Las referencias de tensión son componentes críticos que los circuitos integrados utilizan para comparar la tensión. Permiten la reconciliación de señales analógicas y digitales y contribuyen a la capacidad de la electrónica para interactuar con el mundo "real". En este artículo, aprenda sobre los diferentes tipos de referencias de tensión y sus especificaciones.
Especificaciones de referencia clave
Al diseñar un circuito con una referencia de tensión, hay algunas especificaciones clave a considerar:
Precisión inicial
La mayoría de las referencias de tensión tienen una variación de tensión de salida de 25 °C. Si esta es una constante para una unidad dada, entonces se puede calibrar fácilmente.
Cambio de temperatura
Una medida importante para calcular el rendimiento de la referencia de tensión es el cambio de temperatura o cómo cambia la tensión de salida con las variaciones de temperatura. Debido a las imperfecciones en los elementos del circuito, la curva de esta variación de temperatura puede ser no lineal. Por lo tanto, las estimaciones del cambio de temperatura generalmente se presentan en un "método de caja", que calcula la tensión máxima/mínima esperada en un sistema sin tener en cuenta las fluctuaciones de temperatura.
Estabilidad a largo plazo
Esta es una medida de la tendencia de una tensión de referencia a cambiar con el tiempo, independientemente de otras variables. Puede haber muchas razones para los cambios en la estabilidad a largo plazo, incluida la tensión mecánica, los cambios en la composición de los elementos del circuito y la degradación de la temperatura.
Histéresis térmica
Esta es una medida de la fluctuación de tensión como resultado del cambio de tensión del dado debido al ciclo térmico. Es importante conocer la salida de tensión nominal de su referencia durante los ciclos de temperatura subsiguientes, ya que esto permitirá un cálculo preciso del error de salida.
Tipos de referencia de tensión
Hay dos tipos principales de referencias de tensión: de derivación y serie. Las referencias de derivación son del tipo de 2 terminales, diseñadas para trabajar en un rango específico de corrientes. Las referencias de serie son tres (o más) dispositivos terminales que están diseñados para funcionar en circuitos con grandes cambios en la tensión de suministro o la corriente de carga.
Diseño de circuito de referencia
Hay muchas formas de diseñar un circuito integrado de referencia de tensión. Cada uno tiene ventajas y desventajas específicas.
Referencias basadas en Zener
La referencia de tipo Zener enterrado es un diseño relativamente simple. Un diodo Zener (o de avalancha) tiene una tensión inversa predecible que es bastante constante en temperatura y muy constante en el tiempo. Estos diodos suelen tener muy poco ruido y son muy estables en el tiempo si se mantienen dentro de un rango de temperatura pequeño, lo que los hace útiles en aplicaciones donde los cambios en la tensión de referencia deben ser lo más pequeños posible.
Referencias de banda prohibida
Las referencias de banda prohibida pueden producir una amplia variedad de tensión de salida con poco margen de alimentación, a menudo menos de 100 mV. Se pueden diseñar para proporcionar tensiones de salida iniciales muy precisas con una variación de temperatura baja, lo que elimina la necesidad de una calibración en la aplicación, lo que consume mucho tiempo.
Referencias de banda prohibida fraccional
Las referencias de banda prohibida fraccional son referencias basadas en las características de temperatura de los transistores bipolares, pero con tensiones de salida que pueden ser tan bajos como unos pocos milivoltios. Son útiles para circuitos de muy baja tensión, especialmente en aplicaciones de comparación donde el umbral debe ser menor que una tensión de banda prohibida convencional (aproximadamente 1,2 V).
Elegir una referencia
Tenga en cuenta lo siguiente al elegir una referencia para su próximo diseño:
● ¿La tensión de suministro es muy alta? Elija una derivación.
● ¿La tensión de suministro o la corriente de carga varían mucho? Elija una serie.
● ¿Requiere alta potencia energética? Elija una serie.
● Calcule su rango de temperatura en el mundo real.
● Sea realista acerca de la precisión requerida.
● ¿Cuál es el rango de suministro real? ¿Cuál es la tensión de suministro máxima esperada? ¿Habrá condiciones de falla como descarga de carga de la batería o picos de suministro inductivo de intercambio en caliente que el IC de referencia deba soportar?
● ¿Cuánta energía puede consumir la referencia?
● ¿Cuánta corriente de carga? ¿La carga consumirá una corriente sustancial o producirá una corriente que la referencia deba sobrepasar?
● ¿Cuánto espacio tiene?