Verwirrung über die Bedeutung von Floating

Hier definieren sie das Schweben als:

Sie erwähnen Ungrounded = Floating.

Aber in einem anderen Forum schrieb jemand:

Das Signal gilt als schwebend, wenn es nicht die gleiche Masse wie Ihr Gerät hat. Die Erde hat nichts damit zu tun. Die Erde ist nur ein weiterer Boden.

Ich bin ein bisschen verwirrt mit der Bedeutung von Schweben. Schwebt die Quelle im folgenden System?:

Wenn es nicht schwimmt, können Sie ein Beispiel für ein System geben, in dem die Quellmasse schwebt?

BEARBEITEN:

Eine Floating Source ist mit einem Differenzverstärker verbunden. Wenn ich eine Masse hinzufüge, auf die der rote Pfeil zeigt, verstärkt die Simulationsschaltung dieses Signal sehr gut. Aber wenn ich keinen Boden benutze, korrumpiert die Simulation.

Brauchen wir zu diesem Zeitpunkt wirklich einen Boden oder wird dieser nur in der SPICE-Simulation benötigt? Denn wenn ich einen Boden hinzufüge, schwebt dieser nicht mehr im Diagramm. Das ist wirklich verwirrend.

EDIT 2:

Noch mehr Verwirrung.

Ich stoße immer auf eine solche Schaltungstopologie für Differenzverstärker:

Bitte beachten Sie, dass über den Eingangsdifferenzsignalen dh die Quelle und das Diff. Verstärker teilen wieder die gleiche Masse.

Aber wenn ich mir die Eingangsanschlüsse für ein Voltmeter oder ein Diff ansehe. Beendet Datenerfassungskarte, gibt es keinen zusätzlichen Grund. Es gibt Eingänge für -Vin und + Vin, aber nicht für GND.

Stellen Sie sich jetzt vor, ich habe ein Gerät mit einer analogen Masse namens AGND1 und dieses Gerät hat zwei Differenzausgänge, z. B. 2 V und -2 V, relativ zu seinem eigenen AGND1. Nun, wenn ich seine Differenzausgänge an das Voltmeter oder ein Diff anschließe. Beendetes DAQ-Board, das seinen eigenen Boden hat, nennt es AGND2. Wir sind mit einer Situation konfrontiert, in der AGND1 und AGND2 nicht verbunden sind. Trotzdem funktionieren diese Systeme wie folgt:

Wie Sie in einem typischen Voltmeter oder Diff sehen. DAQ-Board-Verbindung Wir verbinden nicht zwei Systemerde AGND1 und AGND2.

Also der Diff. Die Verstärkertopologie, auf die ich stoße, verwendet gemeinsame Erdungen, aber in Wirklichkeit sind die Erdungen nicht verbunden.

Dies ist auch sehr verwirrend, da ich nicht weiß, woher mein Mangel an Wissen kommt.

Floating ist ein Spannungsterm und muss wie jede Spannung eine Referenz haben.

Das heißt: "Objekt A kann in Bezug auf Objekt B schweben."

Wenn Ihre gezeigte Schaltung beide Erdungen miteinander verdrahtet sind, schwebt die Quelle V1 NICHT in Bezug auf den Verstärker.

Wenn es sich jedoch um ein batteriebetriebenes Widget ohne andere Verbindung handelt, schwebt das Ganze in Bezug auf den Boden unter Ihren Füßen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Das folgende Schema hat andererseits eine schwebende Quelle.

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Übrigens: Um Sie weiter zu verwirren, gibt es eine ganz andere Bedeutung des Schwebens.

Im folgenden Schema sind die beiden Eingänge A und B nicht verbunden, und wir nennen das Floating. In diesem Fall werden sie tatsächlich durch die Pulldowns an den Boden gebunden, aber das linke Ende wird immer noch als schwebend betrachtet, unabhängig davon, ob die Pulldowns vorhanden sind oder nicht.

^{simulieren Sie diese Schaltung}

In meiner Definition ist ein Stromkreis "schwebend", wenn kein Strom fließt, wenn ich ihn mit einem Draht an meine Masse oder eine andere Spannung relativ zu meiner Masse anschließe.

Eine Schaltung ist nicht schwebend , wenn ich kann einen Stromfluss machen.

OK, ich kann 1 Million Volt anlegen und ein Strom fließt. Ich spreche über eine Spannungsdifferenz , die Anwendung wird nicht alle Komponenten oder Bruch Isolation beschädigen usw.

