Mengapa saya memerlukan ground saat mensimulasikan sirkuit? Saya pikir tegangan relatif antara dua node!

18

Elektronik sangat baru bagi saya.

Saya mengambil rangkaian paling dasar yang dapat saya pikirkan: Sumber tegangan 1V dan resistor 1 Ohm

Sejauh yang saya mengerti saya harus mendapatkan arus (I = V / R) 1 Ampere. Tetapi simulasi tidak memberikan solusi dan mengatakan saya harus memiliki tanah.

Mengapa saya harus memiliki ground jika saya memiliki sumber tegangan yang memberikan perbedaan potensial dari kedua sisinya?

Saya pasang sirkuit:

https://www.circuitlab.com/circuit/839aaj6y5a6t/simplest-circuit/

circuit-analysis circuit-design

— pengguna135172
sumber

6

GND adalah titik yang Anda tetapkan 0V secara sewenang-wenang. Jika Anda tidak memilikinya, itu tidak dapat mengukur potensi terhadap titik itu.

— PlasmaHH

Tegangan menurut definisi adalah pengukuran fisik yang melibatkan dua titik di ruang angkasa. Karenanya pengukuran Anda perlu mengidentifikasi dua titik di sirkuit (diferensial) atau menganggap salah satu lokasi sebagai referensi (arde).

— vicatcu

2

Untuk menambah yang lain. catu tegangan dapat memiliki titik rujukan tegangan internal tetapi tidak dilakukan untuk memungkinkan fleksibilitas yang lebih besar dalam desain.

— R.Joshi

1

Simulator biasanya membutuhkan grafik sirkuit yang terhubung (bukan keharusan, tetapi kenyamanan yang sangat besar). Simulator hampir selalu memiliki simpul tanah. Sirkuit di atas akan memiliki komponen mengambang dan komponen yang hanya terdiri dari simpul tanah.

— tembaga. Bahwa

Tegangan relatif tetapi simulator perlu tahu ke mana harus membuatnya relatif.

— user253751

26

Anda benar sekali: Tegangan hanya ditentukan antara dua node.

Di banyak sirkuit elektronik ada catu daya * tegangan konstan yang menghubungkan ke banyak bagian sirkuit. Secara konvensional , terminal catu daya yang lebih positif diberi label "V +" atau "Vcc" atau ...

Secara konvensional , terminal catu daya yang lebih negatif disebut "ground."

Secara konvensional , kita sering tidak menggambar V + net atau ground net dalam diagram sirkuit. Alih-alih, kami menghubungkan berbagai hal ke simbol V + atau, ke simbol ground.

Dan akhirnya, dengan konvensi , setiap kali kita berbicara tentang tegangan di titik mana pun di rangkaian, kita secara implisit berbicara tentang tegangan antara titik itu dan jaringan arde.

Alat simulasi Anda hanya menghormati konvensi terakhir itu. Oleh karena itu diperlukan jaringan referensi yang disebut ground.

* atau, beberapa perkiraannya

— Solomon Lambat
sumber

3

Jawaban ini benar-benar mengabaikan mekanisme matematika dalam dari simulator.

— Massimo Ortolano

1

@ MassimoOrtolano Akan seperti apa itu?

— Pedro A

8

@Hamsterrific Secara singkat, karena arus dalam rangkaian hanya bergantung pada perbedaan potensial dan bukan pada potensial saja, jika Anda tidak memperbaiki potensi node, dari sirkuit Anda mendapatkan sistem persamaan yang tidak dapat dipecahkan secara unik , yaitu , selalu ada tak terhingga dari solusi, untuk mana tegangan semuanya berbeda oleh konstanta. Sebagian besar metode untuk solusi numerik sistem persamaan hanya bekerja jika sistem persamaan memiliki solusi unik, jika tidak mereka gagal. Dengan memperbaiki tanah, Anda memastikan bahwa solusinya unik (jika sirkuitnya ditentukan dengan baik).

