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エレクトロニクスVCC、VDD、VEE、VSS、およびGNDの電源電圧の理解

エレクトロニクスの世界では、VCC、VDD、VEE、VSS、およびGNDという用語を使用して、回路内のさまざまな部品の動作に必要なさまざまな電源電圧を記述します。これらの各用語は、明確な役割と接続を備えた特定の電圧タイプを表します。これは、電子デバイスが適切に機能することを確認するために非常に重要です。これらの電源電圧を理解することは、電子回路の設計、構築、または固定に関与する人なら誰でも役立ちます。このガイドは、これらの用語を明確に説明することを目的としており、それぞれが何を意味し、さまざまな種類の回路でどのように使用されるかを示し、電子設計と操作をよりよく理解するのに役立ちます。

カタログ

図1：VCC、VDD、VEE、VSS、およびGNDの関係

VCC、VDD、VEE、VSS、およびGNDの定義

VCC

図2：BJT、アンプ、およびTTL回路の正の電源電圧としてのVCC

VCCは、一般的なコレクターの電圧の略です。これは、双極ジャンクショントランジスタ（BJTS）のコレクター端子に接続された正の電源電圧です。これらのトランジスタでは、ベースの小さな電流は、VCCからエミッタに流れる大きな電流を制御します。このセットアップにより、トランジスタは信号を効果的に増幅または切り替えることができます。VCCは、トランジスタが動作するために必要なエネルギーを提供します。この正の電圧がなければ、トランジスタは電圧の差に依存してコレクターエミッターパスを介して電流を駆動するため、正しく機能できません。これにより、VCCは、タスクの増幅と切り替えにBJTSを使用する回路で非常に役立ちます。

VDD

図3：FET、アンプ、およびCMOS回路の正の供給電圧としてのVDD

VDDは、ドレインの電圧を表します。これは、フィールド効果トランジスタ（FET）、特にNチャネルFETのドレイン端子に接続された正の電源電圧です。VDDは、ドレイン端子とソース端子間の電流を制御します。電圧がゲート端子に適用されると、ドレインとソースの間のチャネルの導電率が変化し、FETが信号を切り替えるか、増幅します。VDDの値は、多くの場合、FETが処理できる最大電圧を決定します。これは、デバイスのパフォーマンスと効率的な動作に影響します。VDDは、FETが電流フローを管理し、スイッチングまたは増幅機能を実行するためのパワーを提供します。

vee

図4：BJT、アンプ、およびTTL回路の負の供給電圧としてのVEE

VEEは、BJTSのエミッタ端子に関連付けられた負の電源電圧です。この電圧は、トランジスタの適切な動作に重要です。NPNトランジスタでは、VEEは、エミッタがコレクターよりも低いポテンシャルであることを保証します。これは、トランジスタが正しく導入するために必要な状態です。VEEを介した適切なバイアスにより、トランジスタは安定した動作点を維持し、指定された電圧範囲内で機能するようにします。VEEはしばしば地上または低電位に接続されており、電流がエミッタからコレクターに流れるようにするため、トランジスタが信号を正確に増幅または切り替えることができます。VEEがなければ、トランジスタは適切な動作に必要なバイアス条件を達成することができません。

VSS

図5：FET、アンプ、およびCMOS回路の負の供給電圧としてのVSS

VSSはソースの電圧の略で、通常、NチャネルFETのソース端子に接続された負の電源電圧です。VSSは、回路の共通グラウンドまたは基準点として機能し、デバイス全体の適切な電圧レベルを確保します。回路のゼロ電圧レベルを定義し、他のすべての電圧が測定されます。この基準点は、FETの安定した動作に非常に役立ち、ドレイン端子とソース端子間の電流を効果的に制御できます。VSSは、FETが電流フローを管理し、その機能を確実に実行するために使用する安定したベースラインを提供します。多くの回路では、VSSはグラウンドと同義であり、回路全体に一貫した基準点を提供します。

