在直流电路中,正常情况下电压方向为正。当电压方向与电子流方向相反时,则称此时电压为负电压。负电压的值为其绝对值的符号与负号相乘。
举例说明,如果在直流电路中,A点的电势高于B点的电势,那么我们就说在AB端子上产生了正向电压VB-VA。反之,如果A点的电势低于B点的电势,那么我们就说在AB端子上产生了负向电压VA-VB。
负电压是直流电路中不可或缺的元素,在电子学领域中有着广泛应用。
首先,负电压可以用于产生把电压的正负性反转的效果。例如,我们可以使用反向电压把电容器的电荷从正向充电转变为反向放电。同样的,我们可以使用负电压把一个PN结二极管的正向偏压转变为反向偏压。
其次,负电压可以用于生成负电源。负电源指的是产生比电源负极电势更低的电势,并且在连接一个负载时可以稳定地提供负电压。
在实际电路中,通常会使用多种方法来产生负电压。这里列举几种常见的方法。
第一种方法是使用一个电压反相器。电压反相器由一个晶体管、几个电阻器和一个电源组成。它的工作原理是当输入电压为正电压时,晶体管会通电并输出负电压。相反的,当输入电压为负电压时,晶体管截止,电压反相器输出电源电压。
第二种方法是使用电容器。我们可以在充电过程中,让电容器先接收正电压,当电压到达峰值后,我们在放电时把电容器的正负极反转,电容器就可以提供比电源电压更低的负电压。
负电压在现代电子学中有着广泛应用,以下列举几个应用场景。
第一个应用场景是在模拟电路中,负电压可以用于提供参考电位。例如,当测量电压的基准电压高于电源电压时,我们可以使用负电压作为参考电位。
第二个应用场景是在数字电路中,负电压可以用于保持系统的稳定性。例如,当我们需要在数字信号中使用大量的比较器时,由于比较器的阈值电平通常为负电压,使用负电压可以有效地降低系统噪声和误差。