Den Buchstabenwirrwarr verstehen: Der tatsächliche Unterschied zwischen VCC, VDD, VEE, VSS und GND

Sie haben das Durcheinander von Buchstaben für Netzteile auf Zeichnungen und Leiterplatten (PCBs) gesehen: VCC, VDD, VEE, VSS. Was ist der Unterschied zwischen VCC und VDD? Sind VSS und GND dasselbe? Es ist ein klassisches Beispiel dafür, wie technische Wörter das Verständnis erschweren. Ich bin hier, um Ihnen zu zeigen, dass es nicht so verwirrend ist, wie es aussieht. In diesem Artikel werde ich diese Begriffe in einfachem Deutsch erklären und dabei meine eigenen Erfahrungen nutzen. Wir werden uns die Geschichte hinter den Namen ansehen und, was noch wichtiger ist, ich werde Ihnen das praktische Know-how vermitteln, um genau zu verstehen, welche Art von Versorgungsspannung ein Teil benötigt. Wenn Sie mit dem Lesen fertig sind, werden Sie in der Lage sein, Datenblätter und Schaltpläne mit Zuversicht zu betrachten, was Sie zu einem besseren und informierteren Ingenieur oder Bastler macht. Es geht nicht nur darum, Fakten zu lernen, sondern darum, eine starke Basis für Ihre Arbeit in elektronischen Schaltungen zu schaffen.

Was bedeuten VCC und VDD wirklich?

Beginnen wir damit, herauszufinden, was die Buchstaben bedeuten. In der Elektronik bedeutet "V" fast immer Spannung. Die beiden Buchstaben, die danach kommen, können jedoch etwas rätselhafter sein. Das "CC" in VCC verweist auf den Kollektor Teil eines Bipolar Junction Transistor (BJT). VCC ist also die positive Versorgungsspannung die zum Kollektor eines BJT geht. Dieser Begriff wurde zum Standard, als Bipolartransistoren die wichtigste verwendete Technologie waren.

In gleicher Weise verweist das "DD" in VDD auf den Drain Teil eines Feldeffekttransistors (FET). VDD ist also die positive Versorgungsspannung die zum Drain eines FET geht. Als FETs, insbesondere in der CMOS-Technologie, häufiger wurden, wurde VDD zum Standardbegriff für die wichtigste positive Spannung in diesen Schaltungen. Sie können also das Muster erkennen: Der Name ist direkt mit der Art von Transistor Technologie verbunden, die in der Schaltung. Die Bedeutung von vcc ist mit der Kollektorspannungverbunden. Ich werde den Begriff vcc viele Male verwenden, da dies das Hauptthema ist. Der Begriff vdd ist auch ein wichtiger Teil dieses Gesprächs.

Warum zwei Buchstaben? Eine kurze Geschichte

Die Leute fragen mich oft, warum wir "VCC" oder "VDD" und nicht einfach "VC" oder "VD" verwenden. Der Grund dafür ist eine einfache, aber wichtige Regel. Der einzelne Buchstabe, wie "C" für Kollektor oder "D" für Drain, bedeutet normalerweise die Spannung an diesem einen Teil im Vergleich zu Masse. Der Doppelbuchstabe "CC" oder "DD" bedeutet, dass es sich um die Versorgungsspannung für die gesamte Schaltung oder einen Teil davon handelt. Die vcc ist die Versorgungsspannung.

Diese kleine Änderung in der Schreibweise bedeutet viel. Sie hilft Ingenieuren, schnell den Unterschied zwischen einer Messung an einer Stelle und der Hauptstromleitung, die viele Teile versorgt, zu erkennen. Zum Beispiel kann sich die Spannung am Kollektor eines Transistor ändern, während die Schaltung arbeitet, aber die VCC Versorgungsspannung sollte gleich bleiben. Diese Regel hilft, Verwirrung in einem Schaltplanzu vermeiden. VCC wird also normalerweise als die wichtigste positive Spannung Quelle für einen Teil der Schaltung verstanden. Die Arbeitsweise Spannung des Chips wird oft durch VDD angezeigt. Die Verwendung von zwei Buchstaben hilft, den Unterschied zwischen der Versorgungsspannung und der Spannung an einer bestimmten Stelle auf der Transistor.

Was ist der tatsächliche Unterschied zwischen VCC und VDD?

zu erkennen. Dies ist der wichtigste Teil. Der Hauptunterschied zwischen VCC und VDD ist die Art der Technologie, mit der sie verbunden sind.