GND

図6：回路の一般的な基準点としてのGND

GNDは地面の略です。これは、回路の電圧基準点です。GNDは、回路内のすべての電圧測定の共通基準点として機能し、他のすべての電圧を比較するための一貫したベースラインを提供します。安定した電圧環境を維持し、回路の動作に影響を与える可能性のある変動を防ぐために必要です。一貫した参照を提供することにより、GNDは正確な測定と安定した回路性能を確保し、回路の動作を妨害する可能性のあるノイズと干渉を回避します。GNDは、回路内の他のすべての電圧が参照される共通点であり、回路がスムーズかつ予測可能に機能することを保証します。

電子回路のその他の一般的な電源ラベル

VBAT（電圧バッテリー）は、バックアップレジスタを維持するために使用される電圧であり、主電源供給（VDD）がオフのときにリアルタイムクロック（RTC）が実行されます。これは、主要な電源が利用できない場合でも、メモリを維持し、時間が機能し続けるなどの重要な機能です。これにより、クロックのようなデバイスが適切なタイミングを表示し続け、主電源がオフになった場合でもデータが保存されます。これは、これらのデバイスが常に動作することを確認するのに非常に役立ちます。これは、個人が挑戦的な時代を通して安定性と進歩を維持するために、一貫した信頼できるサポートがどれほど重要であるかと同様に、非常に役立ちます。

VPP（プログラミング電圧）は、メモリデバイスのプログラミングまたは消去に使用される電圧です。EPROMS（消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ）やフラッシュメモリなどのプログラム可能なデバイスの保存データを変更するために必要な高い電圧を提供します。この電圧は通常、通常の動作電圧よりも高く、メモリを適切に記述または消去できるようにします。VPPがなければ、これらのデバイスは保存された情報を効果的に更新することができません。

VA（アナログ電圧）は、デジタル部品とアナログ部品の両方を持つ回路のアナログ操作に使用される特定の電圧レベルを示します。この分離により、両方のタイプの信号が同じ回路で正しく動作することが保証されます。アナログおよびデジタル操作の異なる電圧レベルを維持することにより、VAは2つの間の干渉を防ぎ、信号を明確かつ正確に保ちます。

CC（コレクター電圧）とDD（ドレイン電圧）は、通常、VCCがVDDよりも高い電源電源電圧と回路の動作電圧の差を表します。VCCは、回路の全体的な動作に必要な電源電圧の高度な電源です。一方、VDDは、回路の特定の部分で必要な作業電圧が低いことです。この区別は、式配電を効果的に管理し、回路の各部分が動作に適切な電圧を獲得できるようにするのに役立ちます。たとえば、一部の回路では、VCCはシステム全体に電力を供給するために5Vである可能性がありますが、VDDは特定の機密コンポーネントで3.3Vである可能性があり、回路のさまざまな部分で効率的で安定した性能が可能になります。

アプリケーションの説明

VCC、VDD、VEE、VSS、およびGNDがデジタルサーキットでどのように機能するかを理解することは、適切な回路の設計と操作に必要です。各電圧には、電子部品がうまく機能することを確認するための特定のジョブがあります。

VCCは、回路全体の主電源電圧です。すべての部品に電力を供給するために必要なエネルギーを与え、それらが正しく機能することを確認します。

VDDは、チップまたは積分回路（IC）に固有の作業電圧です。通常、チップの内部電圧調節因子が必要なレベルまで低下するため、通常はVCCよりも低くなります。たとえば、ARMマイクロコントローラーでは、電源電圧（VCC）は通常5Vであり、電圧安定化モジュールを介して3.3Vの作業電圧（VDD）に変更されます。一部のICにはVDDピンとVCCピンの両方があり、デバイスが異なる電圧レベルを処理できることを示しています。これにより、ICがパワーをより良く管理し、優れたパフォーマンスとエネルギー効率を確認するのに役立ちます。

フィールド効果トランジスタ（FET）またはCMOSデバイスを使用する回路では、VDDはトランジスタのドレイン端子の電圧であり、VSSはソース端子の電圧です。VDDは、FETが電流の流れを制御できるようにする正の供給電圧であり、VSSはグラウンドポイントであり、電流のリターンパスを提供します。

一般に、VCCはアナログ電源を示すために使用され、VDDはデジタル電源に使用され、VSSはデジタルグラウンド、VEEは負の電源を表します。これらの各電圧は、さまざまな種類の回路や部品に必要で、制限内で正しく機能することを確認します。

