Confusão sobre o significado de flutuar

Aqui eles definem estar flutuando como:

Eles mencionam Não aterrado = Flutuante.

Mas em outro fórum alguém escreveu:

O sinal é considerado flutuante quando não possui o mesmo terra com o seu dispositivo. A Terra não tem nada a ver com isso. A Terra é apenas outro terreno.

Estou um pouco confuso com o significado de flutuar. A fonte está flutuando no sistema abaixo ?:

Se não estiver flutuando, você pode dar um exemplo de sistema em que o terreno de origem está flutuando?

EDITAR:

Uma fonte flutuante está conectada a um amplificador diferencial. Se eu adicionar um terreno onde a seta vermelha aponta, o circuito de simulação amplifica muito bem esse sinal. Mas se eu não usar um terreno, a simulação corrompe.

Na realidade, precisamos mesmo de um terreno nesse momento ou isso é necessário apenas na simulação do SPICE? Porque se eu adicionar um terreno, ele não estará mais flutuando no diagrama. Isso é realmente confuso.

EDIT 2:

Ainda mais confusão.

Eu sempre encontro essa topologia de circuito para amplificadores diferenciais:

Observe que, acima dos sinais de diferença de entrada, ou seja, a fonte e a diferença. amplificador novamente compartilham o mesmo terreno.

Mas quando eu olho para os terminais de entrada para um voltímetro ou um diff. placa de aquisição de dados finalizada, não há terreno extra. Existem entradas para -Vin e + Vin, mas não para GND.

Imagine agora que eu tenho um dispositivo que possui um terra analógico chamado AGND1 e este dispositivo tem duas saídas diferenciais, como 2V e -2V, em relação ao seu próprio AGND1. Agora, se eu ligar suas saídas diferenciais ao voltímetro ou a um diff. Quando a placa DAQ encerrada, que possui seu próprio nome de terra, AGND2, estamos enfrentando uma situação em que AGND1 e AGND2 não estão conectados. Mas ainda assim esses sistemas funcionam da seguinte maneira:

Como você vê em um voltímetro ou diferencial típico. Conexão da placa DAQ, não conectamos dois sistemas AGND1 e AGND2.

Então o diff. A topologia do amplificador que encontro utiliza bases comuns, mas na realidade as bases não estão conectadas.

Isso também é muito confuso, pois não sei de onde vem minha falta de conhecimento.

Flutuar é um termo de tensão e, como qualquer tensão, deve ter uma referência.

Ou seja: "O objeto A pode estar flutuando em relação ao objeto B."

Se o circuito mostrado, os dois aterramentos estão conectados, portanto a fonte V1 NÃO está flutuando em relação ao amplificador.

No entanto, se este foi um widget operado por bateria, sem outra conexão, tudo estará flutuando em relação ao chão sob seus pés.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

O esquema a seguir, por outro lado, tem uma fonte flutuante.

^{simule este circuito}

BTW: Só para confundir ainda mais, existe todo um outro significado de flutuar.

No esquema abaixo, as duas entradas A e B estão desconectadas e chamamos isso de flutuante. Nesse caso, eles são realmente amarrados ao solo através das suspensões, mas a extremidade esquerda ainda é considerada flutuante, independentemente de as suspensões estarem presentes ou não.

^{simule este circuito}

Na minha definição, um circuito está "flutuando" se nenhuma corrente fluir quando eu o conecto ao meu terra ou qualquer outra tensão relativa ao meu terra, usando um fio.

Um circuito não está flutuando quando posso fazer um fluxo de corrente.

OK, posso aplicar 1 milhão de volts e uma corrente fluirá. Estou falando em aplicar uma diferença de tensão que não danifique nenhum componente ou quebre o isolamento etc.

Na sua primeira foto, a fonte certa está realmente flutuando; se eu conectar um fio do meu aterramento ou qualquer ponto do meu circuito (a fonte aterrada à esquerda), nenhuma corrente fluirá . Só haveria a conexão que eu acabei de fazer para que nenhuma corrente possa fluir.

Na sua segunda foto, existem 2 conexões entre a fonte à esquerda e o amplificador à direita. Isso significa que esses circuitos não estão flutuando em relação um ao outro.

Acho que sua confusão vem da afirmação Não aterrada = flutuante .

"A Terra é realmente apenas um terra (referência). Imagine os circuitos A e B que estão flutuando um em relação ao outro, eles não podem compartilhar um terra (ou qualquer outra conexão).

Se o circuito A estiver conectado à "terra", o circuito B não poderá ser conectado à "terra" de forma alguma. Se o circuito B estivesse conectado, ele não flutuaria mais em relação a A.

Os circuitos A e B podem ter um terra, mas não podem compartilhá-lo ou compartilhar qualquer outra conexão.

Minha bateria ou calculadora movida a energia solar, chamada circuito C, está flutuando em relação ao circuito A e ao circuito B, pois não possui nenhuma conexão com A e B.

Um truque simples para verificar se um circuito está flutuando é desenhar uma linha (pontilhada) para separar os dois circuitos. A linha pontilhada não pode cruzar nenhum fio!

Igual a:

Lembre-se de que um símbolo de aterramento pode ser usado em mais de um local e, em seguida, também é uma conexão, embora não exista fio visível.

