Napięcie odniesienia - Voltage reference

Napięcie odniesienia jest urządzenie elektroniczne, które najlepiej wytwarza stały (stała) napięcie niezależnie od obciążenia urządzenia, zmiany zasilania, zmiany temperatury, i w miarę upływu czasu. Odniesienia napięcia są stosowane w zasilaczach , analogowo-cyfrowe , konwertery cyfrowo-analogowe i inne systemy pomiarowe i kontrolne. Odniesienia napięcia różnią się znacznie pod względem wydajności; regulator zasilacza komputera może utrzymywać swoją wartość tylko w granicach kilku procent wartości nominalnej, podczas gdy laboratoryjne standardy napięcia mają dokładność i stabilność mierzoną w częściach na milion .

W metrologii

Najwcześniejszymi wzorcami lub wzorcami napięcia były mokre ogniwa chemiczne, takie jak ogniwo Clarka i ogniwo Westona , które nadal są używane w niektórych zastosowaniach laboratoryjnych i kalibracyjnych.

Wzorce napięcia półprzewodnikowego wtórnego diody Zenera klasy laboratoryjnej stosowane w metrologii mogą być konstruowane z odchyleniem około 1 części na milion na rok.

Wartość „ konwencjonalnego ” wolta jest teraz utrzymywana przez nadprzewodzące układy scalone wykorzystujące efekt Josephsona, aby uzyskać napięcie z dokładnością 1 części na miliard lub lepszą, zgodnie ze standardem napięcia Josephsona . Artykuł zatytułowany „Możliwe nowe efekty w tunelowaniu nadprzewodzącym” został opublikowany przez Briana Davida Josephsona w 1962 roku i przyniósł Josephsonowi Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1973 roku.

Dawniej baterie rtęciowe były często używane jako wygodne źródła napięcia, zwłaszcza w przyrządach przenośnych, takich jak światłomierze fotograficzne ; baterie rtęciowe miały bardzo stabilne napięcie rozładowania przez cały okres ich użytkowania.

Urządzenia półprzewodnikowe

Każda dioda półprzewodnikowa ma wykładniczą charakterystykę napięcia / prądu, która daje efektywne napięcie „kolana”, czasami używane jako napięcie odniesienia. To napięcie waha się od 0,3 V dla diod germanowych do około 3 V dla niektórych diod elektroluminescencyjnych . Urządzenia te charakteryzują się silną zależnością temperaturową, co może uczynić je przydatnymi do pomiaru temperatury lub do kompensacji obciążenia w obwodach analogowych.

Diody Zenera są również często używane do dostarczania napięcia odniesienia o umiarkowanej stabilności i dokładności, przydatnych w wielu urządzeniach elektronicznych. An lawina diodowe wyświetlacze podobny napięcia stabilne w całym zakresie obrotów bieżących. Najbardziej stabilne diody tego typu są wytwarzane poprzez kompensację temperatury diody Zenera poprzez umieszczenie jej szeregowo z diodą przednią; takie diody są wykonane jako urządzenia dwuzaciskowe, np. seria 1N821 o całkowitym spadku napięcia 6,2 V przy 7,5 mA, ale czasami są również zawarte w układach scalonych.

Najpowszechniejszym obwodem odniesienia napięcia stosowanym w układach scalonych jest napięcie odniesienia pasma wzbronionego . Pasma zabronionego -na odniesienia (powszechnie nazywany po prostu „pasmo wzbronione”) korzysta z układów analogowych, aby dodać wielokrotność różnicy napięcia między dwoma dwubiegunowymi skrzyżowaniach tendencyjne przy różnych gęstościach prądu do napięcia uzyskiwane na diodę. Napięcie diody ma ujemny współczynnik temperaturowy (tj. Maleje wraz ze wzrostem temperatury), a różnica napięć na złączach ma dodatni współczynnik temperaturowy. Po dodaniu w proporcji wymaganej do wyeliminowania tych współczynników, uzyskana stała wartość jest napięciem równym napięciu pasma wzbronionego półprzewodnika. W krzemie jest to około 1,25 V. Odniesienia typu Buried-Zener mogą zapewnić jeszcze niższy poziom szumów, ale wymagają wyższych napięć roboczych, które nie są dostępne w wielu urządzeniach zasilanych bateryjnie.

Urządzenia gazowe

Rury wypełnione gazem i lampy neonowe były również używane jako odniesienia napięcia, głównie w sprzęcie opartym na lampach , ponieważ napięcie potrzebne do podtrzymania wyładowania gazowego jest stosunkowo stałe. Na przykład popularna lampa RCA 991 „ Regulator napięcia ” to lampa neonowa NE-16 , która emituje napięcie 87 woltów, a następnie utrzymuje napięcie 48–67 woltów na ścieżce wyładowania.

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ Manfred Kochsiek, Michael Gläser, Handbook of Metrology , Wiley-VCH, 2010 ISBN   3-527-40666-2 s. 289
  2. ^ Karta danych rury regulatora napięcia RCA 991

Zewnętrzne linki