電気的には、GNDまたは地面は、電力場（PG）と信号接地に分割できます。パワーグラウンドは、高電流デバイスに使用され、重い負荷に安定した基準点を提供し、これらのデバイスの安全な動作を確認します。信号接地は、低電流または信号回路に使用され、機密信号処理部品の安定した基準点を維持します。パワーグラウンドと信号の地面にはさまざまな目的がありますが、電子回路の全体的な安定性と性能には両方とも必要です。ノイズと干渉を最小限に抑え、高電流と低電流の両方の回路が確実に効率的に機能することを確認するには、適切な接地技術が必要です。

双極ジャンクショントランジスタ（BJT）

図7：VCCとVEEを示す双極ジャンクショントランジスタ（BJT）

双極ジャンクショントランジスタ（BJTS）は、電子回路の主要な構成要素の1つです。それらは2つのタイプのNPNとPNPがあり、NPNは最新の回路でより一般的です。BJTSの電源電圧の名前は、コレクター、エミッタ、およびベースのトランジスタの特定の端子から派生しています。

共通コレクターのVCC電圧

VCCは、特にNPNタイプのトランジスタで、BJTのコレクター端子に接続された正の電源電圧です。VCCは、共通のコレクターでの電圧の略で、この電圧が回路内の多くのトランジスタで共有されていることを共有しています。ダブルCCは、これが単一のポイント電圧（VC）だけでなく、電源電圧であることを明らかにしています。

VCCは、電流がコレクターからエミッタに流れる可能性のある違いを提供するため、BJTSに必要です。この電流フローは、トランジスタがアンプまたはスイッチとして動作できるようにするものです。増幅では、トランジスタはVCCを使用して入力信号の強度を高めます。スイッチングでは、VCCはトランジスタのオンとオフの電源を切り、回路を通る電流の流れを制御するのに役立ちます。

たとえば、コモンエミッターアンプのセットアップでは、VCCはコレクターへの負荷抵抗を介して接続されます。ベースの入力信号は、コレクターからエミッタへの電流フローを変更し、トランジスタが入力信号を増幅できるようにします。VCCは、この増幅に必要な電力を提供します。

エミッタでのVee電圧

VEEは、特にNPNタイプのトランジスタで、BJTのエミッタ端子に接続された負の供給電圧です。VEEはエミッタの電圧の略で、二重EEはそれを他のエミッター関連電圧（VE）から分離します。

トランジスタを正しくバイアスするには、VEEが必要です。バイアスは、正しい電圧を端子に適用することにより、トランジスタの動作点を設定することを意味します。NPNトランジスタが正しく動作する場合、エミッタはコレクターよりも低いポテンシャルになければなりません。これにより、ベースエミッター接合が順方向にバイアスされ、電流がベースからエミッタに流れるようになりますが、ベースコレクター接合は逆バイアスであり、コレクターからエミッタへのより大きな電流の流れを制御します。

多くの回路では、VEEが地面に接続されており、エミッタの安定した基準点を提供します。これは、地面が回路全体の負の電圧参照として機能する単一の電源システムで一般的です。これらのセットアップでは、地面（0V）はVEEと同じです。

たとえば、アナログ回路の基本的なビルディングブロックである微分アンプでは、2つのBJTのエミッターが接続され、共通のエミッタ抵抗器を介して負の供給電圧VEEに接続されます。これにより、トランジスタが適切に偏っていることが保証され、塩基に適用される差動入力信号を増幅できます。

フィールド効果トランジスタ（FET）

図8：VDDとVSSを示すフィールド効果トランジスタ（FET）

フィールド効果トランジスタ（FET）は、電子回路で使用される一種のトランジスタです。さまざまな種類のフェットがあり、最も一般的なものはNチャネルとPチャネルMOSFET（金属酸化物 - 半導体フィールド効果トランジスタ）です。FETの電源電圧の名前は、トランジスタの特定の部分から排水、ソース、およびゲートから得られます。

