¿Cuál es la diferencia entre \$V_{CC}\$, \$V_{DD}\$, \$V_{EE}\$, \$V_{SS}\$

Question

He visto muchos esquemáticos que utilizan \$V_{CC}\$ y \$V_{DD}\$ indistintamente.

• Sé que \$V_{CC}\$ y \$V_{DD}\$ son para voltaje positivo, y \$V_{SS}\$ y \$V_{EE}\$ son para tierra, pero ¿cuál es la diferencia entre cada uno de los dos?

• ¿Las letras \$C\$, \$D\$, \$S\$, y \$E\$ significan algo?

Para crédito extra: ¿Por qué \$V_{DD}\$ y no simplemente \$V_D\$?

Answer 1

En la era del pleistoceno (década de 1960 o anterior), la lógica se implementaba con transistores bipolares. Más específicamente, eran NPN porque por alguna razón que no voy a mencionar, los NPN eran más rápidos. En ese entonces tenía sentido para alguien que la tensión positiva de alimentación se llamara Vcc, donde la "c" significa colector. A veces (pero menos comúnmente), la tensión negativa de alimentación se llamaba Vee, donde "e" significa emisor.

Cuando se empezó a utilizar la lógica FET, se usó el mismo tipo de denominación, pero ahora la tensión positiva de alimentación era Vdd (drenaje) y la negativa Vss (fuente). Con CMOS esto no tiene sentido, pero de todas formas se mantiene. Cabe destacar que la "C" en CMOS significa "complementario". Esto significa que se utilizan dispositivos de canales N y P en cantidades aproximadamente iguales. Un inversor CMOS es simplemente un MOSFET de canal P y un MOSFET de canal N en su forma más simple. Con una cantidad aproximadamente igual de dispositivos de canales N y P, los drenajes no son más propensos a ser positivos que las fuentes, y viceversa. Sin embargo, los nombres Vdd y Vss se han mantenido por razones históricas. Técnicamente, Vcc/Vee es para bipolares y Vdd/Vss para FETs, pero en la práctica hoy en día Vcc y Vdd significan lo mismo, al igual que Vee y Vss significan lo mismo.

Answer 2

Creo que puedo tener la respuesta definitiva a esto. Este nombre proviene de un estándar IEEE 255-1963 "Símbolos de letras para dispositivos semiconductores" (IEEE Std 255-1963). Soy un fanático de la historia de la electrónica y esto podría ser interesante para otros (fanáticos), por lo que haré esta respuesta un poco más amplia de lo necesario.

En primer lugar, la primera letra mayúscula V proviene de los párrafos 1.1.1 y 1.1.2 del estándar, que definen que v y V son símbolos de cantidad que describen el voltaje; en minúsculas significa voltaje instantáneo (1.1.1) y en mayúsculas significa voltaje máximo, promedio o eficaz (RMS) (1.1.2). Para su referencia:

El párrafo 1.2 comienza a definir los subíndices de los símbolos de cantidad. Las letras en mayúsculas de subíndice significan valores de corriente continua y en minúsculas valores de corriente alterna. Las tensiones de alimentación son obviamente tensiones de corriente continua, por lo que sus letras deben estar en mayúsculas.

El estándar define 11 sufijos (letras). Estas son:

• E, e para Emisor
• B, b para Base
• C, c para Colector
• J, j para un terminal genérico de dispositivo semiconductor
• A, a para Ánodo
• K, k para Cátodo
• G, g para Puerta
• X, x para un nodo genérico en un circuito
• M, m para Máximo
• Min, min para Mínimo
• (AV) para Promedio

Este estándar es anterior al transistor MOS (que fue patentado en agosto de 1963) y por lo tanto no tiene las letras para Fuente y Drenaje. Desde entonces ha sido reemplazado por un estándar más nuevo que define las letras para Drenaje y Fuente, pero no tengo ese estándar disponible.

Las sutilezas adicionales del estándar, que definen reglas adicionales sobre cómo se escriben los símbolos, hacen una lectura fascinante. Es sorprendente cómo todo esto se ha convertido en conocimiento común que ahora se acepta y entiende incluso sin una referencia normativa.

El párrafo 1.3 define cómo se escriben los subíndices, especialmente cuando hay más de uno. Por favor, lee las palabras del estándar:

Entonces, por ejemplo V_bE significa el valor RMS (V mayúscula) del componente de CA (minúscula b) del voltaje en la Base de un dispositivo semiconductor en referencia al valor de CC del voltaje del Emisor del dispositivo semiconductor (mayúscula E).

En caso de que el mencionado emisor del semiconductor esté conectado directamente a tierra, lo cual ciertamente se entiende como una referencia conocida, entonces el voltaje RMS de CA en la base es V_b. El voltaje de CC o RMS en la base es V_B y un voltaje instantáneo en la base es v_b.

Ahora, para el crédito extra: ¿Por qué V_CC en lugar de V_C o V_DD en lugar de V_D? Solía pensar que era algo coloquial de "Voltaje de Colector a Colector", pero obviamente también está definido en el estándar:

Entonces V_CCB significa el voltaje de alimentación de CC en el Colector del dispositivo semiconductor en referencia a la Base del dispositivo y V_CC significa el voltaje de alimentación de CC en el Colector en referencia a tierra.

A primera vista, parecería que la reduplicación del subíndice llevaría a la ambigüedad, pero de hecho no lo hace. En primer lugar, los casos que parecerían ambiguos son bastante raros; leer V_CC para significar el voltaje de un colector de un dispositivo al mismo colector del mismo dispositivo es obviamente cero, por lo que no tiene sentido describirlo. Pero qué sucede si el dispositivo tiene dos bases? El estándar da una respuesta. El voltaje de la base 1 de un dispositivo a la base 2 de un dispositivo se escribe V_B1-B2. Y el voltaje de la base del dispositivo 1 a la base del dispositivo 2 (preste atención aquí, esto es interesante) se escribe V_1B-2B.