• VCC: Dieser Begriff wird für Schaltungen verwendet, die Bipolar Junction Transistors (BJTs) verwenden. Denken Sie an ältere Logiktypen wie TTL (Transistor-Transistor-Logik). In diesen Schaltungen liefert VCC die positive Versorgungsspannung.
• VDD: Dieser Begriff ist mit Schaltungen verbunden, die Feldeffekttransistoren (FETs) verwenden. Dies ist der Standard für neue CMOS-Schaltungen (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), die Sie in Mikrocontrollern, CPUs und den meisten neuen digitalen ICs finden. VDD ist die positive Versorgungsspannung hier. Die vdd ist der Drain.

Ich habe mit vielen bipolaren und CMOS Designs zu tun gehabt, und es ist sehr wichtig, sich diesen Unterschied zu merken. Während sowohl VCC als auch VDD eine positive Spannungliefern, sagt Ihnen das Wissen, welchen Begriff Sie in einem Datenblatt finden müssen, sofort, welche Art von Teilen sich im Inneren befinden. Wenn ich zum Beispiel VCC-Pins auf einem IC sehe, kann ich vermuten, dass es sich wahrscheinlich um ein bipolares Geräthandelt. Wenn ich VDD sehe, bin ich fast sicher, dass ich ein CMOS-Gerätbetrachte. Die Arbeitsweise Spannung des Chips ist ein wichtiges Detail. Die Verwendung von vcc und vdd hilft, die beiden Arten von Technologien zu unterscheiden. Die Netzteile für diese Geräte sind ein wichtiger Bestandteil des Schaltungsdesigns.

Also, wie passen VEE und VSS zusammen?

Nachdem wir VCC und VDD verstanden haben, wollen wir ihre Partner VEE und VSS in die Diskussion einbeziehen. So wie VCC und VDD normalerweise positiv Netzteilesind, sind VEE und VSS normalerweise die negativen oder Masseverbindungen. Das Muster ist das gleiche wie zuvor.

Das "EE" in VEE steht für den Emitter Teil eines BJT. In vielen analogen Schaltungen, insbesondere Verstärkern, finden Sie eine duale Stromzufuhr mit sowohl einer positiven als auch einer negativen Versorgung. In diesen Situationen wäre VCC die positive Spannung und VEE die negative Spannung. Dadurch kann der Ausgang des Verstärkers sowohl über als auch unter Masse gehen. Die Emitterspannung wird von VEE gemessen.

In gleicher Weise steht das "SS" in VSS für die Quelle Teil eines Feldeffekttransistors. Für eine digitale Schaltung, die normalerweise mit einer einzelnen Stromversorgungbetrieben wird, ist VSS normalerweise mit dem Massepunkt (0V) verbunden. VSS ist die niedrigste Spannung im Schaltung, die in den meisten digitalen Systemen Masse ist. Also, vss ist die Quelle. Sie werden oft vdd und vss zusammen in Datenblättern für cmos-Schaltungenfinden. Die Begriffe vee und vss sind notwendig, um den gesamten Stromversorgungsaufbau zu verstehen. Die vss ist die negative Versorgung in vielen Situationen.

Unterscheidet sich VSS von Masse (GND)?

Dies ist eine Frage, die mir häufig gestellt wird, und es ist eine gute Frage. In vielen, wenn nicht sogar den meisten digitalen Schaltungen ist VSS tatsächlich mit dem Masseanschluss (GND) verbunden. Für eine einfache Schaltung , die Strom von einer Batterie oder einer anderen Stromquelle bezieht, sind VSS und GND im Grunde der gleiche Punkt, der als 0V-Referenz für das gesamte System dient.

Aber es ist nicht immer so einfach. Wichtig ist, dass VSS speziell die niedrigste Spannung Ebene bedeutet, die mit dem Quellteil der FETs in einem IC verbunden ist. GND ist ein umfassenderer Begriff für den Referenzpunkt, von dem alle anderen Spannungen gemessen werden. In einigen komplexen Systemen können Sie mehrere "Masse"-Ebenen haben. Zum Beispiel könnten Sie separate analoge Masse und digitale Masse Bereiche auf einer PCB haben, um laute digitale Teile von empfindlichen analogen Schaltungen fernzuhalten. In diesem Fall würde VSS für ein digitales IC mit der digitale Masseverbunden. Das Wichtigste, woran Sie sich erinnern sollten, ist, dass, obwohl VSS oft mit GNDverbunden ist, der Begriff VSS speziell die Stromversorgungsanschlüsse eines IC betrifft. Wir haben auch Wechselstrommasse in einigen Systemen.