ドレインのVDD電圧

VDDは、ドレインの電圧を表します。この用語とは、NチャネルFETの排水部分に接続された正の電源電圧を指します。VDDのDDは、電源電圧として表示されます。

VDD電圧は、NチャンネルFETの排水溝に行きます。FETが正しく動作するには、排水管はソースよりも高い電圧である必要があります。これにより、電圧がゲートに加えられたときに電流がドレインからソースに移動し、ドレインとソースの間の電流の流れを制御できます。VDDは、FETが電流フローを制御し、スイッチングまたは増幅機能を実行するために必要な電力を与えます。CMOSサーキットでは、VDDはデジタルロジックゲートを駆動し、デジタル信号を処理および送信するのに役立ちます。

ソースでのVSS電圧

VSSは、ソースの電圧の略です。この用語は、NチャネルFETのソース部分に接続された負の供給電圧を指します。VSSのSSは、電源電圧としてそれを示しています。

VSS電圧は、NチャンネルFETのソースになります。FETが正しく動作するためには、ソースはドレインよりも低い電圧である必要があります。このセットアップにより、FETが排水部とソース部品間の電流を効果的に制御できるようにします。VSSは、多くの場合、これらの回路の地上参照として機能し、FETの操作に安定した基準点を与えます。回路のゼロ電圧レベルを定義することにより、VSSはデバイス全体の適切な電圧レベルを維持し、確実に動作できるようにします。

6.電子機器におけるVCC、VDD、VEE、VSS、およびGNDの違いと例

VBAT（電圧バッテリー）は、バックアップレジスタを維持するために使用される電圧であり、主電源供給（VDD）がオフのときにリアルタイムクロック（RTC）が実行されます。これは、主要な電源が利用できない場合でも、メモリ保持やタイムキーピングなどの基本的な機能が機能し続けることを意味します。これは、クロック内の時間を維持したり、メモリ内のデータを保存するなど、継続的な操作が必要なアプリケーションで役立ちます。

VCC

•使用VCCは、双極ジャンクショントランジスタ（BJT）および動作アンプを使用した回路の正の電源電圧です。これらのコンポーネントに電力を供給するために必要なエネルギーを提供します。

•コレクター接続VCCは、NPN型BJTSのコレクター端子に直接接続されています。この接続は、トランジスタが正しく動作するために必要な電圧を提供します。コレクターは、電流がコレクターからエミッタに流れるようにするために、エミッターよりも高い電位にある必要があります。これは、トランジスタの増幅およびスイッチング操作に必要です。運用アンプでは、VCCは、OP-AMPが意図した電圧範囲内で動作するために必要な電力を供給し、信号を正確に増幅できるようにします。

vee

•VEEの使用は、BJTSおよび運用アンプを使用した回路の負の供給電圧として機能します。回路のポテンシャルポイントが低くなります。

•エミッタ接続VEEは、NPN型BJTSのエミッタ端子に直接接続されています。これにより、エミッタがマイナス電圧で正しく偏っていることが保証され、トランジスタの適切な動作に必要な電圧が必要です。エミッタは、トランジスタが適切に導通するためのベースよりも低いポテンシャルになければなりません。多くの回路設計では、VEEは地面よりも地面または低電位に接続されており、トランジスタが正しく動作するようにします。このセットアップにより、安定した電流の流れと正確な信号増幅または切り替えが可能になります。

VDD

•使用VDDは、フィールド効果トランジスタ（FET）および相補的な金属酸化物 - 半導体（CMOS）テクノロジーを使用する回路で使用される正の電源電圧です。これらのデバイスの内部回路とロジックゲートを駆動します。

•Drain ConnectionVDDは、NチャンネルFETのドレイン端子に直接接続されています。この接続は、ドレインに必要な電圧を供給し、FETがドレインとソースの間の電流の流れを制御できるようにします。ドレインは、電流がドレンからソースに流れるソースよりも高い電圧になければなりません。CMOSサーキットでは、VDDはデジタルロジックゲートが正しく動作するために必要な電力を提供し、デジタル信号の処理と送信を可能にします。

VSS

•使用VSSは、FETおよびCMOSデバイスを備えた回路の負の供給電圧を表します。これらのデバイスのソース端末の基準点として機能します。

•ソース接続VSSは、NチャンネルFETのソース端子に直接接続されています。これにより、FETが正しく動作するために必要な排水溝と比較して、ソースが低い可能性があることが保証されます。VSSは、多くの場合、これらの回路の地上参照として機能し、FETおよびCMOSデバイスの安定性と適切な機能を維持します。安定した基準点を提供することにより、VSSは、回路内のトランジスタとロジックゲートの一貫したパフォーマンスと信頼できる動作を確保するのに役立ちます。

