Spannungsreferenzen

Spannungsreferenzen sind Bausteine oder Schaltungen, die eine stabile, reproduzierbare Referenzspannung liefern. Sie bilden die Bezugsebene in Messketten, insbesondere für Analog-Digital-Wandler (ADCs) und Digital-Analog-Wandler (DACs), Kalibrierungen und Testequipment. Referenzen können als integrierte Schaltkreise (ICs) oder als diskrete Bauteile realisiert sein und arbeiten oft entweder als Bandgap-Referenz, Zener- bzw. Buried-Zener-Referenz oder als seriell regelte/Schunt-Varianten.

Bandgap-Referenzen erzeugen eine konstante Spannung, die temperaturkompensiert wird, typischerweise im Bereich um 1,2 Volt. Zener-Referenzen liefern stabile Spannungen über größere Spannungsbereiche, weisen jedoch häufiger höhere Rausch- und Driftwerte auf. Buried-Zener-Referenzen bieten geringe Rauschwerte und gute Langzeitstabilität in spezialisierten Anwendungen. Serienreferenzen liefern eine feste Ausgangsspannung, während Schunt-Referenzen den Referenzstrom regeln.

Wichtige Kennwerte sind Genauigkeit, Temperaturkoeffizient, Langzeitstabilität, Rauschen, Ausgangsimpedanz sowie Linien- und Lastregelung. Hohe Qualität bedeutet geringes Rauschen, gute Störunterdrückung gegenüber Versorgungsschwankungen (PSRR) und stabile Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich. Je nach Anwendung variieren Zielwerte von ppm- bis prozentualer Genauigkeit, mit passenden Kompromissen zwischen Stabilität, Stromverbrauch und Kosten.

Anwendungen finden sich in präzisen Messketten, Kalibrierquellen, Referenzen für ADC/DAC-Schaltungen, tragbaren Geräten, medizinischen Messinstrumenten und Testequipment. Praktische Umsetzungstipps umfassen ausreichende Entkopplung durch nahegelegene Kondensatoren, saubere Leiterplatten-Layouts, korrekte Versorgungsspannungen und geeignete Start-/Aufwärmzeiten, um eine stabile Referenz zu gewährleisten.