Una pregunta permanece: el Misterioso Caso de los Circuitos CMOS. Como se ha señalado en otras respuestas, el estándar de nombramiento parece no ser aplicable en lo que respecta a los circuitos CMOS. A esta pregunta solo puedo ofrecer una idea que proviene del hecho de que trabajo para una empresa de semiconductores. _{("¡whoah" se espera aquí.)}

De hecho, en CMOS tanto los rieles positivos como los negativos están conectados a Fuentes de canal N y P - es casi inconcebible hacerlo de otra manera - las tensiones umbral se volverían ambiguas en las compuertas estándar y ni siquiera quiero pensar en las estructuras de protección... así que solo puedo ofrecer esto: Estamos acostumbrados a ver V_DD en circuitos NMOS (Saludos a @supercat, la resistencia del riel superior en realidad suele ser un transistor - para aquellos interesados, por favor vean el excelente libro de 1983 "Introducción al diseño de LSI MOS"), y V_SS es lo mismo tanto para NMOS como CMOS. Por lo tanto, sería ridículo para nosotros usar otros términos que no sean V_DD y V_SS (o V_GND) en nuestras hojas de datos. Nuestros clientes están acostumbrados a estos términos y no les interesa la esoteria sino hacer funcionar sus diseños, por lo que incluso la noción de intentar introducir algo como V_SSPOSITIVO o V_SSNEGATIVO sería completamente ridícula y contraproducente.

Así que tendría que decir que es universalmente aceptado que V_CC es el voltaje de alimentación de un circuito bipolar y V_DD es el voltaje de alimentación de un circuito MOS y que esto se deriva de la historia. Del mismo modo, V_EE es el voltaje de alimentación negativo (a menudo tierra) de un circuito bipolar y V_SS es el voltaje de alimentación negativo de un circuito MOS.

¡Si alguien pudiera ofrecer una referencia normativa al último punto discutido, estaría inmensamente agradecido!

Answer 3

Ya sabes por las otras respuestas que para bipolar

C se refiere al colector, y
E se refiere al emisor.

De la misma manera, para CMOS

D se refiere al drenaje, y
S se refiere a la fuente.

Para la lógica bipolar como TTL esto es correcto; incluso para las salidas tipo push-pull ("totem-pole") solo se usaban transistores NPN y \$V_{CC}\$ está conectado a los colectores.
Pero para CMOS, \$V_{DD}\$ es realmente un término incorrecto. CMOS es mucho más simétrico que TTL, y aunque la fuente del N-MOSFET está conectada a \$V_{SS}\$, no significa que \$V_{DD}\$ esté conectado al drenaje.

Debido a la simetría, en realidad está conectado a la fuente del P-MOSFET. Probablemente esto sea una herencia de NMOS, predecesor de CMOS, donde \$V_{DD}\$ estaba efectivamente en el lado del drenaje (con una resistencia en medio).

Answer 4

¿Por qué V_DD y no simplemente V_D?

La convención de letras V_AB para voltaje significa el potencial entre A y B. El voltaje es un potencial medido con respecto a otro punto en el circuito. Por ejemplo, V_BE es el voltaje entre la base y el emisor. La tierra no tiene una "letra" específica. Por lo tanto, se utiliza la convención de repetir letras, como V_DD o V_EE para hacer referencia al punto relativo a tierra. El uso de letras simples en este contexto agrega más confusión, ya que Vs puede referirse al voltaje de una fuente "s" (que puede ser diferente de V_SS si hay múltiples fuentes en serie, etc.) y no al voltaje entre emisor de un transistor y tierra.

Incluso sin transistores en un circuito, los voltajes pueden ser referidos con el estilo V_AB o V₁₂ para reflejar el potencial entre A y B o punto 1 y punto 2. Obviamente, el orden es importante, ya que para dos puntos en el circuito A y B, V_BA = -V_AB.

Referencia bibliográfica:

Si se repite la misma letra, eso significa un voltaje de suministro de energía: Vcc es el voltaje de suministro de energía (positivo) asociado con el colector, y Vee es el voltaje de suministro de energía (negativo) asociado con el emisor.

Texto resumen de Paul Horowitz y Winfield Hill (1989), El arte de la electrónica (Segunda ed.), Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-37095-0. Capítulo 2 - Transistores, página 62, Introducción.

Answer 5

Vdd se suele utilizar para dispositivos CMOS, NMOS y PMOS. Significa voltaje en el drenaje. En algunos dispositivos PMOS es negativo, pero los chips PMOS puros son raros hoy en día. Por lo general, es el voltaje más positivo, pero no siempre, por ejemplo un controlador de motor podría tener un pin Vs para el voltaje del motor, o un procesador podría usar un voltaje central y un voltaje de entrada/salida. Vss significa voltaje en la fuente; los dispositivos PMOS podrían ser positivos, pero nuevamente, PMOS es un vestigio, por lo que para todos los propósitos es el voltaje más negativo disponible. A menudo está conectado al sustrato, por lo que debe ser el más negativo, o el chip no funcionará correctamente.

Vcc significa voltaje en el colector y se utiliza principalmente para dispositivos bipolares, aunque lo he visto usado con dispositivos CMOS, probablemente por convención. Vee significa voltaje en el emisor y por lo general es el más negativo.

También he visto Vs+ y Vs-, así como V+ y V-, pero V+/V- puede confundirse con los pines de entrada en amplificadores operacionales/comparadores y otros amplificadores.