Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кернеудік эталон – құрылғыға қосылған жүктемеге, қуат көзінің ауытқуына, температураның өзгеруіне және уақыт өтуіне қарамастан, тұрақты кернеу шығаратын электрондық құрылғы. Кернеудік эталондар қуат көздерінде, аналогты-цифрлық түрлендіргіштерде, цифрлық-аналогты түрлендіргіштерде және басқа да өлшеу және басқару жүйелерінде қолданылады. Кернеудік эталондардың өнімділігі әртүрлі болады; компьютерлік қуат көзіне арналған реттегіш өзінің мәнін номиналды мәннің бірнеше пайызы шегінде ғана сақтай алады, ал зертханалық кернеулік стандарттардың дәлдігі мен тұрақтылығы миллионнан бір бөлікпен өлшенеді.
A voltage reference is an electronic device that ideally produces a fixed (constant) voltage irrespective of the loading on the device, power supply variations, temperature changes, and the passage of time. Voltage references are used in power supplies, analog to digital converters, digital to analog converters, and other measurement and control systems. Voltage references vary widely in performance; a regulator for a computer power supply may only hold its value to within a few percent of the nominal value, whereas laboratory voltage standards have precisions and stability measured in parts per million.
Метрологияда
Ең алғашқы кернеу сілтемелері немесе стандарттары Кларк және Уэстон элементтері сияқты ылғал химиялық элементтер болды, олар кейбір зертханалық және калибрлеу салаларында әлі де қолданылады. Метрологияда қолданылатын зертханалық сападағы Зенер диодты екіншілік қатты күйдегі кернеу стандарттарын жылына шамамен миллионнан бір бөлік ауытқумен құрастыруға болады. "Дәстүрлі" вольт мәні қазір Джозефсон эффектін пайдаланатын суперөткізгіш интегралдық тізбектер арқылы сақталады, бұл Джозефсон кернеу стандарты, миллиардтан бір бөлік немесе одан да жақсы дәлдікпен кернеу алуға мүмкіндік береді. "Суперөткізгіштік туннельдеудегі жаңа мүмкін әсерлер" атты мақала 1962 жылы Брайн Дэвид Джозефсонмен жарияланды және 1973 жылы Джозефсонға физика саласындағы Нобель сыйлығын әкелді. Бұрын, сынап батареялары, әсіресе фотосуреттемелік экспонометрлер сияқты портативті құралдарда, ыңғайлы кернеу сілтемелері ретінде кеңінен қолданылды; сынап батареяларының пайдалы өмірі бойында өте тұрақты разряд кернеуі болды.
The earliest voltage references or standards were wet chemical cells such as the Clark cell and Weston cell, which are still used in some laboratory and calibration applications. Laboratory grade Zener diode secondary solid state voltage standards used in metrology can be constructed with a drift of about 1 part per million per year. The value of the "conventional" volt is now maintained by superconductive integrated circuits using the Josephson Effect to get a voltage to an accuracy of 1 parts per billion or better, the Josephson voltage standard. The paper titled, "Possible new effects in superconductive tunnelling", was published by Brian David Josephson in 1962 and earned Josephson the Nobel Prize in Physics in 1973. Formerly, mercury batteries were much used as convenient voltage references especially in portable instruments such as photographic light meters; mercury batteries had a very stable discharge voltage over their useful life.