— Massimo Ortolano

1

Juga, bahkan jika sistem memilih titik operasi, representasi angka titik mengambang memiliki presisi variabel berdasarkan offset absolut dari 0.

— Connor Wolf

2

@ Massimo Ortolano: maksud saya adalah bahwa tidak hanya itu mungkin tetapi juga akan lebih mudah untuk mengatur sistem persamaan tanpa menggunakan potensial sehubungan dengan simpul referensi GND. Alasan itu tidak dilakukan adalah karena konvensi manusia, bukan karena matematika.

— Curd

22

spesifikasi pertanyaannya adalah:

Sejauh yang saya mengerti saya harus mendapatkan curent (I = V / R) 1 Amp. Tetapi stimulasi tidak memberikan solusi dan sais saya harus memiliki dasar.

Mengapa saya harus memiliki ground jika saya memiliki sumber tegangan yang memberikan perbedaan potensial dari kedua sisinya?

Turun ke bagaimana simulator bekerja. Simulator membutuhkan titik referensi dan titik referensi ini ditunjuk oleh simbol GND. secara internal, mesin akan menentukan persamaan sistem dan respons terhadap referensi ini.

Keterbatasan ini tidak ada di dunia nyata karena fisika.

— JonRB
sumber

1

Persis. Tidak ada yang salah dengan sirkuit. Masalahnya adalah hasil dari keterbatasan dalam simulator.

— Pete Becker

6

@PeteBecker saya tidak setuju. Alat yang kompleks seperti simulator sangat mungkin dapat memilih simpul arbitrer untuk menjadi referensi dan kemudian melakukan semua perhitungan terhadap referensi itu, tetapi menyembunyikannya untuk pengguna, dan hanya menunjukkan perbedaan tegangan kepada pengguna. Ini akan berdampak buruk bagi pengalaman pengguna, tetapi itu saja. Oleh karena itu dengan desain , untuk membantu pengguna, simulator mengharuskan pengguna untuk memilih tanah. Itu hanya sebuah konvensi.

— Pedro A

Tetapi masih akan memilih node .... Intinya adalah perlu sesuatu untuk referensi terhadap. Jika ia secara acak memilih simpul bagaimana dan di mana dan di antara simulasi, Anda akan meletakkan "probe". Setiap probe pelayaran harus diferensial (yang bukan masalah seperti itulah cara kerja MATLAB)

— JonRB

@Hamsterrific - mungkin Anda melihat penggunaan "pembatasan" saya sebagai hal yang keras. Alasan mengapa sirkuit ini tidak berfungsi di simulator adalah karena simulator menambahkan persyaratan yang tidak ada di sirkuit dunia nyata. Sirkuit yang digambar bekerja dengan baik, terlepas dari kenyataan bahwa simulator tidak menyukainya.

— Pete Becker

1

Secara pribadi saya benci alat simulasi ... terlalu sering Anda harus "menambahkan hal-hal" untuk menjaga simulator bahagia & untuk alat kompleks yang disebut mereka tidak sepintar itu ... Maka Anda memiliki insinyur buruk yang tidak tahu apa cct itu berarti melakukan di tempat pertama dengan membuta mempercayai hasilnya

— JonRB

5

Biasanya diasumsikan bahwa sisi minus (-) dari pemasok daya adalah 0V, jadi jika Anda menghubungkan tanah ke sisi minus, itu akan menjadi 0 V. dan sisi plus (+) akan menjadi 1V (GND + perbedaan = 0 + 1 = 1) V.

Jika Anda meletakkan tanah di sisi positifnya, sisi minusnya adalah -1V.

— Michel Keijzers
sumber

2

Memang. Ada dua node di sirkuit ini. Lampirkan GND pada masing-masing secara bergantian dan lihat apa yang dilakukan simulasi; tidak akan lama.

