【導讀】負電壓的概念有時不如正電壓的概念直觀。也許這是因為許多低壓電子係統不使用負電壓電源，或者因為“負”電壓意味著源具有“小於零”的de驅qu動dong電dian流liu通tong過guo電dian路lu的de能neng力li。雖sui然ran許xu多duo有you用yong的de甚shen至zhi高gao性xing能neng的de設she備bei可ke以yi在zai沒mei有you負fu電dian壓ya的de情qing況kuang下xia設she計ji和he實shi現xian，但dan了le解jie負fu電dian壓ya是shi理li解jie一yi般ban電dian壓ya的de關guan鍵jian
，大da多duo數shu使shi用yong電dian子zi產chan品pin的de人ren終zhong都dou會hui遇yu到dao需xu要yao負fu電dian壓ya電dian源yuan的de電dian路lu。

負電壓的概念有時不如正電壓的概念直觀。也許這是因為許多低壓電子係統不使用負電壓電源，或者因為“負”電壓意味著源具有“小於零”dequdongdianliutongguodianludenengli。suiranxuduoyouyongdeshenzhigaoxingnengdeshebeikeyizaimeiyoufudianyadeqingkuangxiashejiheshixian，danlejiefudianyashilijieyibandianyadeguanjian，daduoshushiyongdianzichanpinderenzhongdouhuiyudaoxuyaofudianyadianyuandedianlu（圖 1）。

 圖 1.同時使用正電壓和負電壓電源的 B 類音頻放大器原理圖。您可以在此處閱讀有關該電路的更多信息。

電壓快速回顧

“電壓”這個詞現在在技術和日常環境中都很常見，因此偶爾提醒自己從科學角度來看電壓到底是什麼是個好主意。

電(dian)荷(he)可(ke)以(yi)在(zai)世(shi)界(jie)上(shang)做(zuo)功(gong)，利(li)用(yong)能(neng)量(liang)的(de)科(ke)學(xue)概(gai)念(nian)對(dui)功(gong)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)和(he)量(liang)化(hua)。如(ru)果(guo)帶(dai)電(dian)粒(li)子(zi)在(zai)電(dian)線(xian)中(zhong)移(yi)動(dong)，例(li)如(ru)導(dao)致(zhi)電(dian)機(ji)旋(xuan)轉(zhuan)，它(ta)們(men)就(jiu)具(ju)有(you)能(neng)量(liang)並(bing)積(ji)極(ji)做(zuo)功(gong)。電(dian)壓(ya)是(shi)電(dian)能(neng)，但(dan)它(ta)不(bu)是(shi)一(yi)種(zhong)有(you)源(yuan)能(neng)量(liang)。電(dian)壓(ya)告(gao)訴(su)我(wo)們(men)在(zai)適(shi)當(dang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)帶(dai)電(dian)粒(li)子(zi)做(zuo)功(gong)的(de)能(neng)力(li)，換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，電(dian)壓(ya)是(shi)勢(shi)能(neng)的(de)一(yi)種(zhong)形(xing)式(shi)。更(geng)具(ju)體(ti)地(di)說(shuo)
，它(ta)是(shi)每(mei)庫(ku)侖(lun)電(dian)荷(he)的(de)電(dian)勢(shi)能(neng)（以焦耳為單位）。

然(ran)而(er)
，這(zhe)個(ge)定(ding)義(yi)仍(reng)然(ran)不(bu)完(wan)整(zheng)，因(yin)為(wei)電(dian)壓(ya)不(bu)能(neng)孤(gu)立(li)存(cun)在(zai)。當(dang)電(dian)荷(he)開(kai)始(shi)做(zuo)功(gong)時(shi)，它(ta)從(cong)一(yi)個(ge)位(wei)置(zhi)移(yi)動(dong)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)位(wei)置(zhi)
，同(tong)樣(yang)，我(wo)們(men)必(bi)須(xu)將(jiang)電(dian)壓(ya)測(ce)量(liang)為(wei)一(yi)個(ge)位(wei)置(zhi)的(de)勢(shi)能(neng)（每單位電荷）相對於其他位置的勢能（每單位電荷） 。因此
，電壓始終是差分測量。當我們說在某個時刻，電路“處於五伏”時
，我們真正的意思是相對於電路假定的零伏參考點而言為五伏。

為了幫助理解電壓，圖 2 顯示了電路和電荷流的示例圖，以及有用的水類比。

用於理解電壓的示例圖和水類比。

 圖 2.用於理解電壓的示例圖和水類比。

什麼是負電壓
？

負電壓與正電壓沒有本質區別；兩(liang)者(zhe)都(dou)代(dai)表(biao)相(xiang)對(dui)於(yu)參(can)考(kao)電(dian)勢(shi)的(de)勢(shi)能(neng)。如(ru)果(guo)電(dian)路(lu)節(jie)點(dian)相(xiang)對(dui)於(yu)參(can)考(kao)節(jie)點(dian)處(chu)於(yu)正(zheng)電(dian)壓(ya)，並(bing)且(qie)當(dang)我(wo)們(men)用(yong)導(dao)體(ti)連(lian)接(jie)這(zhe)兩(liang)個(ge)節(jie)點(dian)時(shi)，常(chang)規(gui)電(dian)流(liu)將(jiang)從(cong)正(zheng)節(jie)點(dian)流(liu)向(xiang)參(can)考(kao)節(jie)點(dian)。如(ru)果(guo)負(fu)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)路(lu)節(jie)點(dian)連(lian)接(jie)到(dao)參(can)考(kao)節(jie)點(dian)，則(ze)常(chang)規(gui)電(dian)流(liu)將(jiang)從(cong)參(can)考(kao)節(jie)點(dian)流(liu)到(dao)負(fu)節(jie)點(dian)。請(qing)記(ji)住(zhu)，在(zai)低(di)壓(ya)電(dian)子(zi)設(she)計(ji)中(zhong)，參(can)考(kao)節(jie)點(dian)通(tong)常(chang)稱(cheng)為(wei)“接地”，但“電路公共點”之類的名稱會更準確。

