Bei vielen Messsystemen mit unterschiedlichen physikalischen Größen läuft die eigentliche Messung auf die Messung der Spannung hinaus. Es gibt eine große Auswahl an Wandlern, die Werte wie Temperatur und Lichtstärke in Spannung umwandeln. Was ist Spannungsmessung? Einfach ausgedrückt, um seinen Wert zu messen, müssen Sie ihn mit einer bekannten Spannung vergleichen, die beispielsweise von einem Spannungsnormal stammt. Dies gibt uns Aufschluss darüber, ob die gemessene Spannung größer oder kleiner ist. In vielen Systemen – zum Beispiel Regulierungsbehörden – ist dies eine ausreichende Information. In Systemen, in denen eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, kann die gemessene Spannung mit der Hälfte des Spannungsstandards, einem Viertel, einem Achtel usw. verglichen werden.
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Spannungsmuster
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Referenzspannungsquelle LM385Z - 2,5 V
Der LM385Z-2.5-Chip mit einer Referenzspannung von 2,5 V.
Index: PAS-04930
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Referenzspannungsquellen
Um einen von der Versorgungsspannung unabhängigen Referenzspannungspegel zu erzeugen, ist eine eigene Schaltung, das Spannungsnormal, notwendig. Solche Komponenten werden in analoger Elektronik und gemischten Analog-Digital-Systemen wie Reglern, Treibern und Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlern weit verbreitet verwendet. Diese Schaltungen verwenden eine Referenzspannung, um zu arbeiten, mit anderen Spannungen zu vergleichen oder die gegebene analoge Spannung von und in digitale Form umzuwandeln.
Spannungsstabilisatoren und Referenzspannungsnormale
Unterscheiden Sie die Spannungsmuster von gewöhnlichen Spannungsstabilisatoren (linear und gepulst), solange sie sich ähnlich verhalten. Sie geben am Ausgang unabhängig von der Versorgungsspannung eine bestimmte Spannung ab. Sie unterscheiden sich jedoch in einigen Merkmalen. Die Spannungsnormale sind viel genauer und stabiler und haben einen geringeren Ausgangsstrom, was bedeutet, dass die Referenzspannung eines solchen Systems oft gepuffert werden muss, beispielsweise mit einem Operationsverstärker.
Gängige Methoden zur Stabilisierung der Referenzspannung
Es gibt viele Methoden (physikalische Phänomene), die verwendet werden, um Spannungsmuster zu konstruieren. Die ersten Referenzspannungsquellen waren elektrochemische Prozesse, jedoch sind solche Geräte sehr unpraktisch und können nicht außerhalb des Labors verwendet werden. Die nächste Generation von Referenzspannungsstabilisierungssystemen basierte auf begasten Röhren. Die Einführung von Halbleiterschaltungen war der nächste Schritt in der Entwicklung von Spannungsmustern. Die ersten waren Zenerdioden, und heute basieren die am häufigsten verwendeten Systeme auf der Summe des Spannungsabfalls an einer Halbleiterdiode und der Spannungsdifferenz an zwei PN-Übergängen mit unterschiedlichen Strömen. Eine solche Lösung bietet eine hohe Temperaturstabilität, da die genutzten Effekte einen negativen bzw. positiven Temperaturkoeffizienten haben und sich somit gegenseitig kompensieren.
Spannungsreferenzanwendungen in analogen und gemischten Systemen
Eine typische Anwendung von Referenzspannungen sind gemischte, d. h. Analog-Digital-Systeme, die den Spannungspegel in Systemen verwenden, die für die Übersetzung von analogen in digitale Werte verantwortlich sind. Im digitalen Bereich werden alle Amplitudenwerte als dimensionslos angenommen. Nur im Moment der Übersetzung vom / zum Analogwert werden sie in einen Bruchteil der Vollskalenspannung der gegebenen Schaltung umgewandelt. Meistens ist diese Spannung gleich der vom Spannungsstandard abgeleiteten Spannung.