Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Was wurde "früher" als Referenz-Spannungsquelle benutzt?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Wumpus (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin moin,

ich habe in diversen "älteren" Veröffentlichungen (so 20-35 Jahre alte) 
immer wieder von 6,4V Referenzspannungsquellen gelesen - meist 
schematisch auch nur als Zenerdiode dargestellt.

Eine kurze Suche bei den größeren Distributoren ergab irgendwie bis auf 
eben sehr ungenaue Zenerdioden keinen Treffer.

Was hat man den "früher" als Referenz benutzt.
Klar - man könnte einen TL431 o.Ä. mit Einstellung heute drauf 
hinbiegen, mich würde aber einfach aus Interesse interessieren, was 
früher gängig war - zumal ich immer wieder von 6,4V in verschiedenen 
Quellen lass.

Vielen Dank

von ichbin (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Da gab  es z.B. Die 1N823 bis 829 als Referenzdioden. Die hatten aber ca 
6,9V. Ich meine die LM399 war da auch schon erhältlich.

Ichbin

von Wumpus (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ah okay, also wirklich "einfache" Zenerdioden.
War mir so nicht bekannt - ich dachte die wären als Referenz für 
Netzteile einfach zu ungenau. Selbst wenn man da einen Abgleich macht, 
wären diese ja noch extrem temperaturabhängig.

von Thomas E. (picalic)


Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
Da steht es:
https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode

Kurzfassung: Serienschaltung einer 6,2V Z-Diode und einer Si-Diode, so 
daß sich die Temp.-Koeffienten aufheben.

von Joe F. (easylife)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wumpus schrieb:
> Eine kurze Suche bei den größeren Distributoren ergab irgendwie bis auf
> eben sehr ungenaue Zenerdioden keinen Treffer.

Was verstehst du unter ungenau? Es gibt schöne, temperaturkompensierte 
Zenerdioden:

http://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/10936-sa6-21-pdf

von Anja (Gast)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

die 1N82x hat nominal 6.2 V (5.9-6.5) bei 7.5mA.
Bei dieser Spannung ist auch wegen Übergang Avalanche und Zener-Effekt 
der dynamische Widerstand am kleinsten.
Der Temperaturkoeffizient bei temperaturkompensierten Dioden wird bei 
einem bestimmten Strom in einem begrenzten Temperaturbereich nahezu 0. 
(zero T.C. current)

Es gibt aber auch andere Spannungen (2 Dioden in Reihe mit einer Z-Diode 
ca 9V). Allerdings wird dort der dynamische Widerstand dann deutlich 
höher.

Eine Weiterentwicklung sind die sogenannten Ref-Amps. (Diode + 
B-E-Strecke in Reihe) (z.B. SZA263 oder LTFLU-1).
Es gibt heute noch Meßgeräte / Kalibratoren die diese Referenzen als 
Basis nutzen.

Die 6.95V sind eher der LM399 geschuldet.

Gruß Anja

von Lurchi (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Früher hat man ggf. auch mal eine Batterie als Referenz genutzt, 
insbesondere Quecksilber-Zellen liefern ein recht stabile Spannung. Als 
Spezialfall das Weston Normalelement.

von Edi R. (edi_r)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wumpus schrieb:
> Was hat man den "früher" als Referenz benutzt.

Wir haben (1976 bis 1995) normalerweise den LM334 eingesetzt, oder bei 
höheren Ansprüchen den ZN458. Die gab's also beide schon.

von Pastor Braune (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Weston-Normalelement
1,01865 V

von Peter M. (r2d3)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Anja schrieb:
> Eine Weiterentwicklung sind die sogenannten Ref-Amps. (Diode +
> B-E-Strecke in Reihe) (z.B. SZA263 oder LTFLU-1).
> Es gibt heute noch Meßgeräte / Kalibratoren die diese Referenzen als
> Basis nutzen.
>
> Die 6.95V sind eher der LM399 geschuldet.
>
> Gruß Anja