Não consigo desenhar uma linha pontilhada para separar a fonte e o amplificador na sua segunda imagem. Portanto, eles não estão flutuando em relação um ao outro.

Editar

Confusão sobre este circuito:

Realmente, não é tão confuso!

Este é apenas um circuito, por isso pode flutuar em relação ao terra, mas não precisa. Realmente não faz diferença, pois o solo é apenas um ponto de referência . O solo entre as 2 baterias de 9V é um bom ponto.

Não há necessidade de outros símbolos de aterramento, a menos que você deseje que eles tenham uma conexão direta com o mesmo terra (entre as baterias).

Se você adicionar um aterramento ao terminal - da V1, faça um curto no aterramento e interrompa o funcionamento do circuito .

Portanto, não, não deve haver terreno adicionado nem no simulador nem no mundo real!

Mas esse circuito não funcionará bem porque não há caminho para as correntes de base dos transistores . Você deve definir uma tensão de modo comum usando resistores que também fornecerão a corrente base.

Para resolver isso, faça o seguinte:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

A fonte de tensão CC V2 deve ser uma tensão na faixa do modo comum que o amplificador possa suportar. Você também pode zerar a V2 e removê-la.

Esta solução preserva a natureza diferencial dos sinais. Você também pode aterrar (ou aplicar uma tensão CC) de um lado (consulte a resposta de Trevor) e isso funciona, mas o sinal não é mais diferencial.

A corrente viaja em loops. Quando um sistema está flutuando em relação ao outro, significa que os loops não estão em comunicação (não estão conectados).

Considere um vagão do metrô de Nova York. O grande laço é da subestação, ao terceiro trilho, ao sistema de propulsão do carro, passando pelos trilhos e retornando à subestação. Não há como isolar as rodas do chassi do carro, de modo que o chassi faz parte do grande laço. Às vezes, um carro perde contato com os trilhos de corrida devido à neve, gelo, ferrugem, etc.

Há também um sistema de controle que permite ao motorista controlar o sistema de propulsão de cada carro, detectar portas abertas, anúncios, interfone do condutor etc. etc. Você realmente não quer que a corrente de propulsão retorne pelos fios de controle . Portanto, este sistema é isolado, ou "flutuante", da corrente de propulsão.

No seu caso, o outro sistema não está isolado do seu, porque está vinculado pelo Q3 e Q4. Isso puxará o outro sistema para o potencial do seu sistema. Ou vice-versa, tudo uma questão de perspectiva.

Idealmente, você não quer terreno por lá. De qualquer forma, você deseja dividir seu vsin em duas entradas aditivas separadas e colocar um terreno no meio disso. Se você colocar um terra em ambos os lados, como está, você terminará com um amplificador que não está funcionando de maneira ideal. Isso ocorre porque você está fixando um lado de suas entradas em uma única voltagem. A maioria dos amplificadores operacionais funciona melhor com entradas diferenciais (um sinal sobe enquanto o outro diminui). O vsin dividido em dois com um terreno no meio deles é a maneira correta de simular isso.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

A razão pela qual a spice está tendo problemas sem que você coloque um ponto de referência no lugar é porque está vendo o seu amplificador operacional como um diagrama de blocos simplificado e não está compreendendo os elementos internos do amplificador operacional. Através do amplificador operacional, você está realmente conectado ao solo, mas a especiaria nunca saberia porque está usando um modelo simplificado.

No mundo real, você não precisa de uma onda senoidal dupla / dividida, pois o solo é apenas uma referência para medir a tensão. Uma única entrada de onda senoidal em um amplificador operacional BJT provavelmente é boa sem qualquer tipo de referência fora do amplificador operacional. Se fosse um amplificador operacional MOSFET, eu certamente recomendaria colocar resistores de purga entre as entradas e o terra para impedir que quaisquer sinais flutuantes criassem uma tensão muito alta nas entradas do amplificador operacional. Mesmo em um amplificador operacional BJT, eu não seria contra resistores de purga para impedir ainda mais ocorrências inesperadas ou catastróficas.

Para responder à Edição 2 :
Enquanto isso pode funcionar. Eles ainda podem estar fornecendo um diagrama simplificado do que ocorre no voltímetro ou no DAQ. Deve haver alguma circuitos de segurança para evitar diferenças extremas de potencial entre dispositivos que não compartilham motivos. Isso pode ocorrer na forma de resistores de sangria de alta resistência ou diodos zener no DAQ ou no voltímetro. Sem algum tipo de proteção de circuito, há uma boa chance de que a ESD destrua o dispositivo.

A outra coisa a ter em mente aqui é que, embora os dispositivos não estejam conectados externamente ao mesmo terra, eles ainda estão conectados entre esses dois fios indiretamente. Dependendo da tecnologia do transistor, isso pode ser suficiente em dispositivos reais para evitar qualquer tipo de problema de tensão flutuante.

Pare de usar a palavra ground e você terá um começo melhor. Consulte-o como um ponto de referência comum. Azul é apenas azul por acordo. O mesmo vale para circuitos elétricos; isto é, o solo só é fundamentado por acordo. Em resumo, flutuar é como o gato de schrodinger; é positivo e negativo até você medi-lo, mas somente no momento em que você o mede. Ocasionalmente positivo e ocasionalmente negativo, e esse é o post.