GND（パワーグラウンドとシグナルグラウンド）

GNDまたはグランドは、回路の電圧基準点です。電流の共通のリターンパスとして機能し、回路内の安定した電圧環境を維持するのに役立ちます。

•高電流ネットワークデバイスとパワーアンプに使用されるパワーグランドパワーグラウンドは、高電力回路の安定した基準を提供します。このタイプの地面により、電力回路の高電流が回路の敏感なコンポーネントを妨げないようにします。

•低電流または信号回路に使用される信号接地、信号接地により、機密性信号処理コンポーネントのノイズフリーの基準点が保証されます。ノイズと干渉を最小限に抑えるには、適切な接地技術が必要であり、回路の性能を低下させる可能性があります。安定した基準点を提供することにより、信号接地は正確な信号伝送と処理を確保するのに役立ちます。

結論

VCC、VDD、VEE、VSS、およびGNDを正しく知り、使用することは、電子回路を正常に設計および操作するのに非常に役立ちます。VCCは、双極ジャンクショントランジスタおよび動作アンプの正の電源電圧であり、これらの部品に動作する必要があることを確認します。VDDは、フィールド効果トランジスタとCMOSデバイスの正の電源電圧であり、動作に必要な電流フローを制御します。VEEとVSSは、BJTとFETに必要な負の電圧を提供し、安定した性能のために正しいバイアスと基準点を設定します。GNDまたはグランドは、回路内のすべての電圧の一般的な基準点であり、安定性を確保し、回路の動作を妨害する可能性のある変動を防ぎます。

これらの電圧の特定の役割と接続を理解することにより、より信頼性の高い効率的な回路を設計できます。各電圧タイプには明確な目的があり、電子部品がスムーズに連携するのに役立ちます。この知識により、問題をより適切に解決し、サーキットのパフォーマンスを改善し、すべての部品がシームレスに連携することを確認できます。

よくある質問[FAQ]

1. VCCとVEEの違いは何ですか？

VCCとVEEは、双極ジャンクショントランジスタ（BJTS）を使用した回路の異なる電源電圧です。VCCは、NPN型BJTSのコレクター端子に接続された正電圧です。これにより、電流がコレクターからエミッタに流れるようになり、トランジスタがシグナルを増幅または切り替えます。VEEは、BJTSのエミッタ端子に接続された負の電圧です。エミッタがコレクターよりも低い可能性があることを確認します。これは、トランジスタが適切に機能するために必要です。VEEは、安定した動作に適切な条件を設定するのに役立ちます。

2. GNDはどのような電圧ですか？

GND、またはグラウンドは通常、0ボルトに設定されます。電子回路内の他のすべての電圧の共通参照ポイントとして機能します。これは、他のすべての電圧がGNDに比べて測定され、回路内の安定した電圧環境が確保されることを意味します。

3. GNDは何を表していますか？

GNDは地面の略です。電子回路では、すべての電圧測定の基準点として機能します。電流の一般的なリターンパスを提供します。これは、安定性を維持し、回路の動作に影響を与える可能性のある電圧の変化を防ぐのに役立ちます。

4. VCC、VDD、VSSとは何ですか？

VCC、VDD、およびVSSは、電子回路の電源電圧のタイプです。VCCは、双極ジャンクショントランジスタ（BJTS）および動作アンプの正の電圧であり、動作にエネルギーを提供します。VDDは、フィールド効果トランジスタ（FET）およびCMOSテクノロジーの正の電源電圧であり、内部回路とロジックゲートに動力を供給しています。VSSは、FETおよびCMOSデバイスの負の供給電圧または地上参照であり、安定した動作の基準点として機能します。

5. VSSまたはVDDはポジティブですか？

VDDはプラスです。これは、フィールド効果トランジスタ（FET）とCMOSテクノロジーを使用して、内部回路とロジックゲートに電力を供給する回路の正の電源電圧として機能します。一方、VSSは通常、接地または負の基準点であり、これらのデバイスの動作に必要な安定した基準電圧を提供します。