Referencia de voltaje

Una referencia de voltaje es un componente o circuito electrónico que produce un voltaje de salida de CC (corriente continua) constante independientemente de las variaciones en las condiciones externas, como la temperatura, la presión barométrica, la humedad, la demanda de corriente o el paso del tiempo.

Las primeras referencias de voltaje fueron los componentes electroquímicos, en particular la celda estándar de Weston y la celda de plomo-ácido. La celda Weston contenía dos electrodos sumergidos en una solución de sulfato de cadmio y producía una corriente continua predecible de 1.018 voltios a temperatura ambiente. Una celda de plomo-ácido, que todavía se usa en aplicaciones automotrices y de energía de emergencia en la actualidad, contiene una solución de ácido sulfúrico y produce 2.1 voltios CC a temperatura ambiente. El principal problema con todas las pilas y baterías electroquímicas, cuando se ven obligadas a servir como referencia de voltaje, radica en el hecho de que el voltaje de salida varía en función de la demanda de corriente. En general, cuando la celda o batería debe entregar más corriente, su voltaje de salida baja debido a su propia resistencia interna.

Las referencias de voltaje contemporáneas simples se basan en componentes semiconductores conocidos como diodos Zener. Cuando una cierta cantidad mínima de corriente pasa a través de un diodo Zener, se desarrolla un voltaje predecible a través de él, y este voltaje (llamado voltaje de avalancha o voltaje Zener) permanece igual a medida que la corriente continúa aumentando. El voltaje exacto depende del diseño del dispositivo y puede variar desde alrededor de 1 voltio hasta más de 100 voltios. Las referencias de voltaje más sofisticadas aprovechan las propiedades de las uniones entre materiales semiconductores específicos, comparando múltiplos de los voltajes entre esos materiales con el voltaje desarrollado a través de un diodo semiconductor convencional. Estos dispositivos se denominan referencias de voltaje de banda prohibida.

Las referencias de voltaje se utilizan en las fuentes de alimentación de equipos electrónicos de precisión de todo tipo, en particular sistemas del tipo cuyo rendimiento se ve muy afectado por pequeños cambios en el voltaje que se les aplica. Las computadoras personales y los periféricos pueden tolerar una cantidad considerable de fluctuación de voltaje (hasta varios por ciento por encima o por debajo del valor nominal), al igual que la mayoría de los dispositivos de comunicación de consumo. Los equipos de laboratorio científico y médico pueden tolerar variaciones de voltaje de solo una pequeña fracción del uno por ciento por encima o por debajo del valor nominal.