Spannungsreferenz

Eine Spannungsreferenz ist eine elektronische Schaltung oder ein Baustein, der eine stabile, gut definierte Ausgangsspannung liefert. Ziel ist es, die Referenzspannung gegen störende Größen wie Schwankungen der Versorgung, Lastwechsel oder Temperatur zu stabilisieren. Sie dient als Kalibrier- und Messbasis in präzisen Schaltungen.

Zu den Typen gehören Bandgap-Referenzen, Zener- bzw. Buried-Zener-Referenzen und diskrete Referenzen. Bandgap-Referenzen verwenden typischerweise eine Kombination aus PTAT- und CTAT-Terminen, um eine nahezu temperaturunabhängige Spannung zu erzeugen. Zener-basierte Referenzen sind oft einfacher aufgebaut, weisen jedoch größere Temperaturdrifts auf und eignen sich besser für kostengünstige Anwendungen.

Zu den wichtigsten Parametern gehören Ausgangsgenauigkeit, Linien- und Lastregelung, Temperaturkoeffizient (ppm/°C), Langzeitstabilität, Rauschen und Alterung. Gute Referenzen liefern eine geringe Temperatureinflussrate, niedrige Drift über Jahre und niedriges Rauschen. Die Ausgangsimpedanz ist gering, damit Lastwechsel die Spannung nicht stark beeinflussen.

Bandgap-Referenzen erreichen geringe Temperaturabhängigkeit durch die geschickte Mischung der PTAT- und CTAT-Terme; das Ziel ist eine konstante Spannung über einen weiten Temperaturbereich. Viele Referenzen liefern Standardwerte wie 1,25 V, 2,5 V oder 3,3 V; es gibt auch trimmbare oder programmierbare Varianten.

Anwendungen finden Spannungsreferenzen in AD/DA-Wandlern, Mess- und Testgeräten, Industrieelektronik sowie in Batteriemanagementsystemen und Mikrocontrollern. Bei der Auswahl sind Temperaturbereich, benötigte Genauigkeit, Kosten, Leistungsanforderungen, Gehäuseart und Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen. Gute Layout-Praxen, ausreichende Abkopplung und saubere Versorgung verbessern reale Leistung; Alterung erfordert gegebenenfalls Kalibrierung oder Referenz-Überwachung.