Referenční napětí - Voltage reference

A referenční napětí je elektronické zařízení, které v ideálním případě produkuje pevné (konstantní) napětí bez ohledu na zatížení zařízení, změny napájecího napětí, změny teploty a čas. Napěťové reference se používají v zásoby energie, analogově-digitální převaděče, digitálně-analogové převaděče a další měřicí a řídicí systémy. Napěťové reference se velmi liší ve výkonu; regulátor napájecího zdroje počítače může udržovat svou hodnotu pouze v rozmezí několika procent nominální hodnoty, zatímco laboratorní napěťové standardy mají přesnost a stabilitu měřenou v Díly na milión.

V metrologii

Nejstarší reference napětí nebo standardy byly mokré chemické články, jako například Clarkova buňka a Westonova buňka, které se stále používají v některých laboratorních a kalibračních aplikacích.

Laboratorní stupeň Zenerova dioda sekundární polovodičové napěťové standardy používané v metrologie lze konstruovat s driftem asi 1 dílu na milion za rok.[1]

Hodnota „konvenční " volt je nyní udržován supravodivými integrovanými obvody pomocí Josephsonův efekt získat napětí s přesností 1 části na miliardu nebo lépe, Josephsonův standard napětí. Příspěvek s názvem „Možné nové efekty v supravodivém tunelování“ publikoval Brian David Josephson v roce 1962 a v roce 1973 získal Josephson Nobelovu cenu za fyziku.

Dříve, rtuťové baterie byly často používány jako pohodlné reference napětí, zejména u přenosných nástrojů, jako jsou fotografické světelné metry; rtuťové baterie měly po celou dobu své životnosti velmi stabilní vybíjecí napětí.

Polovodičová zařízení

Libovolný polovodič dioda má exponenciální charakteristiku napětí / proudu, která dává efektivní „kolenní“ napětí, které se někdy používá jako referenční napětí. Toto napětí se pohybuje od 0,3 V pro germanium diody do jisté míry asi 3 volty diody vyzařující světlo. Tato zařízení mají silnou teplotní závislost, což je může činit užitečnými pro měření teploty nebo pro kompenzaci zaujatost v analogových obvodech.

Zenerovy diody jsou také často používány k zajištění referenčního napětí střední stability a přesnosti, což je užitečné pro mnoho elektronických zařízení. An lavinová dioda zobrazuje podobné stabilní napětí v rozsahu proudu. Nejstabilnější diody tohoto typu se vyrábějí teplotní kompenzací Zenerovy diody umístěním do série s přední diodou; takové diody jsou vyráběny jako duální zařízení, např. řada 1N821 s celkovým poklesem napětí o 6,2 V při 7,5 mA, ale někdy jsou také součástí integrovaných obvodů.

Nejběžnějším napěťovým referenčním obvodem používaným v integrovaných obvodech je reference napětí pásma. A bandgap referenční reference (běžně nazývaná „bandgap“) používá analogové obvody k přidání násobku rozdílu napětí mezi dvěma bipolárními křižovatkami předpjatými při různých proudových hustotách k napětí vyvinutému přes diodu. Diodové napětí má záporný teplotní koeficient (tj. Klesá se zvyšující se teplotou) a rozdíl přechodového napětí má kladný teplotní koeficient. Po přidání v poměru potřebném k tomu, aby se tyto koeficienty zrušily, je výsledná konstantní hodnota napětí rovné napětí bandgap polovodiče. v křemík, to je přibližně 1,25 V. Buried-Zenerovy reference může poskytovat ještě nižší hladinu hluku, ale vyžaduje vyšší provozní napětí, které u mnoha zařízení napájených z baterie není k dispozici.

Zařízení naplněná plynem

Trubky plněné plynem a neonové lampy byly také použity jako reference napětí, zejména v trubicových zařízeních, jako napětí potřebné k udržení výboj plynu je poměrně konstantní. Například populární RCA 991[2] "Trubice regulátoru napětí „je NE-16 neonová lampa který vystřelí na 87 voltů a poté drží 48–67 voltů přes výbojovou cestu.

Viz také

Reference

  1. ^ Manfred Kochsiek, Michael Gläser, Příručka metrologie, Wiley-VCH, 2010 ISBN  3-527-40666-2 p. 289
  2. ^ Trubice regulátoru napětí RCA 991 datový list

externí odkazy