In der Elektronik sind die Begriffe VCC, VEE, VDD und VSS werden häufig verwendet, um unterschiedliche Versorgungsspannungen in Schaltkreisen zu beschreiben. Diese Bezeichnungen sind wichtig für das Verständnis der Versorgungsrollen und der korrekten Funktion von Komponenten wie Bipolartransistoren (BJTs) und Feldeffekttransistoren (FETs). Jeder dieser Begriffe hat seinen spezifischen Ursprung und seine Anwendung, die oft mit dem verwendeten Transistortyp (ob BJT oder FET) und der Konfiguration der Schaltung zusammenhängt. In diesem Artikel werden wir die Unterschiede zwischen diesen Netzteilbezeichnungen aufschlüsseln und ihre Relevanz für das Schaltungsdesign erklären.
Was ist VCC?
VCC steht für „Voltage at the Common Collector“. Dieser Begriff wird verwendet, um die positive Versorgungsspannung in Schaltkreisen zu beschreiben, die Bipolartransistoren (BJT) verwenden. Das „C“ in VCC bezieht sich auf den Kollektoranschluss des Transistors. VCC ist für die Stromversorgung von BJTs unerlässlich, da der Kollektor normalerweise mit der positiven Spannungsschiene verbunden ist.
Bei NPN-Transistoren, die aufgrund ihrer schnelleren Schaltgeschwindigkeit häufiger verwendet werden, stellt VCC die positive Versorgung am Kollektoranschluss dar. Beispielsweise ist in einer NPN-Transistorschaltung der Kollektor normalerweise über einen Widerstand oder direkt mit VCC verbunden.
Verwendung in TTL und Operationsverstärkern: In Transistor-Transistor-Logik-Schaltungen (TTL) wird VCC häufig als Hauptversorgung für positive Spannung verwendet. In Operationsverstärkern, die hauptsächlich aus BJTs bestehen, spielt VCC ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Ansteuerung der positiven Stromschiene.
V+ vs. VCC: In vielen Fällen kann V+ synonym mit VCC verwendet werden. Beide stellen die positive Versorgungsspannung dar, obwohl VCC speziell an Schaltkreise gebunden ist, die BJTs verwenden. In Schaltkreisen mit mehreren positiven Spannungspegeln können diese mit VCC1, VCC2 usw. gekennzeichnet sein, um zwischen verschiedenen Versorgungsleitungen zu unterscheiden.
Was ist VEE?
VEE steht für die negative Versorgungsspannung in BJT-Schaltkreisen, und das „E“ in VEE steht für den Emitteranschluss des Transistors. VEE wird häufig in Schaltkreisen verwendet, in denen sowohl positive als auch negative Versorgungsspannungen erforderlich sind, beispielsweise in Dual-Supply-Systemen. In diesen Fällen fungiert VEE als negative Stromschiene.
In einer NPN-Transistorschaltung ist der Emitter mit VEE verbunden, das entweder Masse oder eine negative Spannung sein kann. In Systemen mit Einzelversorgung hat VEE normalerweise dasselbe Potenzial wie Masse.
Ähnlich wie V+ austauschbar mit VCC verwendet werden kann, kann V- in vielen Schaltkreisen anstelle von VEE verwendet werden. Wenn auf die negative Versorgung in BJT-Schaltkreisen Bezug genommen wird, bezeichnen V- und VEE beide dasselbe Konzept.
Was ist VDD?
VDD bezeichnet die positive Versorgungsspannung in Schaltkreisen, die Feldeffekttransistoren (FETs) verwenden. Das „D“ in VDD steht für den Drain-Anschluss des FETs. VDD ist entscheidend für die Stromversorgung von N-Kanal-FETs (NchFETs), die häufig in CMOS-Schaltkreisen (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) verwendet werden.
Bei einem N-Kanal-FET ist der Drain-Anschluss normalerweise über einen Widerstand oder direkt mit VDD verbunden. VDD dient in Schaltkreisen, die FETs verwenden, als positive Spannungsschiene.
Verwendung in CMOS und Operationsverstärkern: In der CMOS-Technologie werden sowohl N-Kanal- als auch P-Kanal-Geräte verwendet. Während die Namenskonvention möglicherweise nicht genau mit der Polarität in CMOS-Schaltkreisen übereinstimmt (da die Rollen von Drain und Source komplementär sind), wird aus historischen Gründen weiterhin VDD zur Beschreibung der positiven Stromschiene verwendet. VDD wird auch in Operationsverstärkern verwendet, die mit FETs gebaut sind.
In FET-Schaltungen kann V+ synonym mit VDD verwendet werden und bezeichnet die positive Versorgungsspannung.
Was ist VSS?