— Brian Drummond

4

Anda benar. Node "output" tidak dapat mengukur tegangan kecuali jika diberitahu titik lain untuk membandingkannya. Itulah satu-satunya tujuan dari titik "dasar".

Jika Anda tidak meminta voltase untuk diukur, Anda mungkin berpikir itu setidaknya bisa mengukur arus pada sebuah node. Tetapi SW perlu menghitung voltase untuk menghitung arus, sehingga perlu titik referensi ground untuk perhitungannya sendiri.

— Merlin3189
sumber

2

Mengapa saya harus memiliki ground jika saya memiliki sumber tegangan yang memberikan perbedaan potensial dari kedua sisinya?

Alasannya adalah bagaimana Anda menggambarkan sirkuit. Kamu benar. semua tegangan berada di 2 titik. Tidak ada yang namanya "apa tegangan pada titik IN", Anda hanya bisa mengatakan "apa tegangan antara IN dan OUT".

Oleh karena itu, untuk menyederhanakan pembicaraan (dan berpikir) tentang suatu rangkaian, adalah praktik umum untuk menyatakan sesuatu dalam rangkaian sebagai "ini nol" dan menyebutnya "tanah". Jadi Anda bisa mengatakan "Tegangan di IN adalah 1V", tetapi yang Anda maksud sebenarnya adalah "Tegangan antara tanah dan IN adalah 1V".

Diharapkan bahwa simulator tidak akan bekerja tanpa tanah hanya dengan melihatnya. Ini menunjukkan tegangan "pada titik", bukan "antara titik". Tanpa menetapkan titik dasar, tidak mungkin untuk mempresentasikan hasil dengan cara ini, jadi tidak ada gunanya menjalankan simulasi sama sekali.

Saya menduga ada beberapa simulator yang akan berfungsi. Ini bukan masalah teknis, itu masalah bagaimana hasil disajikan .

— Agent_L
sumber

1

Sebenarnya, Anda tidak perlu "tanah". Yang Anda butuhkan adalah koneksi antara bagian bawah resistor dan terminal bawah (negatif) dari sumber tegangan. Dalam simulator ini dilakukan oleh daftar koneksi. Jika keduanya terhubung ke pipa air, bagian atas kumparan Tesla, daya AC 220 volt, bagian atas generator Van De Graf, atau layang-layang Ben Franklin, arus dalam resistor yang dihitung oleh simulator akan sama. .

Jadi kembalilah ke simulator Anda dan pastikan ada koneksi ke DUA titik berbeda pada sumber tegangan dan ke dua titik berbeda pada resistor.

Ingat: perlawanan itu sia-sia!

— richard1941
sumber

0

Saya akan mencoba menjawab pertanyaan Anda dalam arti matematika ketat .. Anda akan mengerti mengapa orang miskin yang disebut simulator tidak dapat menemukan solusi di sini.

Sirkuit Anda adalah sebagai berikut

Mari kita panggil terminal A atas dan terminal B bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar.

$V_A - V_B = 1V$

Kita juga tahu dari sisi resistor itu

$I = (V_A - V_B) / R$ yang mana $I= 1$

Sekarang saya bisa memberi Anda jumlah tak terbatas $V_A$ dan $V_B$ yang masih memuaskan $V_A - V_B = 1$

Sebagai contoh $V_A=5$ & $V_B=4$ masih memberi $V_A-V_B=1$ dan ini adalah solusi yang valid.

Bisakah Anda melihat mengapa simulator tidak bisa menyelesaikannya? Bcz tidak ada solusi unik untuk $V_A$ atau $V_B$ sini.

Semua perbedaan tegangan dan arus masih ditentukan .. Tetapi tegangan absolut tidak ..

Untuk menentukan tegangan absolut (dan agar simulator Anda memberikan solusi). Anda butuh referensi. Referensi itu biasanya dipilih sebagai landasan.

Ketika Anda mendefinisikan keduanya $V_A$ atau $V_B$ maka ada solusi unik.