Қатты күйдегі құрылғылар
Кез келген жартылай өткізгіш диодтың экспоненциалдық ток-кернеу сипаттамасы бар, оны кейде дәл емес кернеу сілтемесі ретінде қолданылатын "тізе" кернеуі деп қарастыруға болады. Техникалық сипаттамаларда белгілі бір "қосылған" ток кезіндегі тікелей кернеудің төмендеуі көрсетілуі мүмкін. Бұл кернеу германий диодтары үшін шамамен 0,3 В, кремний диодтары үшін 0,6 В-тан 0,7 В-қа дейін, ал көрінетін жарықдиодтары үшін 1,6 В (қызыл) бастап 4 В (күлгін) дейін құрайды. Бұл құрылғылар температураға күшті тәуелді, сондықтан оларды температураны өлшеуге немесе аналогтық тізбектерде қиылысты түзетуге пайдалануға болады. Зенер диодтары да көптеген электрондық құрылғылар үшін орташа тұрақтылық және дәлдікпен кернеу сілтемесін қамтамасыз ету үшін жиі қолданылады. Аваланчтық диод да токтың белгілі бір диапазонында тұрақты кернеуді көрсетеді. Осы типтегі ең тұрақты диодтар Zener диодын тікелей диодпен тізбектеп қосу арқылы температураны өтеу арқылы жасалады; мұндай диодтар екі қосқышты құрылғы ретінде жасалады, мысалы, 1N821 сериясы 7,5 мА ток кезінде 6,2 В кернеуді қамтамасыз етеді, бірақ кейде интегралдық тізбектерге де енгізіледі. Интегралдық тізбектерде ең көп қолданылатын кернеу сілтемесі – жолақтық кернеу сілтемесі. Жолақтық негіздегі сілтеме (көбінесе жай ғана "жолақтық" деп аталады) диод арқылы дамыған кернеуге әртүрлі ток тығыздықтарымен екі биполярлы тораптың арасындағы кернеу айырмашылығының еселігін қосу үшін аналогтық тізбектерді пайдаланады. Диодтың кернеуінің теріс температуралық коэффициенті бар (яғни температураның жоғарылауымен төмендейді), ал тораптың кернеу айырмашылығы оң температуралық коэффициентке ие. Бұл коэффициенттерді жою үшін қажетті пропорцияда қосылғанда, алынған тұрақты мән жартылай өткізгіштің жолақтық кернеуіне тең кернеу болып табылады. Кремнийде бұл шамамен 1,25 В құрайды. Жабық Zener сілтемелері тіпті төменгі шу деңгейін қамтамасыз ете алады, бірақ көптеген аккумуляторлық құрылғыларда қол жетімсіз жоғары жұмыс кернеуін қажет етеді.
Any semiconductor diode has an exponential current–voltage characteristic that can be viewed as having a "knee" voltage, sometimes used as an imprecise voltage reference. Datasheets may list a forward voltage drop at a specified "on" current. This voltage is around 0.3 V for germanium diodes, around 0.6 V to 0.7 V for silicon diodes, and from 1.6 V (red) to 4 V (violet) for visible light emitting diodes. These devices have a strong temperature dependence, which may make them useful for temperature measurement or for compensating bias in analog circuits. Zener diodes are also frequently used to provide a reference voltage of moderate stability and accuracy, useful for many electronic devices. An avalanche diode displays a similar stable voltage over a range of current. The most stable diodes of this type are made by temperature compensating a Zener diode by placing it in series with a forward diode; such diodes are made as two terminal devices, e. g. the 1N821 series having an overall voltage drop of 6.2 V at 7.5 mA, but are also sometimes included in integrated circuits. The most common voltage reference circuit used in integrated circuits is the bandgap voltage reference. A bandgap based reference (commonly just called a 'bandgap') uses analog circuits to add a multiple of the voltage difference between two bipolar junctions biased at different current densities to the voltage developed across a diode. The diode voltage has a negative temperature coefficient (i. e. it decreases with increasing temperature), and the junction voltage difference has a positive temperature coefficient. When added in the proportion required to make these coefficients cancel out, the resultant constant value is a voltage equal to the bandgap voltage of the semiconductor. In silicon, this is approximately 1.25 V. Buried Zener references can provide even lower noise levels, but require higher operating voltages which are not available in many battery operated devices.
Газбен толтырылған құрылғылар
Газ толтырылған құбырлар және неон шамдары да, негізінен құбырлық жабдықтарда, кернеудің эталоны ретінде қолданылған, себебі газ разрядының сақталуына қажетті кернеу салыстырмалы түрде тұрақты болады. Мысалы, танымал RCA 991 "Кернеуді реттегіш түтік" – бұл NE 16 неондық лампасы, ол 87 вольтта тұтанады және содан кейін разряд жолында 48–67 вольтты ұстап тұрады.
Gas filled tubes and neon lamps have also been used as voltage references, primarily in tube based equipment, as the voltage needed to sustain the gas discharge is comparatively constant. For example, the popular RCA 991 "Voltage regulator tube" is an NE 16 neon lamp which fires at 87 volts and then holds 48–67 volts across the discharge path.