Donner un sens au méli-mélo de lettres : la vraie différence entre VCC, VDD, VEE, VSS et GND

Vous avez vu le fouillis de lettres pour les alimentations électriques sur les schémas et les cartes de circuits imprimés (PCB) : VCC, VDD, VEE, VSS. Quelle est la différence entre VCC et VDD ? VSS et GND sont-ils identiques ? C’est un exemple classique de mots techniques qui rendent les choses difficiles à comprendre. Je suis ici pour vous montrer que ce n’est pas aussi déroutant qu’il n’y paraît. Dans cet article, j’expliquerai ces termes en anglais simple, en utilisant mes propres expériences. Nous examinerons l’histoire derrière les noms et, plus important encore, je vous donnerai le savoir-faire pratique pour comprendre exactement le type de tension d’alimentation dont une pièce a besoin. Lorsque vous aurez fini de lire, vous serez en mesure de consulter les fiches techniques et les schémas de circuits en toute confiance, ce qui fera de vous un ingénieur ou un amateur plus compétent et mieux informé. Il ne s’agit pas seulement d’apprendre des faits ; il s’agit de bâtir une base solide pour votre travail dans les circuits électroniques.

Que signifient réellement VCC et VDD ?

Commençons par déterminer ce que signifient les lettres. En électronique, « V » signifie presque toujours tension. Les deux lettres qui suivent, cependant, peuvent être un peu plus déroutantes. Le « CC » dans VCC pointe vers le collecteur partie d’un transistor à jonction bipolaire (BJT). Ainsi, VCC est le positif tension d’alimentation qui va au collecteur d’un BJT. Ce terme est devenu la norme lorsque les transistors bipolaires étaient la principale technologie utilisée.

De la même manière, le « DD » dans VDD pointe vers le drain partie d’un transistor à effet de champ (FET). Ainsi, VDD est le positif tension d’alimentation qui va au drain d’un FET. Au fur et à mesure que les FET, en particulier dans la technologie CMOS, sont devenus plus courants, VDD est devenu le terme standard pour le principal positif tension dans ces circuits. Ainsi, vous pouvez voir le modèle : le nom est directement lié au type de transistor technologie utilisée dans le circuit. Les signification de vcc est connecté au tension du collecteur. J’utiliserai le terme vcc plusieurs fois car c’est le sujet principal. Le terme vdd est également une grande partie de cette discussion.

Pourquoi deux lettres ? Une brève histoire

Les gens me demandent souvent pourquoi nous utilisons « VCC » ou « VDD » et pas simplement « VC » ou « VD ». La raison est une règle simple mais importante. La lettre unique, comme « C » pour collecteur ou « D » pour drain, signifie généralement la tension à cette partie par rapport à la masse. La double lettre, « CC » ou « DD », signifie qu’il s’agit de la tension d’alimentation pour l’ensemble du circuit ou une partie de celui-ci. Le vcc est la tension d’alimentation.

Ce petit changement dans la façon dont il est écrit signifie beaucoup. Il aide les ingénieurs à faire rapidement la différence entre une mesure à un endroit et la ligne d’alimentation principale qui alimente de nombreuses pièces. Par exemple, le tension au collecteur d’un transistor peut changer pendant que le circuit fonctionne, mais le VCC tension d’alimentation devrait rester le même. Cette règle aide à éviter la confusion dans un schéma de circuit. Ainsi, VCC est généralement considéré comme le principal positif tension source pour une partie du circuit. Le fonctionnement tension de la puce est souvent indiqué par VDD. L’utilisation de deux lettres permet de faire la différence entre le tension d’alimentation et la tension à un certain endroit sur le transistor.

Quelle est la différence réelle entre VCC et VDD ?

C’est la partie la plus importante. Le principal différence entre VCC et VDD est le type de technologie auquel ils sont connectés.

• VCC: Ce terme est destiné aux circuits qui utilisent des transistors à jonction bipolaire (BJT). Pensez aux anciens types de logique comme TTL (Transistor-Transistor Logic). Dans ces circuits, VCC donne le positif tension d’alimentation.
• VDD: Ce terme est lié aux circuits qui utilisent des transistors à effet de champ (FET). C’est la norme pour les nouveaux circuits CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), que vous trouverez dans les microcontrôleurs, les CPU et la plupart des nouveaux circuits intégrés numériques. VDD est le positif tension d’alimentation ici. Le vdd est le drain.

J’ai traité beaucoup de bipolaire et CMOS conceptions, et se souvenir de cette différence est très important. Bien que VCC et VDD donnent un positif tension, savoir quel terme trouver sur une fiche technique vous indique tout de suite quel type de pièces se trouvent à l’intérieur. Par exemple, si je vois des broches VCC sur un circuit intégré, je peux deviner qu’il s’agit probablement d’un appareil bipolaire. Si je vois VDD, je suis presque sûr que je regarde un appareil CMOS. Le fonctionnement tension de la puce est un détail clé. Utilisation de vcc et vdd permet de distinguer les deux types de technologies. Le alimentations électriques pour ces appareils sont une partie principale du conception de circuit.

Alors, comment VEE et VSS s'intègrent-ils ?