In Ihrem ersten Bild schwebt die rechte Quelle tatsächlich. Wenn ich einen Draht von meiner Masse oder einem beliebigen Punkt in meinem Stromkreis (der geerdeten Quelle links) an sie anschließe , fließt kein Strom . Es würde nur die Verbindung geben, die ich gerade hergestellt habe, damit kein Strom fließen kann .

In Ihrem zweiten Bild gibt es 2 Verbindungen zwischen der Quelle links und dem Verstärker rechts. Dies bedeutet, dass diese Schaltungen nicht in Bezug zueinander schweben.

Ich denke, Ihre Verwirrung kommt von der Aussage Ungrounded = schwebend .

"Die Erde ist in der Tat nur eine Masse (Referenz). Stellen Sie sich die Schaltkreise A und B vor, die in Bezug zueinander schweben und keine Masse (oder eine andere Verbindung) gemeinsam nutzen können.

Wenn Stromkreis A mit "Erde" verbunden ist, kann Stromkreis B in keiner Weise mit "Erde" verbunden werden. Wenn die Schaltung B angeschlossen wäre, würde sie in Bezug auf A nicht mehr schweben.

Beide Stromkreise A und B können eine Erdung haben , sie können sie jedoch nicht teilen oder eine andere Verbindung teilen.

Mein batterie- oder solarbetriebener Taschenrechner mit der Bezeichnung Schaltung C schwebt sowohl in Bezug auf Schaltung A als auch auf Schaltung B, da er keinerlei Verbindungen zu A oder B hat.

Ein einfacher Trick, um zu überprüfen, ob eine Schaltung schwebt, besteht darin, eine (gepunktete) Linie zu zeichnen, um die beiden Schaltungen zu trennen. Die gepunktete Linie kann keine Drähte kreuzen!

Wie so:

Hüten Sie sich vor , dass ein Erdungssymbol könnte in mehr als ein Ort verwendet werden , und dann ist es wirklich eine Verbindung als auch obwohl es kein sichtbarer Draht.

Ich kann keine gepunktete Linie zeichnen, um die Quelle und den Verstärker in Ihrem zweiten Bild zu trennen. Daher schweben sie nicht im Verhältnis zueinander.

Bearbeiten

Verwirrung über diese Schaltung:

Wirklich, es ist nicht so verwirrend!

Dies ist nur ein Stromkreis, so dass er in Bezug auf Masse schweben kann, dies aber nicht muss. Es macht wirklich keinen Unterschied, da der Boden nur ein Bezugspunkt ist . Der Boden zwischen den 2 9V-Batterien ist ein guter Punkt.

Es sind keine weiteren Erdungssymbole erforderlich, es sei denn, Sie möchten, dass diese direkt mit derselben Erdung (zwischen den Batterien) verbunden sind.

Wenn Sie der Klemme von V1 eine Erdung hinzufügen, schließen Sie diese mit der Erdung kurz und unterbrechen die Funktion des Stromkreises .

Also nein, es sollte kein Grund hinzugefügt werden, nicht im Simulator und auch nicht in der realen Welt!

Diese Schaltung funktioniert jedoch nicht gut, da kein Pfad für die Basisströme der Transistoren vorhanden ist . Sie müssen eine Common-Mode-Spannung mit Widerständen einstellen, die auch diesen Basisstrom liefern.

Um dies zu lösen, gehen Sie wie folgt vor:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Die Gleichspannungsquelle V2 muss eine Spannung im Gleichtaktbereich sein, die der Verstärker verarbeiten kann. Sie können V2 auch auf Null setzen und entfernen.

Diese Lösung bewahrt die differentielle Natur der Signale. Sie können auch einseitig erden (oder eine Gleichspannung anlegen) (siehe Trevors Antwort), und das funktioniert, aber dann ist das Signal nicht mehr differenziell.

Strom fließt in Schleifen. Wenn ein System relativ zum anderen schwebt, bedeutet dies, dass die Schleifen nicht miteinander kommunizieren (nicht verbunden).

Betrachten Sie ein New Yorker U-Bahnauto. Die große Schleife führt vom Umspannwerk zur dritten Schiene, zum Autoantriebssystem, zu Laufschienen und zurück zum Umspannwerk. Es gibt keine Möglichkeit, die Räder vom Fahrgestell des Autos zu isolieren, daher ist das Fahrgestell Teil der großen Schleife. Manchmal verliert ein Auto aufgrund von Schnee, Eis, Rost usw. den Kontakt zu den Laufschienen. Wenn sich zwischen den Autos Bodenspringer befinden, versucht der Antriebsstrom, über diesen Bodenbrücken zu einem Auto mit gutem Kontakt zurückzukehren.

