¿por qué no se usa el terminal positivo de una batería para la conexión a tierra? [duplicar]

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La polaridad negativa es mucho más esquiva, pero puede resumirse en   Una palabra: corrosión. Gracias a un poco de investigación realizada por Sir   Humphry Davy para la Armada Británica, tenemos una tecnología conocida como   “Protección catódica”. Primero se desarrolló para mantener los cascos de cobre de   Naves británicas navales de corrosión, esta tecnología ha sido aplicada.   Para proteger todo, desde plataformas petrolíferas hasta gasoductos y telefonía.   armarios Al mantener el marco del gabinete a un voltaje más positivo que   suelo, la corrosión se reduce y la vida útil del equipo es   aumentado. ¿Quién lo hubiera adivinado?

Tierra es un punto de referencia elegido arbitrariamente en un circuito.

Los voltajes no son absolutos, son una medida de la diferencia de potencial entre dos puntos y, como tal, necesitamos alguna referencia. Esto es lo que es la tierra. Todos los demás voltajes se describen generalmente en referencia a este punto en el circuito. Un suministro de + 5V sería 5V más alto en potencial que en tierra, mientras que un suministro de -15V sería 15V por debajo del suelo.

Podría usar el terminal + ve de una batería como punto de referencia. De hecho, algunos automóviles lo hacen de hecho, se denomina tierra positiva porque el chasis del automóvil está conectado a la terminal + ve.

En términos de por qué usamos el suelo como el punto más negativo en general, parte de esto proviene de la historia, cuando cierta persona que no sabía sobre el flujo de electrones decidió que la corriente fluye de positiva a negativa, la llamada corriente convencional.

Además, en la electrónica moderna, la elección persistente es en realidad algo bueno. Los transistores NMOS tienen una movilidad de electrones mucho mayor en comparación con los transistores PMOS, por lo que para los circuitos que usan elementos como la mitad o los puentes en H completos (convertidores DC-DC, controladores de motor, etc.), en realidad es mucho más eficiente usar una topología NMOS Ya que pueden manejar corrientes más altas y tienen menor resistencia.

¿Por qué la elección de dónde está el suelo afecta esto? Bueno, los transistores NMOS funcionan mejor cuando su fuente está en el potencial más bajo. En la práctica, puede ser más fácil hacer el lado bajo de esta conexión a tierra para propósitos de cálculo, y como tal, el terminal negativo está etiquetado como conexión a tierra. Pero, de nuevo, esto es solo para propósitos matemáticos / de cálculo.

Entonces, ¿son sus otros sistemas que no usan el potencial más negativo como terreno? De hecho hay muchos. Verá una gran cantidad de diseños de amplificadores que tienen rieles de suministro divididos, que tienen rieles de suministro a + ve y a -ve, con el punto de tierra elegido para estar en el centro. Por ejemplo, podría tener un suministro de + 15V y un suministro de -15V, siendo la tierra la referencia de 0V. Esto se hace de nuevo puramente por razones de cálculo. No hay ninguna razón por la que pueda conectar el suministro negativo a tierra, la tierra original sería de + 15V y la original de + 15V se convertiría en + 30V.

TL; DR; Se debe a una combinación de propósitos históricos, convencionales y de cálculo, y no a ningún propósito físico. El punto utilizado para indicar el terreno es arbitrario .

La conexión a tierra tiene más que ver con lo que es el punto más conveniente para unir que también es común con un lado de la fuente de alimentación.

Los tubos de vacío naturalmente favorecieron el lado negativo, ya que los calentadores y los cátodos deben estar juntos en el voltaje (en algunos de los primeros tubos eran uno y el mismo) y el voltaje de la placa positiva es cientos de voltios más alto. Más importante aún, las rejillas se refieren al cátodo, no a la placa. Esto realmente tiene que ver con que los electrones estén cargados negativamente, ya que quieres que la polaridad opuesta los atraiga lejos del suelo.

Si aplica una señal a un tubo de vacío, un transistor NPN, MOSFET de canal N o JFET, IGBT, etc., será relativo al riel de alimentación negativo. Si no lo usa como un elemento común para la entrada del circuito, entonces la ondulación y el ruido de la fuente de alimentación se agregarán a la señal, lo cual es muy indeseable.

Durante un breve tiempo, los transistores PNP de germanio fueron más comunes que NPN, lo que favoreció la conexión a tierra positiva, pero se redujo rápidamente ya que los transistores PNP tienen una desventaja inherente a NPN debido a la movilidad del portador. Física de nuevo.

En tiempos relativamente modernos, hay una serie de dispositivos que son unobtanium en la forma complementaria: transistores IGBT, MOSFET de potencia de modo de agotamiento, etc.

También ayuda a que se haya adoptado el estándar de facto negativo en el suelo para las fuentes de alimentación de verrugas de pared: hace una década o dos, los tipos de barril negativos se veían con mucha más frecuencia, lo que llevó a la desaparición ocasional de un dispositivo cuando la polaridad es incorrecta Pero la tensión correcta, la alimentación estaba conectada.

Una desventaja de una conexión a tierra negativa se ve en los automóviles en los que el chasis se usa como retorno para muchas cargas diferentes, lo que ahorra uno de los cables de alta corriente para cada carga. Para cambiar los dispositivos y retener la ruta de retorno, se usa un interruptor de lado alto, y tiene que usar un dispositivo de tipo PNP o de canal P si es de tipo electrónico.

La mayoría de los chips lógicos usan una conexión a tierra negativa, pero algunas partes de alta velocidad (tipos ECL) usan una conexión a tierra positiva y -5.2V. Esto se debe a que los chips ECL son relativamente inmunes al ruido en el carril negativo en comparación con el carril positivo, debido al uso de NPN BJT en los chips. La inversión en la elección lógica es el resultado del acoplamiento emisor en lugar del acoplamiento de colector utilizado en RTL, DTL, TTL, etc.

  

Dado que los electrones fluyen desde el terminal negativo al terminal positivo,   ¿No se debe utilizar el terminal positivo para la conexión a tierra?

¿Qué pasa con un receptor de radio AM alimentado por batería? No requiere conexión a tierra para que funcione. La conexión a tierra es por otras razones y no tiene nada que ver con la polaridad de la fuente de alimentación.

¿Qué pasa con un audífono? ¿Está esto conectado a tierra?

¿Qué pasa con cualquier dispositivo de CA? El voltaje de CA aumenta positivamente y luego negativamente a 50 o 60 veces por segundo. ¿Cómo resolvería las reglas de conexión a tierra en base a su suposición?