Wie wirken sich diese Versorgungsspannungen auf Transistoren aus?

Um diese Ideen wirklich zu verstehen, ist es hilfreich zu wissen, wie ein Transistor funktioniert. Stellen Sie sich einen Transistor wie einen elektronischen Schalter oder ein Ventil vor. Die Versorgungsspannung gibt die Kraft für den Betrieb dieses Ventils. In einem NPN-Bipolartransistorgibt VCC die positive Spannung zum Kollektor. Ein kleiner Strom an der Basis lässt einen viel größeren Strom vom Kollektor zum Emitterfließen, was das Signal verstärkt oder eine Last ein- oder ausschaltet. Die vcc ist die positive Versorgung, die dies ermöglicht. Die Kollektorspannung ist ein wichtiges Detail in dieser Aktion.

In einem MOSFET ist die Idee ähnlich, aber die Wissenschaft ist anders. VDD gibt die positive Spannung zum Drain. A Spannung am Gate steuert, wie viel Strom vom Drain zur Quelle fließt. Die vdd ist die Arbeitsspannung , die es dem MOSFET ermöglicht, sich ein- und auszuschalten. Die Verbindung zwischen Drain und vss ist sehr wichtig für die Funktionsweise des Geräts. Die Feldeffekttransistoren werden durch diese Spannung. Die Drainspannung gesteuert, die ein wichtiger Bestandteil der Funktionsweise eines MOSFET ist. Sowohl Bipolartransistor und MOSFET Geräte benötigen diese Netzteile , um richtig zu funktionieren. Die NPN-Transistor ist eine häufige Art von Bipolartransistor. Die vcc und vdd Begriffe sind der Schlüssel zum Verständnis ihrer Funktionsweise. Die vee und vss Begriffe legen die untere Spannung Linie fest.

Kann eine Schaltung sowohl VCC als auch VDD haben?

Natürlich! Ich habe an vielen Designs gearbeitet, bei denen dies vorkommt. Diese werden oft als Mixed-Signal-Schaltungen bezeichnet, da sie sowohl analogen (oft bipolaren) und digitale (CMOS) Teile auf derselben Leiterplattehaben. Zum Beispiel könnten Sie einen Sensor mit einem Analogverstärker (der VCC und vielleicht VEE benötigt) haben, der sein Signal an einen Mikrocontroller sendet (der VDD und VSS benötigt).

In diesen Fällen ist es sehr wichtig, ein gut gemachtes Stromnetz zu haben. Sie müssen sicherstellen, dass sowohl die VCC und VDD Netzteile sauber und stabil sind. Oft haben ICs mit sowohl analogen als auch digitalen Teilen separate Stromversorgungsanschlüsse (wie VCCA für analoges VCC und VCCD für digitales VCC), um dies zu unterstützen. Einige neue ICs haben sowohl vdd und vcc Pins, aber das ist nicht so üblich. Das Wichtigste ist, sich das Datenblatt für die Stromversorgungsanforderungen jedes Teils anzusehen. Das Vorhandensein von sowohl vcc als auch vdd auf derselben Platine bedeutet, dass Sie sorgfältig planen müssen. Die Anschlüsse des Geräts müssen an die richtige Spannung.

Was hat es mit analoger und digitaler Masse auf sich?

angeschlossen werden. Wenn Sie eine Mischung aus analogen und digitalen Teilen haben, wird die Masseverbindung sehr wichtig. Digitale Schaltungen, insbesondere schnelle, können viel Rauschen auf der Masseleitung erzeugen. Dieses Rauschen kann viele Probleme für empfindliche analoge Schaltungenverursachen, wie z. B. einen Verstärkers.

Um dies zu verhindern, erstellen Designer oft separate Masseverbindungen für eine analoge Masse (AGND) und eine digitale Masse (DGND). Die VSS der digitalen ICs würde mit der digitale Masseverbunden, während der Massepunkt für die analogen Teile mit der analoge Masseverbunden würde. Diese beiden Massebereiche werden dann normalerweise an einer einzigen Stelle verbunden, oft in der Nähe des Stromversorgungseingangs. Diese Methode verhindert, dass das digitale Rauschen die analogen Signale stört. Manchmal finden Sie auch eine Abschirmungsmasse , die verwendet wird, um Rauschen zu blockieren. Die Idee von Masse und Signalmasse ist der Schlüssel zu einer guten Schaltungsdesigns. Die gemeinsamen Masseanschluss ist der Ort, an dem diese verschiedenen Massen oft zusammengeführt werden.