Es gibt auch ein Steuersystem, mit dem der Fahrer das Antriebssystem jedes Autos steuern, blockierte Türen, Ansagen, die Gegensprechanlage des Leiters usw. usw. erkennen kann. Sie möchten wirklich nicht, dass der Antriebsstrom durch die Steuerkabel zurückkehrt . Dieses System ist also vom Antriebsstrom isoliert oder "schwebend".

In Ihrem Fall ist das andere System nicht von Ihrem isoliert, da es durch Q3 und Q4 gebunden ist. Dadurch wird das andere System auf das Potenzial Ihres Systems aufmerksam. Oder umgekehrt, alles eine Frage der Perspektive.

Ideale, du willst dort keinen Boden. Wenn überhaupt, möchten Sie Ihr vsin in zwei separate additive Eingänge aufteilen und einen Grund in die Mitte legen. Wenn Sie auf beiden Seiten eine Erdung anbringen, erhalten Sie einen Verstärker, der nicht optimal funktioniert. Dies liegt daran, dass Sie eine Seite Ihrer Eingänge an eine einzelne Spannung anschließen. Die meisten Operationsverstärker arbeiten besser mit Differenzeingängen (ein Signal geht hoch, während das andere runter geht). Das in zwei Teile geteilte vsin mit einem Boden in der Mitte ist der richtige Weg, dies zu simulieren.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Der Grund, warum Spice Probleme hat, ohne dass Sie eine Referenzgrundlage einrichten, liegt darin, dass Ihr Operationsverstärker als vereinfachtes Blockdiagramm betrachtet wird und die Interna des Operationsverstärkers nicht verstanden werden. Über den Operationsverstärker sind Sie tatsächlich mit Masse verbunden, aber Spice würde es nie erfahren, da es sich um ein vereinfachtes Modell handelt.

In der realen Welt benötigen Sie keine Dual / Split-Sinuswelle, da Masse nur eine Referenz zum Messen der Spannung ist. Ein einzelner Sinuswelleneingang in einen BJT-Operationsverstärker ist wahrscheinlich ohne jegliche Referenz außerhalb des Operationsverstärkers in Ordnung. Wenn es sich um einen MOSFET-Operationsverstärker handeln würde, würde ich mit Sicherheit empfehlen, Entlüftungswiderstände zwischen den Eingängen und Masse anzubringen, um zu verhindern, dass schwebende Signale eine zu hohe Spannung an den Eingängen des Operationsverstärkers erzeugen. Selbst bei einem BJT-Operationsverstärker wäre ich nicht gegen Entlüftungswiderstände, um unerwartete oder katastrophale Ereignisse weiter zu verhindern.

So beantworten Sie Bearbeiten 2 :
Während dies funktioniert. Möglicherweise geben sie Ihnen immer noch ein vereinfachtes Diagramm der Vorgänge im Voltmeter oder in der Datenerfassung. Es sollte ein gewisser Sicherheitsschaltkreis vorhanden sein, um extreme potenzielle Unterschiede zwischen Geräten zu vermeiden, die keine gemeinsamen Gründe haben. Dies kann in Form von hochohmigen Entlüftungswiderständen oder Zenerdioden am DAQ oder Voltmeter erfolgen. Ohne einen Schaltungsschutz besteht eine gute Chance, dass ESD das Gerät zerstört.

Die andere Sache, die Sie hier beachten sollten, ist, dass die Geräte zwar nicht extern mit derselben Masse verbunden sind, aber dennoch indirekt zwischen diesen beiden Drähten mit der Erdung des anderen verbunden sind. Abhängig von der Transistortechnologie kann dies bei realen Geräten ausreichen, um Probleme mit der schwebenden Spannung zu vermeiden.

Wenn Sie das Wort "Boden" nicht mehr verwenden, haben Sie einen besseren Start. Nennen Sie es einen gemeinsamen Bezugspunkt. Blau ist nur nach Vereinbarung blau. Gleiches gilt für Stromkreise; dh Grund ist nur nach Vereinbarung Grund. Kurz gesagt, schweben ist wie Schrödingers Katze; Es ist sowohl positiv als auch negativ, bis Sie es messen, aber nur zu dem Zeitpunkt, zu dem Sie es messen. Gelegentlich positiv und gelegentlich negativ und so ist dieser Beitrag.