Riferimento di tensione

Un riferimento di tensione è un componente o circuito elettronico che produce una tensione di uscita CC (corrente continua) costante indipendentemente dalle variazioni delle condizioni esterne come temperatura, pressione barometrica, umidità, richiesta di corrente o il passare del tempo.

I primi riferimenti di tensione erano componenti elettrochimici, in particolare la cella standard di Weston e la cella al piombo. La cella di Weston conteneva due elettrodi immersi in una soluzione di solfato di cadmio e produceva una corrente continua prevedibile di 1.018 volt a temperatura ambiente. Una cella al piombo, ancora oggi utilizzata nelle applicazioni automobilistiche e di alimentazione di emergenza, contiene una soluzione di acido solforico e produce 2.1 volt CC a temperatura ambiente. Il problema principale con tutte le celle e le batterie elettrochimiche, quando forzate a fungere da riferimenti di tensione, risiede nel fatto che la tensione di uscita varia a seconda della richiesta di corrente. In generale, quando la cella o la batteria deve erogare più corrente, la sua tensione di uscita scende a causa della propria resistenza interna.

Semplici riferimenti di tensione contemporanei si basano su componenti semiconduttori noti come diodi Zener. Quando una certa quantità minima di corrente passa attraverso un diodo Zener, si sviluppa una tensione prevedibile attraverso di esso, e questa tensione (chiamata tensione di valanga o tensione Zener) rimane la stessa mentre la corrente continua ad aumentare. La tensione esatta dipende dal design del dispositivo e può variare da circa 1 volt a oltre 100 volt. I riferimenti di tensione più sofisticati sfruttano le proprietà delle giunzioni tra specifici materiali semiconduttori, confrontando i multipli delle tensioni tra quei materiali con la tensione sviluppata attraverso un diodo semiconduttore convenzionale. Questi dispositivi sono chiamati riferimenti di tensione bandgap.

I riferimenti di tensione vengono utilizzati negli alimentatori di apparecchiature elettroniche di precisione di ogni tipo, in particolare nei sistemi il cui rendimento è fortemente influenzato da piccole variazioni della tensione ad essi applicata. I personal computer e le periferiche possono tollerare una discreta quantità di fluttuazione del voltaggio (fino a diversi punti percentuali al di sopra o al di sotto del valore nominale), così come la maggior parte dei dispositivi di comunicazione di consumo. Le apparecchiature di laboratorio scientifiche e mediche possono tollerare variazioni di tensione solo di una piccola frazione dell'uno percento al di sopra o al di sotto del valore nominale.