Wie finde ich VCC, VDD, VEE und VSS in einem Datenblatt?

Hier setzen Sie Wissen in die Praxis um. Das Datenblatt ist Ihre wichtigste Ressource, um die Stromversorgungsanforderungen eines Teils herauszufinden. Hier ist mein Prozess:

1. Suchen Sie das Pinbelegungsdiagramm: Dies ist ein Bild des IC, das zeigt, wo sich jeder Pin befindet und wie er genannt wird. Sie sollten Pins sehen, die deutlich als VCC, VDD, VEE, oder VSS.
2. gekennzeichnet sind. Sehen Sie sich die Tabelle der absoluten Maximalwerte an: Diese Tabelle zeigt die höchste Spannung , die das Gerät an seinen Versorgungspins verarbeiten kann. Das Überschreiten dieser Zahlen wird den Chip wahrscheinlich beschädigen.
3. Überprüfen Sie die Tabelle der elektrischen Eigenschaften: Dieser Teil gibt die vorgeschlagenen Spannung Bereiche für den Betrieb. Für ein zuverlässiges Design sollten Sie immer innerhalb dieser empfohlenen Werte bleiben. Es könnte eine Betriebsspannung von beispielsweise 5V für VDD.
4. Lesen Sie die Pin-Beschreibungen: Es wird einen Teil geben, der erklärt, was jeder Pin macht. Dies wird bestätigen, dass der VCC Pin der positive Versorgung und VSS ist die Masseverbindung.

Das Datenblatt wird die benötigte Versorgungsspannung der Schaltungklar angeben. Es könnte auch eine IO-Spannung für die Eingangs-/Ausgangspins auflisten, die manchmal von der Hauptspannung abweichen kann. VDD Spannung.

Warum ist das PCB-Layout für VCC und VSS wichtig?

Sie können eine perfekte Zeichnung haben, aber wenn Ihr PCB Layout schlecht ist, funktioniert Ihr Schaltung möglicherweise nicht richtig. Die Pfade, denen VCC und VSS auf der Leiterplatten folgen, sind sehr wichtig. Die höhere Spannung von vcc muss mit Sorgfalt verlegt werden.

Ich empfehle immer die Verwendung von Leistungsebenen auf einer PCB mit mehreren Schichten. Dies beinhaltet das Reservieren einer ganzen Kupferschicht für VCC und einer weiteren für GND (die mit VSSverbunden ist). Dies ergibt einen Pfad mit geringem Widerstand für den Strom, der für ein stabiles Funktionieren benötigt wird. Es ist auch sehr wichtig, Entkopplungskondensatoren so nah wie möglich an den VCC und VSS Pins jedes IC zu platzieren. Diese Kondensatoren sind wie winzige, lokale Ladungsspeicher, die dem IC die schnellen Stromstöße geben, die er benötigt, und das Rauschen auf der Versorgungsspannungbeseitigen. Ein gutes Layout für die Versorgungsspannung ist ein Zeichen für ein professionelles Design. Die Verbindung zwischen VCC und VSS ist grundlegend.

Zusammenfassend

Auch wenn die verschiedenen Namen für Netzteile in der Elektronik anfangs verwirrend erscheinen mögen, haben sie ein klares Muster, das auf der Technologie basiert, die sie verwenden. Wenn Sie die Geschichte und die Verwendung von VCC, VDD, VEEund VSSkennen, können Sie jedes Schaltplan oder Datenblatt mit Zuversicht betrachten.

Hier sind die wichtigsten Dinge, die Sie sich merken sollten:

• VCC ist normalerweise die positive Versorgungsspannung für bipolaren (BJT)-Schaltungen.
• VDD ist normalerweise die positive Versorgungsspannung für CMOS (FET)-Schaltungen.
• VEE ist die negative Versorgungsspannung in bipolaren Schaltungen, die oft in analogen Anwendungen zu finden sind.
• VSS ist die niedrigste Versorgungsspannung in einem CMOS-Schaltung, die fast immer mit Masse (GND) in digitalen Systemen verbunden ist.
• Die doppelten Buchstaben (CC, DD, EE, SS) bedeuten eine Versorgungsspannung, während ein einzelner Buchstabe die Spannung an einem bestimmten Teil bedeutet.
• Überprüfen Sie immer das Datenblatt, um die richtige Betriebsspannung für jedes Teil zu finden.
• Seien Sie vorsichtig mit dem PCB Layout, insbesondere wie Sie die VCC und VSS Leitungen verlegen und wo Sie Entkopplungskondensatoren platzieren.