Maintenant que nous comprenons VCC et VDD, ajoutons leurs partenaires, VEE et VSS, à la discussion. Tout comme VCC et VDD sont généralement positifs alimentations électriques, VEE et VSS sont généralement les connexions négatives ou de masse. Le modèle est le même qu’avant.

Le « EE » dans VEE signifie le émetteur partie d’un BJT. Dans de nombreux analogique circuits, en particulier les amplificateurs, vous trouverez un double l'alimentation électrique avec à la fois un positif et un alimentation négative. Dans ces situations, VCC serait le positif tension et VEE serait le tension négative. Cela permet à la sortie du amplificateur aller à la fois au-dessus et en dessous de la masse. Le tension de l’émetteur est mesurée à partir de VEE.

De la même manière, le « SS » dans VSS signifie le source partie d’un Transistor à effet de champ. Pour un circuit numérique, qui fonctionne généralement sur un alimentation unique, VSS est normalement connecté au point de masse (0 V). VSS est le plus bas tension dans le circuit, qui dans la plupart des systèmes numériques est la masse. Donc, vss est la source. Vous trouverez souvent vdd et vss ensemble dans les fiches techniques pour circuits cmos. Les termes vee et vss sont nécessaires pour comprendre l’ensemble de la configuration de l’alimentation. Le vss est le négatif alimentation dans de nombreuses situations.

VSS est-il différent de la masse (GND) ?

C’est une question qu’on me pose fréquemment, et c’est une bonne question. Dans de nombreux circuits numériques, sinon la plupart, VSS est, en fait, connecté à la borne de masse (GND). Pour un simple circuit alimenté par une batterie ou une autre source d’alimentation, VSS et GND sont essentiellement le même point, agissant comme la référence 0 V pour l’ensemble du système.

Mais ce n’est pas toujours aussi simple. L’important est que VSS signifie spécifiquement le plus bas tension niveau connecté à la partie source des FET à l’intérieur d’un circuit intégré. GND est un terme plus large pour le point de référence à partir duquel toutes les autres tensions sont mesurées. Dans certains systèmes complexes, vous pouvez avoir plusieurs niveaux de « masse ». Par exemple, vous pourriez avoir des masse analogique et masse numérique zones sur un PCB pour éloigner les pièces numériques bruyantes des analogique circuits. Dans ce cas, VSS pour un circuit intégré numérique se connecterait au masse numérique. La chose essentielle à retenir est que même si VSS est souvent connecté à GND, le terme VSS concerne spécifiquement le connexions d’alimentation d’un circuit intégré. Nous avons également masse AC dans certains systèmes.

Comment ces tensions d'alimentation affectent-elles les transistors ?

Pour vraiment comprendre ces idées, il est utile de savoir comment un transistor fonctionne. Pensez à un transistor comme un interrupteur ou une vanne électronique. Le tension d’alimentation donne la puissance à cette vanne pour fonctionner. Dans un transistor bipolaire NPN, VCC donne le positif tension à la collecteur. Un petit courant à la base permet à un courant beaucoup plus important de circuler à partir du collecteur à la émetteur, ce qui rend le signal plus fort ou allume ou éteint une charge. Le vcc est le positif alimentation qui permet cela. Le tension du collecteur est un détail clé dans cette action.

Dans un MOSFET, l’idée est similaire mais la science est différente. VDD donne le positif tension à la drain. A tension à la grille contrôle la quantité de courant qui circule du drain à la source. Le vdd est la tension de fonctionnement qui permet au MOSFET de s’allumer et de s’éteindre. La connexion entre drain et vss est très important pour le fonctionnement de l’appareil. Le transistors à effet de champ sont contrôlés par ce tension. Les tension de drain est un élément clé du fonctionnement d’un MOSFET. Les deux transistor bipolaire et MOSFET les appareils ont besoin de ces alimentations électriques pour bien fonctionner. Le transistor NPN est un type fréquent de transistor bipolaire. Les vcc et vdd termes sont essentiels pour comprendre leur fonctionnement. Le vee et vss termes définissent le bas tension ligne.

Un circuit peut-il avoir à la fois VCC et VDD ?

Bien sûr ! J’ai travaillé sur de nombreuses conceptions où cela se produit. Ceux-ci sont souvent appelés circuits à signaux mixtes, car ils ont à la fois analogique (souvent bipolaire) et numérique (CMOS) pièces sur le même carte de circuit. Par exemple, vous pourriez avoir un capteur avec un amplificateur analogique (nécessitant VCC et peut-être VEE) envoyant son signal à un microcontrôleur (qui a besoin de VDD et VSS).

Dans ces cas, il est très important d’avoir un réseau d’alimentation bien fait. Vous devez vous assurer que les deux VCC et VDD alimentations électriques sont propres et stables. Souvent, les circuits intégrés avec des pièces analogiques et numériques auront des broches d’alimentation séparées (comme VCCA pour VCC analogique et VCCD pour VCC numérique) pour aider à cela. Certains nouveaux Les circuits intégrés ont à la fois vdd et vcc broches, mais ce n’est pas aussi courant. L’essentiel est de consulter la fiche technique pour connaître les besoins en alimentation de chaque pièce. Avoir les deux vcc et vdd sur la même carte signifie que vous devez planifier soigneusement. Le bornes de l’appareil doivent être branchés au bon tension.

