 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( ноябрь 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Опорное напряжение представляет собой электронное устройство , которое производит в идеале фиксированных (постоянные) напряжения , независимо от нагрузки на устройстве, вариациях питания, изменениях температуры, и с течением времени. Опорные напряжения используются в источниках питания , аналого-цифровых преобразователях , цифро-аналоговых преобразователях и других системах измерения и управления. 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, измеряемые в частях на миллион .
В метрологии [ править ]
Самые ранние ссылки или стандарты напряжения были влажные-химические клетки , такие как клетки Кларка и Weston клетки , которые все еще используются в некоторых лабораторных и калибровочных применений.
Вторичные твердотельные эталоны напряжения на стабилитронах лабораторного уровня, используемые в метрологии, могут быть сконструированы с дрейфом около 1 части на миллион в год. [1]
Значение « обычного » вольта теперь поддерживается сверхпроводящими интегральными схемами, использующими эффект Джозефсона для получения напряжения с точностью до 1 части на миллиард или выше, эталон напряжения Джозефсона . Статья под названием «Возможные новые эффекты в сверхпроводящем туннелировании» была опубликована Брайаном Дэвидом Джозефсоном в 1962 году и принесла Джозефсону Нобелевскую премию по физике в 1973 году.
Раньше ртутные батареи широко использовались в качестве удобных эталонов напряжения, особенно в портативных приборах, таких как фотографические люксметры ; Ртутные батареи имели очень стабильное напряжение разряда в течение всего срока службы.
Твердотельные устройства [ править ]
Любой полупроводниковый 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 германиевых диодов до примерно 3 В для некоторых светодиодов . Эти устройства имеют сильную температурную зависимость, что может сделать их полезными для измерения температуры или компенсации смещения 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 в диапазоне тока. Наиболее стабильные диоды этого типа изготавливаются путем температурной компенсации стабилитрона путем включения его последовательно с прямым диодом; такие диоды выполняются как двухполюсные устройства, например серия 1N821, имеющая полное падение напряжения 6,2 В при 7,5 мА, но также иногда включаются в интегральные схемы.
Наиболее цепи опорного напряжения общего используется в интегральных схемах являются зонным опорным напряжением . Зонная основанная ссылка (обычно просто называется «запрещенной зоной») использует аналоговые схемы , чтобы добавить кратное разности напряжений между двумя биполярными переходами смещены при различных плотностях тока в напряжение , развиваемом на диод. 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 кремнии , это примерно 1,25 V. ссылка Buried-Зенер может обеспечить даже более низкий уровень шума, но требует более высоких рабочих напряжений, которые недоступны во многих устройствах с батарейным питанием.
Газонаполненные устройства [ править ]
Газонаполненные трубки и неоновые лампы также использовались в качестве эталонов напряжения, в основном в трубчатом оборудовании, поскольку напряжение, необходимое для поддержания газового разряда , сравнительно постоянное. Например, популярная « трубка регулятора напряжения » RCA 991 [2] представляет собой неоновую лампу NE-16, которая зажигает при напряжении 87 вольт, а затем удерживает 48–67 вольт на пути разряда.
См. Также [ править ]
- бандгап
- LM317 , регулируемый регулятор напряжения
- Резиновый диод , биполярный транзистор схема перехода , который служит в качестве опорного напряжения.
Ссылки [ править ]
- ^ Manfred Kochsiek, Майкл Gläser, Справочник по метрологии , Wiley-VCH, 2010 ISBN 3-527-40666-2 стр. 289
- ^ RCA 991 регулятор напряжения трубки паспорт
Внешние ссылки [ править ]
- Понимание напряжения ССЫЛКА топологий и спецификации
- Конструкция эталонных схем с запрещенной зоной: испытания и невзгоды - Роберт Пиз, National Semiconductor
- LT Journal марта 2009: Как выбрать опорное напряжение Брендан Уилан, Linear Technology Corporation
- Внутреннее устройство кристалла TL431 и его обратное проектирование
