Les références de tension sont des composants critiques utilisés par le CI pour référencer des tensions. Elles favorisent le rapprochement des signaux analogiques et numériques et permettent à l'électronique d'interagir avec le monde « réel ». Dans cet article, découvrez les différents types de références de tension et leurs spécifications.
Principales spécifications de référence
À l'heure de concevoir un circuit avec une référence de tension, il faut prendre en compte plusieurs spécifications importantes :
Précision initiale
La plupart des références ont une variance de tension de sortie qui est mesurée à 25 °C. S'il s'agit d'une constante pour une unité donnée, elle peut être facilement étalonnée.
Dérive de température
La dérive de température, c'est-à-dire la manière dont la tension de sortie réagit aux variations de température, est une mesure importante pour calculer les performances de la référence de tension. En raison des imperfections des éléments du circuit, il se peut que la courbe de cette dérive de température ne soit pas linéaire. Les estimations de dérive de température sont donc généralement représentées selon une « méthode carrée », qui calcule les tensions max/min prévues dans un système sans tenir compte des fluctuations de température.
Stabilité à long terme
Mesure de la tendance d'une tension de référence à changer dans le temps, indépendamment d'autres variables. La stabilité à long terme peut évoluer pour de nombreuses raisons, y compris à cause de contraintes mécaniques, de changement de composition dans les éléments du circuit et d'altération de la température.
Hystérésis thermique
C'est une mesure de la variation de tension résultant du changement de contraintes dues au cycle thermique. Il est important de connaître la tension de sortie nominale de votre référence sur plusieurs autres cycles de température, car cela permet de calculer l'erreur de sortie avec précision.
Types de référence de tension
Il existe deux types de références de tension : shunt et série. Les références shunt sont de type 2 bornes, elle sont conçues pour fonctionner sur une plage de courants spécifique. Les références série sont des appareils à trois bornes (ou plus) qui sont conçues pour fonctionner dans des circuits à grandes variations de tension d'alimentation ou courant de charge.
Conception de circuit de référence
Un CI de référence de tension peut être conçu de nombreuses manières. Chacune présente des avantages et des inconvénients spécifiques.
Références de type Zener
La référence de type Zener masquée est une conception relativement simple. Une diode Zener (ou avalanche) possède une tension inverse prévisible qui est relativement constante par rapport à la température et très constante dans le temps. Ces diodes produisent généralement très peu de bruit et sont très stables dans le temps lorsqu'elles sont maintenues dans une plage de températures étroite, ce qui les rend utiles dans les applications qui n'autorisent que de très petits changements de tension de référence.
Références à large bande
Les références à large bande peuvent produire une grande variété de tensions de sortie avec peu d'alimentation, généralement moins de 100 mV. Elles peuvent être conçues pour fournir des tensions de sortie initiales ultra précises avec une faible dérive de température, tout en éliminant un étalonnage fastidieux au sein de l'application.
Références à large bande fractionnelle
Les références à large bande fractionnelle sont basées sur les caractéristiques de température des transistors bipolaires, mais avec des tensions de sortie de quelques millivolts seulement. Elles sont utiles dans les circuits à très faible tension, en particulier dans les applications de comparateur où le seuil doit être inférieur à une tension à bande traditionnelle (environ 1,2 V).
Choix d'une référence
À l'heure de choisir une référence pour votre prochaine conception, intéressez-vous aux aspects suivants :
● La tension d'alimentation est très élevée ? Optez pour une référence de type shunt.
● La tension d'alimentation ou le courant de charge varie considérablement ? Optez pour une référence de type série.
● Haut rendement énergétique requis ? Optez pour une référence de type série.
● Estimez votre plage de températures réelle.
● Soyez réaliste quant à la précision requise.
● Quelle est la plage d'alimentation réelle ? Quelle est la tension d'alimentation maximale prévue ? Le CI de référence devra-t-il résister à des conditions défavorables telles que des surtensions de batterie ou des pics d'alimentation inductive à chaud ?
● Quelle énergie la référence peut-elle consommer ?
● Quel est le courant de charge ? La charge consomme-t-elle un courant substantiel ou produit-elle du courant que la référence doit dissiper ?
● De quel espace disposez-vous ?