Quelle est l'histoire de la masse analogique et de la masse numérique ?

Lorsque vous avez un mélange de analogique et des pièces numériques, la connexion à la terre devient très importante. Les circuits numériques, en particulier les circuits rapides, peuvent créer beaucoup de bruit sur la ligne de terre. Ce bruit peut causer beaucoup de problèmes aux circuits analogiques, comme un amplificateur.

Pour arrêter cela, les concepteurs font souvent des connexions de terre séparées pour un masse analogique (AGND) et un masse numérique (DGND). Le VSS des circuits intégrés numériques se connecterait au masse numérique, tandis que le point de masse pour le analogique les pièces se connecteraient au masse analogique. Ces deux zones de terre sont ensuite généralement connectées à un seul endroit, souvent près de l’endroit où l’alimentation arrive. Cette méthode empêche le bruit numérique de perturber le analogique signaux. Parfois, vous pouvez également trouver un masse de blindage utilisé pour bloquer le bruit. L’idée de masse et masse de signal est la clé d’un bon conception de circuit. Les borne de terre commune est l’endroit où ces différentes terres sont souvent réunies.

Comment trouver VCC, VDD, VEE et VSS sur une fiche technique ?

C’est là que vous mettez vos connaissances en pratique. La fiche technique est votre meilleure ressource pour connaître les besoins en alimentation d’une pièce. Voici mon processus :

1. Trouver le schéma de brochage : Il s’agit d’une image du circuit intégré qui montre où se trouve chaque broche et comment elle s’appelle. Vous devriez voir des broches clairement marquées comme VCC, VDD, VEEou VSS.
2. Consultez le tableau des valeurs maximales absolues : Ce tableau indique le plus élevé tension l’appareil peut supporter sur ses broches d’alimentation. Dépasser ces chiffres cassera probablement la puce.
3. Vérifiez le tableau des caractéristiques électriques : Cette partie donne le suggéré tension plages de fonctionnement. Pour une conception fiable, vous devez toujours rester dans ces valeurs suggérées. Il pourrait lister une tension de fonctionnement de, par exemple, 5V pour VDD.
4. Lisez les descriptions des broches : Il y aura une partie qui explique ce que fait chaque broche. Cela confirmera que le VCC la broche est la alimentation positive et VSS est la connexion à la terre.

La fiche technique indiquera clairement le nécessaire tension d’alimentation du circuit. Il pourrait également lister un Tension d’E/S pour les broches d’entrée/sortie, qui peuvent parfois être différentes de la principale VDD tension.

Pourquoi la disposition du circuit imprimé pour VCC et VSS est-elle importante ?

Vous pouvez avoir un dessin parfait, mais si votre PCB la disposition est mauvaise, votre circuit pourrait ne pas fonctionner correctement. Les chemins que VCC et VSS suivre sur le cartes de circuits imprimés sont très importants. Le tension plus élevée de vcc doit être acheminé avec soin.

Je suggère toujours d’utiliser des plans de masse sur un PCB avec plusieurs couches. Cela implique de mettre de côté une couche entière de cuivre pour VCC et un autre pour GND (qui est lié à VSS). Cela donne un chemin à faible résistance pour le courant, ce qui est nécessaire pour que les choses fonctionnent de manière stable. Il est également très important de placer des condensateurs de découplage aussi près que possible du VCC et VSS broches de chaque circuit intégré. Ces condensateurs sont comme de minuscules réservoirs de charge locaux, donnant au circuit intégré les petits morceaux de courant dont il a besoin et nettoyant le bruit sur le tension d’alimentation. Une bonne disposition pour le tension d’alimentation est un signe de conception professionnelle. Le lien entre vcc et vss est basique.

Pour résumer

Même si les différents noms pour alimentations électriques en électronique peuvent sembler déroutants au début, ils ont un schéma clair basé sur la technologie qu’ils utilisent. En connaissant l’histoire et les utilisations de VCC, VDD, VEEet VSS, vous pouvez regarder n’importe quel schéma de circuit ou une fiche technique en toute confiance.

Voici les points clés à retenir :

• VCC est généralement le positif tension d’alimentation pour bipolaire (BJT).
• VDD est généralement le positif tension d’alimentation pour CMOS (FET).
• VEE est le négatif tension d’alimentation en bipolaire circuits, souvent trouvés dans analogique utilisations.
• VSS est le plus bas tension d’alimentation dans un Circuit CMOS, qui est presque toujours lié à la terre (GND) dans les systèmes numériques.
• Les lettres doubles (CC, DD, EE, SS) signifient un tension d’alimentation, tandis qu’une seule lettre signifie le tension à une certaine partie.
• Vérifiez toujours la fiche technique pour trouver la bonne tension de fonctionnement pour n’importe quelle pièce.
• Soyez prudent avec le PCB disposition, en particulier la façon dont vous acheminez le VCC et VSS lignes et où vous placez les condensateurs de découplage.