Referencia de voltaje

Este artículo necesita citas adicionales para su verificación . Por favor, ayude a mejorar este artículo añadiendo citas de fuentes fiables . El material sin fuentes puede ser cuestionado y eliminado. Buscar fuentes:  «Referencia de voltaje» – noticias  · periódicos  · libros  · académico  · JSTOR ( noviembre de 2010 ) ( Aprenda cómo y cuándo eliminar este mensaje )

Una referencia de voltaje es un dispositivo electrónico que produce idealmente un voltaje fijo (constante) independientemente de la carga del dispositivo, las variaciones de la fuente de alimentación, los cambios de temperatura y el paso del tiempo. Las referencias de voltaje se utilizan en fuentes de alimentación , convertidores analógico-digitales , convertidores digitales-analógicos y otros sistemas de medición y control. Las referencias de voltaje varían ampliamente en rendimiento; un regulador para una fuente de alimentación de computadora puede mantener su valor dentro de un pequeño porcentaje del valor nominal, mientras que los estándares de voltaje de laboratorio tienen precisiones y estabilidad medidas en partes por millón .

Las primeras referencias o estándares de voltaje fueron celdas químicas húmedas como la celda Clark y la celda Weston , que todavía se utilizan en algunas aplicaciones de laboratorio y calibración.

Los estándares de voltaje de estado sólido secundarios de diodos Zener de grado de laboratorio utilizados en metrología se pueden construir con una deriva de aproximadamente 1 parte por millón por año. ^[1]

El valor del voltio " convencional " se mantiene actualmente mediante circuitos integrados superconductores que utilizan el efecto Josephson para obtener un voltaje con una precisión de 1 parte por mil millones o mejor, el voltaje estándar de Josephson . El artículo titulado "Posibles nuevos efectos en la tunelización superconductora" fue publicado por Brian David Josephson en 1962 y le valió a Josephson el Premio Nobel de Física en 1973.

Antiguamente, las baterías de mercurio se utilizaban mucho como referencias de voltaje convenientes, especialmente en instrumentos portátiles como los fotómetros fotográficos ; las baterías de mercurio tenían un voltaje de descarga muy estable durante su vida útil.

Cualquier diodo semiconductor tiene una característica de corriente-voltaje exponencial que puede considerarse como una tensión de " inclinación ", que a veces se utiliza como una referencia de voltaje imprecisa. Las hojas de datos pueden indicar una caída de voltaje directo a una corriente de "encendido" específica. Este voltaje es de alrededor de 0,3 V para diodos de germanio , de alrededor de 0,6 V a 0,7 V para diodos de silicio y de 1,6 V (rojo) a 4 V (violeta) para diodos emisores de luz visible . Estos dispositivos tienen una fuerte dependencia de la temperatura, lo que puede hacerlos útiles para la medición de temperatura o para compensar la polarización en circuitos analógicos.

Los diodos Zener también se utilizan con frecuencia para proporcionar un voltaje de referencia de estabilidad y precisión moderadas, útil para muchos dispositivos electrónicos. Un diodo de avalancha muestra un voltaje estable similar en un rango de corriente. Los diodos más estables de este tipo se fabrican compensando la temperatura de un diodo Zener colocándolo en serie con un diodo directo; dichos diodos se fabrican como dispositivos de dos terminales, por ejemplo, la serie 1N821 que tiene una caída de voltaje general de 6,2 V a 7,5 mA, pero a veces también se incluyen en circuitos integrados.

El circuito de referencia de voltaje más común utilizado en circuitos integrados es la referencia de voltaje de banda prohibida . Una referencia basada en banda prohibida (comúnmente llamada simplemente 'banda prohibida') utiliza circuitos analógicos para agregar un múltiplo de la diferencia de voltaje entre dos uniones bipolares polarizadas a diferentes densidades de corriente al voltaje desarrollado a través de un diodo. El voltaje del diodo tiene un coeficiente de temperatura negativo (es decir, disminuye con el aumento de la temperatura), y la diferencia de voltaje de la unión tiene un coeficiente de temperatura positivo. Cuando se agrega en la proporción necesaria para que estos coeficientes se cancelen, el valor constante resultante es un voltaje igual al voltaje de banda prohibida del semiconductor. En silicio , esto es aproximadamente 1,25 V. Las referencias Zener enterradas pueden proporcionar niveles de ruido incluso más bajos, pero requieren voltajes de funcionamiento más altos que no están disponibles en muchos dispositivos que funcionan con baterías.

Los tubos llenos de gas y las lámparas de neón también se han utilizado como referencias de voltaje, principalmente en equipos basados ​​en tubos, ya que el voltaje necesario para mantener la descarga de gas es comparativamente constante. Por ejemplo, el popular " tubo regulador de voltaje " RCA 991 ^{[2] es una} lámpara de neón NE-16 que se enciende a 87 voltios y luego mantiene entre 48 y 67 voltios a lo largo de la ruta de descarga.

• Referencia de voltaje de banda prohibida
• LM317 , un regulador de voltaje ajustable
• Diodo de goma , un circuito de transistor de unión bipolar que sirve como referencia de voltaje.

• AN719: descripción de las topologías y especificaciones de referencia de voltaje — Maxim Integrated Products, Inc. (6 de marzo de 2013)
• El diseño de circuitos de referencia de banda prohibida: pruebas y tribulaciones — Robert Pease, National Semiconductor
• Revista LT de marzo de 2009: Cómo elegir una referencia de voltaje Brendan Whelan, Linear Technology Corporation
• Componentes internos de la matriz TL431 e ingeniería inversa de la misma