VSS steht für die negative Versorgungsspannung in Schaltkreisen, die FETs verwenden, wobei sich das „S“ auf den Source-Anschluss des Transistors bezieht. Bei N-Kanal-FETs ist die Quelle mit VSS verbunden, das oft als Masse oder negative Spannung im Schaltkreis dient.
So wie V- in BJT-Schaltungen ein Synonym zu VEE ist, wird es in FET-Schaltungen auch synonym zu VSS verwendet.
Vergleich von VCC, VEE, VDD und VSS
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zwischen VCC, VEE, VDD und VSS hinsichtlich Transistortyp, Anschluss und Polarität zusammen.
| Bedingungen | Transistortyp | Terminal | Polarität | Benutzt in |
|---|
| VCC | Bipolarer Übergangstransistor (BJT) | Sammler | Stärken | TTL, Operationsverstärker, BJT-Schaltungen |
| VEE | Bipolarer Übergangstransistor (BJT) | Emitter | Negative Gedanken und | TTL, Operationsverstärker, BJT-Schaltungen |
| VDD | Feldeffekttransistor (FET) | Abtropfen | Stärken | CMOS, FET-Schaltungen, Operationsverstärker |
| VSS | Feldeffekttransistor (FET) | Quelle | Negativ oder Masse | CMOS, FET-Schaltungen, Operationsverstärker |
Ursprünge der VCC-, VEE-, VDD- und VSS-Namenskonventionen
Die Begriffe VCC, VEE, VDD und VSS leiten sich von einer allgemeinen Namenskonvention ab, die zur Beschreibung von Spannungen in Bezug auf einen Referenzknoten, häufig Masse (GND), verwendet wird. Beispielsweise bezieht sich eine Spannung wie Va auf die Spannung eines Punkts relativ zur Masse, während Vab die Spannungsdifferenz zwischen zwei Knoten, A und B, angibt.
Eine Spannung mit wiederholten Indizes (z. B. Vxx) ergibt einen Wert von 0 V, da es sich um die Spannungsdifferenz am selben Knoten handelt. Im Laufe der Zeit wurden diese wiederholten Indizes (CC, EE, DD, SS) übernommen, um Gleichstromversorgungsspannungen in elektronischen Schaltkreisen darzustellen.
In BJT-Schaltungen bezieht sich VCC auf die Kollektorspannung und ist normalerweise positiv, während sich VEE auf die Emitterspannung bezieht, die oft negativ oder Masse ist. Diese Begriffe sind speziell auf NPN-Transistoren beschränkt, obwohl die Verwendung auch auf PNP-Transistoren ausgedehnt werden kann.
In MOSFET-Schaltungen beziehen sich die Begriffe VDD und VSS auf die Drain- bzw. Source-Spannung. Ähnlich wie bei BJTs ist VDD normalerweise positiv, während VSS negativ sein oder als Masseknoten dienen kann.
Obwohl ursprünglich an bestimmte Transistoren gebunden, hat sich die Verwendung von VCC/VDD und VEE/VSS weiterentwickelt und diese Begriffe werden heute häufig synonym für verschiedene Schaltungstypen wie CMOS- und BJT-Schaltungen verwendet.
Häufige Missverständnisse und moderne Verwendung
Im Laufe der Zeit haben sich die strengen Definitionen von VCC, VEE, VDD und VSS verwischt. VCC wird möglicherweise in CMOS-Schaltkreisen verwendet, VDD in BJT-Schaltkreisen. Die wichtigste Erkenntnis ist, dass diese Begriffe ursprünglich zur Bezeichnung der Versorgungsspannungen in BJTs und FETs gedacht waren, heute jedoch häufig allgemeiner verwendet werden, um positive und negative Spannungen in vielen Arten von Schaltkreisen anzuzeigen.
Darüber hinaus kann in einigen Schaltkreisen VSS oder VEE als Erdungsknoten dienen, während in anderen ein anderer Referenzpunkt gewählt werden kann, was zu variablen Spannungspolaritäten führt.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass VCC, VEE, VDD und VSS Stromversorgungsbezeichnungen sind, die für das Verständnis der elektrischen Eigenschaften von Schaltkreisen mit BJTs und FETs unerlässlich sind. Obwohl diese Begriffe ursprünglich von bestimmten Transistortypen stammen, werden sie im modernen Schaltkreisdesign häufig synonym verwendet. Das Verständnis ihrer Rollen ist für das Schaltkreisdesign von entscheidender Bedeutung, um eine ordnungsgemäße Stromverteilung und Funktionalität sicherzustellen.
Beim Entwurf oder der Fehlersuche an Schaltkreisen mit BJTs oder FETs ist es wichtig, die entsprechenden Stromversorgungsbezeichnungen richtig zu identifizieren und anzuwenden, unabhängig davon, ob Sie mit TTL-, CMOS- oder Operationsverstärker-Schaltkreisen arbeiten.
