Warum brauchen wir viele komplexe Spannungsreferenzen, wenn ein Zener die Arbeit erledigen kann

Alle Spannungsreferenzen haben eine Toleranz und eine Drift mit Alterung und Temperatur. Diese Liste enthält Zenerdioden, Reihenspannungsreferenzen (wie Spannungsregler) und Shunt-Referenzen (wie der normale Zener). So sieht ein BZX84C-Zener aus: -

Nehmen Sie das 5V1-Gerät - sein Zenerspannungsbereich liegt irgendwo zwischen 4,8 V und 5,4 V für einen Zenerstrom von 5 mA - wenn Sie mehr Strom durch es leiten, überschreiten einige Geräte die 5,4-V-Grenze - beachten Sie die Spalte "dynamischer Widerstand - dies zeigt auch an wie diese "perfekte" Spannung mit einer Erhöhung des Zenerstroms variieren könnte.Geräte wie die 7,5-V-Regelung sind viel besser, aber ihre potenzielle Drift ist etwas höher (siehe Spalte "Temperaturkoeffizient").Für diese spezielle Art von Zener würde ich z eine bessere Regelungsqualität, um das 7,5-V-Gerät zu wählen.Beachten Sie auch, dass bei niedrigen Zenerwerten der Leckstrom, der dynamische Widerstand und der Temperaturkoeffizient nicht sehr gut sind.

Die Temperaturkoeffizientenspalte ist nicht "Teile pro Million", sondern Hunderte von Teilen pro Million pro ºC. Vergleichen Sie den niedrigen Zener mit (sagen wir) einem ADR5041. Es hat eine Anfangsgenauigkeit von 0,1 % und einen TC von 75 ppm / ºC und es gibt bessere Geräte als dieses ....

Der LTC6655BHLS8-2.5 – er hat eine Temperaturdrift von weniger als 2 ppm/°C. Hey, es kostet viel mehr, aber wenn Sie eine präzise, ​​zuverlässige Spannungsreferenz für Ihren 16-ADC wollen, dann entscheiden Sie sich dafür. Wenn Sie genaue und zuverlässige Messungen wünschen, benötigen Sie eine stabile und präzise Referenz. Wenn Sie nur verhindern wollen, dass das Gate Ihres MOSFETs durch Überspannung beschädigt wird, dann suchen Sie nicht weiter als nach einer Zenerdiode.

Einige der besten verfügbaren Referenzen sind tatsächlich "vergrabene" Zener, die in eine Ofenanordnung eingebaut sind (z. B. LTZ1000 ).

Billigere, lautere Referenzen werden oft mit Bandlückenreferenzen erstellt .

Zu den Parametern, die zwischen den Designoptionen variieren, gehören:

1. Anfängliche Genauigkeit. Benötigen Sie eine Genauigkeit von +/- 10 % oder +/- 0,01 %?

2. Drift mit Temperatur oder Zeit. Wenn es sich um eine Bias-Schaltung handelt, sind Sie möglicherweise mit einer Drift von wenigen Prozent mit der Temperatur zufrieden. Wenn es sich um eine 6-1/2-stellige Multimeter-Referenz handelt, möchten Sie eine erheblich bessere Leistung bis hinunter in den ppm/°C-Driftbereich.

3. Energieverbrauch. Wenn Sie eine 1,25-V-Referenz benötigen, um mit 50 uA Strom zu funktionieren, wird eine Zenerdiode sie nicht unterbrechen.

4. Lärm. Vielleicht möchten Sie eine sehr ruhige Referenz für einen Messkreis. Oder Sie möchten eine Rauschquelle (dafür können Zener verwendet werden).

5. Kompatibilität. Möglicherweise benötigen Sie eine Referenz, die in einen IC integriert werden kann, möglicherweise einen CMOS-IC.

6. Preis. Sie können 100 $ oder 0,01 Cent ausgeben.

7. Versorgungs-/Ausgangsspannung. Zener sind am besten um 6 V. Sie sind fast nutzlos, wenn Sie nur eine Versorgungsspannung von 5 V oder 3,3 V haben.

8. Last- und Leitungsregulierung.

Zwischen all den oben genannten Optionen gibt es Tausende von Kombinationen, von den niedrigen 1N4742 und TL431 bis zu den ausgefalleneren Präzisionsreferenzen.

Jenseits der monolithischen Welt gibt es noch bessere Referenzen wie Coulomb-Blockade- und Josephson-Junction-Geräte. Am untersten Ende sind verschiedene Diodenübergänge bzw$V_{BE}$Multiplikatoren können verwendet werden.

Zener haben Toleranzen. Sie sind normalerweise nicht das, was Sie als "Präzisions" -Geräte bezeichnen würden. Ein 6,4-Volt-Zener könnte beispielsweise 6,4 +- 5 % betragen. Sie können auch mit der Temperatur driften. Wenn Sie bessere Toleranzen benötigen, stufen Sie entweder Ihre Zener ein und werfen die Hälfte davon weg, oder Sie erhalten eine genauere Referenz.