電器設備同時使用多個電壓源,是十分常見的,一點也不奇怪。

我們看下圖:

圖1:操控系統中單片機及前向、後向通道的供電電壓

從圖1中我們看到,這裡有三種供電電壓,分別是+5V、±12V和+24V,它們至少需要3種電壓源。

我們再看下圖:

圖2:產生±12V和+5V電壓的供電電源

圖2中,我們看到了±12V和+5V的供電電源,也即兩種電壓源。

值得注意的是:前向通道模擬量輸入迴路電源的地線與CPU的地線分別成為模擬地和數字地,這兩個地線之間要採用零歐電阻隔離,以消除干擾。

可見,在電路中採用多電壓源供電是一點也不奇怪的。

另外,常規PLC的工作電源一般是+24V,它的前向與後向既可能採用+24V電源,也有可能採用其它不同電壓值的工作電源。下圖是ABB的某款PLC供電電壓:

圖3:PLC的工作供電電壓

圖3的右下方,我們看到了開關量輸入模塊的供電電壓也是24V,但它是獨立的。為何?因為它的供電電壓可以從5V一直到24V,由外部開關量採集條件來決定。

另外,從總體看,如果把外圍工控電路也算上,則還有外部三相交流電以及單相交流電,這些交流電源共同參與到系統的工作中。顯見,電源的種類就更多了。

回答完畢。

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某次對學生做畢業設計指導,學生問我:單片機前向通道的信號處理運算放大器電路採用±12V供電電壓,運算放大器的輸出自然也是±12V。這個輸出電壓如何通過模數轉換器輸出給單片機?單片機的工作電壓不是+5V嗎?這會發生問題吧?

我告訴他:你仔細去看看ADC0809模數轉換器的接線電路圖,仔細理解模數轉換器的工作原理,以及自己的模電和數電課本。

這位學生的問題和題主的問題有點聯繫,雖然不是很直接。如果題主已經學過模電和數電,我就把這個問題提給題主吧:這個問題如何解決?


電壓源不一定是電源,電壓源也不定是直流,一個信號處理系統,既有直流電源,還有各種信號,雜訊,都可以用電壓源表示。

即使直流電源,很多電路也需要幾種不同電壓的電源,那就是多個電壓源了。


為什麼不行?理論上想用多少個都可以!比如電腦主板電源有+3.3V、+5V、-5V、+12V、-12V。


因為電路需要啊。比如,為了防止一路電源斷電影響正常工作生活,就可以使用兩路電源,一備一用。像筆記本電腦既有自帶電池,又可以接電源適配器;像機房的UPS、工業現場的雙路供電等等就是個例子。


典型的推挽功率放大電路就是對稱的雙直流電源供電的。

以參考點為地(零)和以參考點為(正)或為(負)的設計有直接關係。


這種情況太常見了。對於數字電路,比如fpga,打個比方內部邏輯工作在1.8v,但是它要驅動外部TTL器件,必須要3.3V電壓才能驅動,那麼輸出邏輯需要使用3.3V電壓源供電才行。哪怕經常用到的DDR也是,內部邏輯使用一種電壓源,輸出BUF使用另一種。總結就是電路不同區域有不同的用途,可能得工作電壓也不同。

對於模擬電路,往往也是要多電壓工作的,比如最簡單的一個例子,一個放大器驅動功率器件,放大器輸入是小電壓,輸出需要大電壓,往往一個晶體管就可以實現小電壓控制大電壓的場景。說這麼多就是,不同電壓源主要還是考慮不同的用處,有可能是為了連接其他電壓標準的電路,也有可能考慮關鍵電路的低功耗等等。


這個其實就像你把兩個電池串聯或者並聯(反向串聯)是類似的


大多數電路中需要不同的電源為晶元供電


這個可以看作是電路設計中的分塊思想,每個塊可以有一個電壓源,這些電壓源的能量可以是來自同一個大的電壓源,也可以是來自其他地方。

電路設計其實和程序設計在思想上有很大的共同點,都是需要將複雜的問題,分成較簡單的問題,然後解決好每個簡單的問題後再把他們綜合起來,最終解決這個複雜問題


使用多個電壓源在電路中是十分常見的。

使用多個電壓源的原因有很多。

拿FPGA為例,某些FPGA有3.3V供電的high range bank 和1.8V供電的high performance bank集成在同一塊晶元中。

由於電源電壓更高,,所以high range bank可以適應更多的電平標準;而較低的電源電壓使得high performance bank 有更快的電平翻轉速度。

因此一塊FPGA晶元往往有多個電源,實現不同的需求。

如果我們的電路系統是模數混合的話,那麼數字部分的電源和模擬部分的電源也是獨立的。

這是由於數字部分電平的頻繁翻轉會在數字地引入雜訊,使得數字電路部分的電源變得不那麼乾淨,從而影響模擬部分的性能。

所以為了保護模擬電路不受數字雜訊影響,我們會使用獨立的數字地與數字電源,以及獨立的模擬地與模擬電源。

由此可見,電路中使用多個電源的原因多種多樣,具體電源的使用還是要結合實際情況進行判斷。


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