Praktik umum sedang .. bikin $V_B=0$

Kami melihat bahwa kemudian Solusi untuk $V_A=1$ Anda bisa memaksa $V_B$ ke tegangan lain.

Pikirkan situasi yang lebih sederhana:

Katakanlah ada 20 bangunan bertingkat (misalkan setiap lantai tingginya 10 kaki). dan katakanlah Anda berdiri di lantai 12 gedung.

Jika seseorang bertanya pada Anda berapa tinggi Anda berdiri ..

Apa jawaban Anda?

120ft? Apakah kamu yakin

Bagaimana jika bangunan itu berada di Mt.Everest (yang sendiri berjarak sekitar 29.000 kaki dari permukaan laut)?

Meskipun Anda dapat mengatakan bahwa dari lantai 0 untuk Anda .. perbedaannya adalah 120ft. Meskipun Anda dapat mengatakan bahwa dari lantai 1 ke Anda .. perbedaannya adalah 110ft.
Anda tidak dapat menentukan ketinggian absolut Anda kecuali Anda tahu dari mana Anda mengukur.

Jika Anda sedang membangun ada di Mt.Everest dan referensi Anda adalah permukaan laut. maka ketinggian tempat Anda berdiri adalah 29000ft + 120ft.

Namun jika referensi Anda adalah lantai 0, tingginya 120ft.

Saya harap Anda mengerti kesulitan yang dihadapi simulator.

Simulasikan dua Sirkuit di bawah ini dan Anda akan mengerti apa yang saya bicarakan ..

Zeroth floor menjadi referensi:
Permukaan laut menjadi rujukan:

Semua yang terbaik !!

— Sharanaprasad Melkundi
sumber

1

Saat Anda menggunakan tombol CircuitLab pada bilah alat editor, skema yang dapat diedit akan tertanam di pos Anda. Tidak diperlukan akun CircuitLab. Tidak ada screengrabs. Tidak ada unggahan. Tidak ada kisi latar belakang.

— Transistor

-4

Sebenarnya ada dua alasan.

Pertama Ini adalah simulasi. Di dunia nyata jika Anda menghubungkan sumber daya 1 V (dengan kapasitas arus tinggi (yang berarti sumber tegangan kuat bukan baterai tipe AA umum)) ke resistor 1 Ohm Anda pasti akan mendapatkan 1 A tanpa landasan.

Tapi..

Kedua itu juga digunakan di dunia nyata untuk membuat tegangan negatif. Dan simulator ingin tahu mana yang Anda coba lakukan. Jika Anda membumikan sisi negatif dari sumber daya, sirkuit tersebut sama dengan Anda tidak mengardekannya (hampir sama dengan). Tetapi jika Anda menghubungkan sisi positif dari sumber daya meskipun fungsi sirkuit tidak mengubah pengukuran pada rangkaian. akan dan itu akan membuat perbedaan.

Pada contoh pertama saat Anda mengardekan bagian bawah (- ujung) Anda SUDAH 1 V dan 0 volt (arde), perbedaannya adalah 1 V dan arus adalah 1 A. Tetapi pada contoh kedua saat Anda mengardekan bagian atas (+ end) Anda akan memiliki -1 V di bagian bawah dan 0 volt di atas, perbedaannya adalah 1 V dan saat ini adalah 1 Amp. Kedua sirkuit berfungsi dengan cara yang sama tetapi pengukurannya adalah +1 hingga 0 versus 0 hingga -1. Dan mereka berbeda dalam hal itu. SEHINGGA simulator meminta Anda untuk memutuskan mana yang ingin Anda bulid.

— mnu
sumber

Saya menghubungkan sisi positif dari sumber 1 volt yang kuat ke satu sisi resistor satu ohm, tetapi arusnya nol. Apakah saya memerlukan sumber tegangan yang lebih kuat?

— richard1941