Источник опорного напряжения - Voltage reference

А опорное напряжение представляет собой электронное устройство, которое в идеале выдает фиксированное (постоянное) напряжение независимо от нагрузки на устройство, колебаний источника питания, изменений температуры и времени. Источники напряжения используются в Источники питания, аналого-цифровые преобразователи, цифро-аналоговые преобразователи, и другие системы измерения и контроля. Источники напряжения сильно различаются по характеристикам; регулятор для компьютерного источника питания может удерживать свое значение только с точностью до нескольких процентов от номинального значения, тогда как лабораторные эталоны напряжения имеют точность и стабильность, измеренные в частей на миллион.

В метрологии

Самыми ранними эталонами напряжения или эталонами были ячейки с влажной химической обработкой, например Ячейка Кларка и Клетка Вестона, которые до сих пор используются в некоторых лабораторных и калибровочных приложениях.

Лабораторного класса Стабилитрон вторичные твердотельные эталоны напряжения, используемые в метрология могут быть построены с выносом около 1 части на миллион в год.[1]

Ценность "общепринятый " вольт теперь поддерживается сверхпроводящими интегральными схемами с использованием Эффект Джозефсона получить напряжение с точностью до 1 частей на миллиард или лучше, Стандарт напряжения Джозефсона. Статья под названием «Возможные новые эффекты в сверхпроводящем туннелировании» была опубликована Брайан Дэвид Джозефсон в 1962 году, а в 1973 году он получил Джозефсону Нобелевскую премию по физике.

Раньше ртутные батареи часто использовались в качестве удобных эталонов напряжения, особенно в портативных инструментах, таких как фотографические световые метры; Ртутные батареи имели очень стабильное напряжение разряда в течение всего срока службы.

Твердотельные устройства

Любой полупроводник диод имеет экспоненциальное напряжение / ток характеристику, которая дает эффективное «колено» напряжение иногда используется в качестве опорного напряжения. Это напряжение колеблется от 0,3 В для германий диоды до 3 вольт наверняка светодиоды. Эти устройства имеют сильную температурную зависимость, что может сделать их полезными для измерения температуры или компенсации. предвзятость в аналоговых схемах.

Стабилитроны также часто используется, чтобы обеспечить опорное напряжение умеренной стабильности и точности, полезную для многих электронных устройств. An лавинный диод отображает аналогичное стабильное напряжение во всем диапазоне тока. Наиболее стабильные диоды этого типа изготавливаются путем температурной компенсации стабилитрона путем включения его последовательно с прямым диодом; такие диоды выполнены как двухполюсные, например серия 1N821, имеющая полное падение напряжения 6,2 В при 7,5 мА, но также иногда включается в интегральные схемы.

Наиболее цепи опорного напряжения общего используется в интегральных схемах являются бандгап. А запрещенная зона Опорный сигнал (обычно называемый просто «запрещенной зоной») использует аналоговые схемы для добавления кратной разности напряжений между двумя биполярными переходами, смещенными при разной плотности тока, к напряжению, возникающему на диоде. Напряжение на диоде имеет отрицательный температурный коэффициент (т.е. уменьшается с повышением температуры), а разность напряжений перехода имеет положительный температурный коэффициент. При добавлении в пропорции, необходимой для компенсации этих коэффициентов, результирующее постоянное значение представляет собой напряжение, равное напряжению запрещенной зоны полупроводника. В кремний, это примерно 1,25 В. Ссылки похороненного Зенера может обеспечить даже более низкий уровень шума, но требует более высоких рабочих напряжений, которые отсутствуют во многих устройствах с батарейным питанием.

Газонаполненные устройства

Газонаполненные трубки и неоновые лампы также использовались в качестве эталонов напряжения, в первую очередь в ламповом оборудовании, поскольку напряжение, необходимое для поддержания сброс газа сравнительно постоянный. Например, популярный RCA 991[2] "Трубка регулятора напряжения "это NE-16 неоновая лампа который срабатывает при напряжении 87 вольт, а затем удерживает 48–67 вольт на пути разряда.

Смотрите также

  • бандгап
  • LM317, регулируемый регулятор напряжения
  • Резиновый диод, Биполярный транзистор схема перехода, который служит в качестве опорного напряжения.

Рекомендации

  1. ^ Манфред Кохсик, Михаэль Глезер, Справочник по метрологии, Вайли-ВЧ, 2010 ISBN  3-527-40666-2 п. 289
  2. ^ Трубка регулятора напряжения RCA 991 техническая спецификация

внешняя ссылка