為了更好地理解這個概念
，我認為海拔高度的類比在這裏會有所幫助。假設珠穆朗瑪峰高 29,032 英尺，但如果單獨報道的話
，這個數字實際上毫無意義。我們真正的意思是珠穆朗瑪峰的頂峰海拔 29,032 英尺。海平麵的定義是高度為零

，即參考高度。地球上的陸地高度（相當於死海表麵）大約低於海平麵 1,400 英尺
，我們可以將其描述為負 1,400 英尺的高度。

正高度和負高度之間的差異是它們相對於零高度參考點的位置，就像正電壓和負電壓之間的差異是它們相對於零伏參考節點的電氣“位置”一yi樣yang。如ru果guo我wo們men使shi用yong馬ma裏li亞ya納na海hai溝gou底di部bu作zuo為wei參can考kao點dian，珠zhu穆mu朗lang瑪ma峰feng和he死si海hai都dou將jiang具ju有you正zheng高gao度du。如ru果guo我wo們men使shi用yong平ping流liu層ceng的de上shang邊bian緣yuan作zuo為wei參can考kao點dian，兩liang個ge高gao度du都dou將jiang為wei負fu。同tong樣yang
，我wo們men可ke以yi通tong過guo生sheng成cheng新xin電dian壓ya並bing將jiang其qi用yong作zuo零ling伏fu參can考kao點dian，將jiang正zheng電dian壓ya“更改”為負電壓，反之亦然。

高(gao)度(du)比(bi)較(jiao)特(te)別(bie)合(he)適(shi)，因(yin)為(wei)重(zhong)力(li)的(de)影(ying)響(xiang)類(lei)似(si)於(yu)電(dian)勢(shi)能(neng)的(de)影(ying)響(xiang)。珠(zhu)穆(mu)朗(lang)瑪(ma)峰(feng)上(shang)的(de)球(qiu)會(hui)滾(gun)向(xiang)海(hai)平(ping)麵(mian)，海(hai)平(ping)麵(mian)上(shang)的(de)球(qiu)會(hui)滾(gun)向(xiang)死(si)海(hai)沿(yan)岸(an)。類(lei)似(si)地(di)
，正(zheng)電(dian)壓(ya)導(dao)致(zhi)常(chang)規(gui)電(dian)流(liu)從(cong)正(zheng)節(jie)點(dian)流(liu)到(dao)參(can)考(kao)節(jie)點(dian)
，負(fu)電(dian)壓(ya)導(dao)致(zhi)電(dian)流(liu)從(cong)參(can)考(kao)節(jie)點(dian)流(liu)到(dao)負(fu)節(jie)點(dian)。

產生負電壓

基本電路通常從未穩壓的電源開始，例如來自電池或壁式變壓器的電源，然後使用線性穩壓器將其降至 5V 或 3.3V 。我(wo)們(men)不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)來(lai)產(chan)生(sheng)負(fu)電(dian)壓(ya)
，不(bu)是(shi)因(yin)為(wei)負(fu)電(dian)壓(ya)與(yu)正(zheng)電(dian)壓(ya)有(you)本(ben)質(zhi)上(shang)的(de)不(bu)同(tong)，而(er)是(shi)因(yin)為(wei)線(xian)性(xing)穩(wen)壓(ya)器(qi)通(tong)過(guo)耗(hao)散(san)能(neng)量(liang)來(lai)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong)。為(wei)了(le)將(jiang)正(zheng)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)為(wei)負(fu)電(dian)壓(ya)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)也(ye)可(ke)以(yi)存(cun)儲(chu)能(neng)量(liang)的(de)穩(wen)壓(ya)電(dian)路(lu)。

電容器和電感器是可以儲存能量的基本電子元件，並且都可以用來產生負電壓。基於電容器的負電壓發生器屬於電源電路的“電荷泵”類別

，基於電感器的負電壓發生器屬於“開關模式”類別。基於電感器的解決方案，也稱為DC/DC 轉換器和開關電源

，更為常見。

顯示為兩個雙極結型晶體管 (BJT) 供電的正電壓和負電壓的示例圖可用於緩衝運算放大器的輸出電流。

 圖 3.顯示為兩個雙極結型晶體管 (BJT) 供電的正電壓和負電壓的示例圖，可用於緩衝運算放大器的輸出電流。在此處了解有關該運算放大器緩衝的更多信息。

負電壓應用和設計資源

盡管許多電子設備在沒有負電源電壓的情況下實現其所需的功能，但一些應用顯著受益於“雙極”電源（即具有正電壓軌和負電壓軌的電源）的存在。例如，負電壓允許正弦信號延伸到零以上和以下，就像理論上的正弦波一樣，並且具有雙極電源的高功率放大器不需要（可能昂貴的）隔直電容器。

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