GND.

El signo menos dentro de un círculo es un voltaje negativo dedicado para los amplificadores operacionales, generalmente de -3v a -18v, a menudo etiquetados (Vee). Normalmente es lo opuesto al pin de suministro positivo (Vcc).

La señal de tierra (generalmente 3 barras horizontales) es la verdadera tierra del circuito. Puede conectarse a tierra en un tornillo en algún lugar del tablero. Si la placa tuviera una combinación de circuitos analógicos y digitales, el chip ADC (convertidor digital analógico) es donde la tierra analógica se encuentra con la tierra digital, porque aquí es donde las lecturas analógicas serían más precisas.

Si el amplificador operacional tenía una tierra común de cero voltios (algunos lo tienen) en su suministro (-Vee), se conectará a la señal de tierra más cercana. La presencia de condensadores polarizados en los rieles de suministro positivo y negativo es una buena señal de que se trata de una fuente de alimentación bipolar, y la tierra de la señal es su punto de referencia central común.

En caso de duda, utilice siempre un voltímetro para verificar si las clavijas (-Vee) son negativas o están conectadas a tierra en común. Para circuitos lógicos, el voltaje -Vee podría ser de cero a -1,5 V, para tableros mezcladores de audio, el amplificador operacional (generalmente un controlador de línea SSM2142 de 6000 ohmios) podría tener rieles de suministro de +/- 18 VCC. El rango dinámico de las mesas de mezclas actuales es de unos 120 dB.

La mayoría de las cosas que funcionan con baterías, como los teléfonos celulares, usan amplificadores operacionales de 'terminación única' con el pin Vee conectado a tierra común, y el pin Vcc tendrá un voltaje de +3.3 a +5 vdc. Es para uso diario más común con un rango dinámico de 60db, aún mucho mejor que los viejos discos de vinilo o cintas de casete.

Las 2 categorías de amplificadores operacionales en términos de fuentes de alimentación de un solo extremo frente a doble +/- normalmente NO son intercambiables . El costoso OP220EZ aceptará cualquier tipo de fuente de alimentación (incluso desequilibrada), pero tiene un rango de salida y límites de carga. Algunos como el SE5539 necesitan un pin gnd así como un pin -Vee.

La tendencia hacia voltajes más bajos con un solo suministro positivo es una cuestión de rendimiento versus costo y espacio, y menos consumo de energía. Los circuitos integrados digitales se han vuelto pequeños y funcionan principalmente con un solo suministro de +1.9v a +3.3v. Los circuitos integrados para audio y RF siguen esta misma tendencia, pero los símbolos para suministros y tierra de señal y tierra no han cambiado durante muchas décadas.

Esos y otros símbolos están controlados por el comité IEEE y los estándares NEC.

En caso de duda, consulte su diagrama para ese diseño. Si indica una fuente de alimentación bipolar, entonces su pin Vcc- tendrá un voltaje negativo opuesto al pin Vcc+. Si se trata de una fuente de alimentación de un solo extremo, el terminal Vcc- se conectará a la tierra de la señal, utilizando un IC diseñado para ese propósito.

En realidad, tiene una red GND y una red de chasis separadas. El suelo es la pirámide inversa, como probablemente sepas.

Por lo general, cómo funciona esto es que el chasis es la carcasa de metal, como su nombre lo indica. Esto puede o no estar conectado directamente a la tierra externa desde la PSU y/o el PE principal. La tierra, por otro lado, suele ser su punto de cero voltios para cualquier suministro de CC/CC o CA/CC que pueda tener a bordo. Esto generalmente va "a todas partes", pero no está conectado directamente a la tierra del chasis. Normalmente, tiene un estrangulador de modo común como mínimo entre el suministro externo (CC) y el circuito interno y GND estaría en el "interior".

Normalmente, NO conecta los circuitos al chasis, ya que no está estrechamente acoplado a la GND del circuito real, por lo que tendrá bucles de corriente que causarán ruido e inestabilidad. El chasis generalmente está conectado a cualquier filtro que pueda tener en las E/S que salen de "la caja" para reducir el ruido conducido entrante y saliente al gabinete de metal.

También hay algunas diferencias de opinión si, de hecho, debe acoplar estrechamente el chasis con el circuito GND. Esto tiene un efecto principalmente en el escudo EMI y, dependiendo de su referencia, esto puede dañarlo o ayudarlo. Naturalmente, si está utilizando una fuente de alimentación de CA/CC integrada, está aislada y el circuito GND no debería tener nada que ver con la red eléctrica PE que generalmente va al chasis.

Para confundir más las cosas, en E/S aisladas (Ethernet, por ejemplo) tiene un "chasis" separado que forma parte del escudo del conector Ethernet y debe estar realmente aislado del chasis del dispositivo.

Tl; dr En mi opinión, tener chasis y GND en el mismo circuito es malo.