Pourquoi un circuit doit-il être mis à la terre?

Pourquoi un circuit à transistors doit-il être mis à la terre? D'après ce que je comprends, la terre est une source infinie d'électrons et équivaut donc à la borne négative d'une batterie. Mais dans cette page , il y a à la fois une borne négative et le circuit est également mis à la terre. Si j'ai bien compris, pour qu'un circuit soit complet, nous avons besoin d'une borne positive, de certains éléments de circuit et d'une borne négative. Si la mise à la terre est équivalente à une borne négative, pourquoi en avons-nous besoin dans le circuit illustré ci-dessus? (Soit dit en passant, tous les circuits du livre dont je parle n'étaient pas mis à la terre avant le démarrage des transistors. On pourrait dire que cela a ajouté à la confusion)

Le terme «terrain» peut signifier différentes choses. Lorsqu'un circuit est examiné localement, la terre est simplement celle que quelqu'un a choisie pour appeler le 0V de sorte que toutes les autres tensions soient comprises par rapport à lui. La tension est après tout un concept relatif. Il n'y a pas de 20V absolu, seulement 20V ici par rapport à là-bas . "Ground" est une forme abrégée pratique pour un commun là-bas , vous n'avez donc pas à le répéter.

Une telle masse est souvent choisie pour être la tension d'alimentation négative. Cela rend les autres tensions positives, ce qui rend les choses mentalement plus faciles. En général, vous essayez de choisir la terre comme point dans les signaux du circuit et similaires sont référencés par des sous-sections individuelles. Il y a généralement un choix clair et évident. Parfois, il suffit d'en choisir un.

L'autre "terre" se réfère au potentiel réel de la terre, ou au moins au potentiel de l'environnement général. Cela est important lorsque l'alimentation et les signaux proviennent ou sortent de votre petit circuit. Pour l'alimentation et la sécurité, vous devez supposer qu'un utilisateur peut être lié à cette terre, et vous devez vous assurer que vous n'avez pas un potentiel dangereux à la terre pour éviter de zapper quelqu'un. La terre au sol peut également avoir de l'importance pour les systèmes radio, car certains types d'antennes utilisent en fait la terre dans le cadre du système d'antennes global.

Du point de vue du circuit, la masse est relative - ce n'est qu'un nom pour un fil (trace, réseau, nœud, etc.) auquel d'autres choses peuvent être mesurées ou pilotées en référence. En tant que tel, c'est largement arbitraire - par exemple, il y a (ou du moins il y avait) des véhicules à moteur où la borne positive de la batterie plutôt que la négative était connectée à la masse du châssis. L'ajout d'un symbole de masse dans votre livre au même moment où les transistors ont été introduits est soit un changement de style coïncident, soit une augmentation générale de la sophistication des diagrammes à un moment où la complexité augmente et rend ainsi les principes d'organisation comme l'idée d'un "noeud sol" plus précieux.

Dans un circuit de communication, en particulier une radio, le «sol» peut avoir une signification littérale ou au moins une implication de connexion à une terre (potentiellement un piquet conducteur enfoncé loin dans le sol, éventuellement avec le sol environnant traité chimiquement s'il n'est pas suffisamment conducteur). Mais cela peut ne pas être vrai de manière fiable pour un talkie-walkie portatif, et ce n'est certainement pas vrai pour une installation radio d'avion - en fait, le potentiel de l'avion "sol" pourrait devenir très différent de celui du sol "sol" pendant le vol. .

Mais alors que dans les circuits, nous considérons le «sol» comme purement relatif, en chimie et en physique, il existe un concept de charge neutre qui est en fait absolu. Une charge neutre est ce que vous auriez dans un atome ou une molécule avec un nombre égal de protons et d'électrons, ou une unité de matière plus grande avec des nombres nets égaux. La charge absolue d'un objet détermine la force de la règle de droite qu'il subirait s'il se déplaçait à travers un champ magnétique, tandis que la charge par rapport à une autre charge proche déterminera le champ électrique (et la force résultante) mis en place entre les deux.

Parce que nous pouvons également créer un champ électrique entre deux points d'un circuit, il peut être tentant de penser que la "masse" a une charge neutre, mais en fin de compte, rien ne dit que cela doit être le cas. En effet, par rapport à l'atmosphère, la terre a une charge négative, bien que je ne trouve pas de réponse toute prête quant à la charge absolue de la terre, à l'atmosphère significative ou aux deux prises ensemble. Vraisemblablement, nous sommes légèrement soumis au champ magnétique du soleil, donc si la terre avait une charge nette suffisamment importante, cela provoquerait une perturbation orbitale, mais le sujet du magnétisme solaire est extrêmement compliqué - y compris les boucles de champ appelées taches solaires qui ont leur propre plus effets évidents sur les communications radio et les longs fils ici sur terre ...

Chris a fourni une réponse plus complexe, donc je vais faire une réponse simple.

Cette confusion est un problème virulent de la langue anglaise utilisant le même nom pour différents concepts. En allemand, par exemple, ce nouveau terrain étrange serait appelé masse et est un peu différent du sol réel.

Fondamentalement, la masse n'est qu'un nœud pratique dans le circuit. En théorie, il peut s'agir de n'importe quel nœud du circuit (plus à ce sujet dans la réponse de Chris) mais en pratique, c'est juste une manière plus simple de montrer la connexion à la borne négative de la batterie. Par exemple, jetez un œil à ce circuit. Ici, j'ai connecté la borne négative de la batterie à la terre et la cathode à diode à la terre. C'est la même chose que ce circuit où la cathode est explicitement connectée à la borne négative de la batterie.

Une autre chose qui vient généralement avec la masse est la source de tension à une borne. Jetez un oeil à ce circuit. C'est la même chose que les deux autres, mais ici, nous ne voyons pas du tout la batterie. L'avantage d'utiliser cette approche est que vous vous lancez maintenant dans une véritable électronique et que vous pouvez vous attendre à des circuits plus complexes. Ils peuvent devenir très rapidement très compliqués à lire, de sorte que la source de tension à une borne et les symboles "masse" sont utilisés pour montrer que le composant est connecté à la batterie. Par exemple, dans ce circuit, il n'est pas du tout pertinent pour le circuit lui-même à quoi ressemble la source de tension et comment l'émetteur du transistor est connecté à la borne négative.

Voici deux images amusantes illustrant un terrain gravitationnel ...

... et une masse électrique .

Grouding et Earthning au sens large sont les mêmes concepts.Ils sont des concepts liés à la tension relative.Lorsque nous prenons quelque chose par rapport à 0 volt (potentiel nul), il est appelé mise à la terre.Par exemple, les prises de courant considèrent le 5V, ce qui signifie que la plaque négative est à 0 V et le positif à 5 V. C'est la terre par rapport à la masse. Et quand nous ne prenons pas la terre par terre, cela signifie que le positif est à 2,5 V et le négatif à -2,5 V, ce qui fait encore 2,5 - (- 2,5) = 5 V . La MISE À LA TERRE n'est donc que la référence de ce que nous prenons par rapport au 0V.