...wobei damals (1989) die Referenzverstärker noch nicht so weit waren:

kompensierte Zenerdiode: TC: 1ppm/K   Drift: 2 bis 10ppm/a
*****Referenzverstärker: TC: 0,2ppm/K Drift: 20ppm/a

von Eagle_Layouter (Gast)


Bewertung
4 lesenswert
nicht lesenswert
Das karierte Papier ist einigermaßen scharf... ;-)

von V0A (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wann genau ist "früher"? Vor den Halbleitern gabs z. b. 
Glimmstabilisatoren.
https://de.wikipedia.org/wiki/Glimmstabilisator

von Fotograph (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Pastor Braune schrieb:
> Weston-Normalelement
> 1,01865 V

Dein Beitrag in Ehren, aber beim Umgang mit deiner Kamera
bzw. Handy bezüglich Fokussierung gibt es noch grosses
Verbesserungspotential.

Eventuell auch bei der ggf vorhandenen persönlichen Sehhilfe.

von Manfred (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wumpus schrieb:
> Was hat man den "früher" als Referenz benutzt.
1,22 Volt Bandgap:
ICL8069 (Harris)
TC9491 (Teledyne)
LM113 (National)

Es gab auch sehr stabile Schaltungen mit einer 5,6V-Zener und einem 
Transistor dran.

von Uwe S. (winterschlaefer)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
DDR Artikel auch noch da
Ebay-Artikel Nr. 281350742748

von andrer (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ZTK 6,8

von Wolle G. (wolleg)


Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
B589Nq

von Dieter W. (dds5)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
BZY22 bis 25, die hatten aber 8,4V.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
In der Konsumelektronik war vor allem die Stabilität der Abstimmspannung 
für Kapazitätsdioden interessant. Dafür gab es mal ein IC TDA... mit 
integrierter Heizung und Thermostatregelung. Ansonsten die ZTK33 und 
ähnliche.
Zur Röhrenzeit wie oben schon gesagt wurde Glimmlampen, auch eine Nixie 
hat ja diese Eigenschaft.

von Andreas M. (andreas_m62)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
LED konnte man auch dafür zweckentfremden.
Für Spannungen um die 1,5-2,0 Volt hat man rote LED mit Vorwiderstand 
benutzt.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
https://de.wikipedia.org/wiki/Ohmsches_Gesetz
Ohm benutzte ein Thermoelement zum Nachweise seines Gesetzes. Andere 
Spannungsquellen waren nicht niederohmig genug oder hatten keine 
konstante Spannung.

von the Equalizer (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Es gab auch sehr stabile Schaltungen mit einer 5,6V-Zener und einem
> Transistor dran.

Genau so wurden wir Ende '80er in der Berufslehre unterrichtet: egal 
wieviel Auswahl an Zenerspannungen erhältlich sind, man sucht sich jenen 
Spannungswert aus der den niedrigste TC (und/oder Alterung) hat. 
Und/oder man fügt ein Bauteil hinzu, dessen TC (und/oder Alterung) 
entgegengesetzt ist.
--> 5Z6 + Si-Diode (BE-Strecke eines Si-Transistors)

Noch mehr Aufwand: Isolationshäuschen drum mit Temperaturregelung auf 
den vorteilhaftesten Wert laut Datenblatt der Bauteile.
Diese Idealtemperaur ist dann hoffentlich ein paar 'C über der 
höchsten zu erwartende Umgebungstemperatur, sodass man mit nur heizen 
auskommt. Falls nicht muss auch noch eine Kühlung dazu...

Man könnte also auch ein "nahezu beliebig Schlechtes" Bauteil nehmen und 
mit entsprechendem Aufwand drumherum die Umgebungsbedingungen geregelt 
stabilisieren (z.B. Eiswasser) sodass die Schaltungswerte von Interesse 
am Bauteil nicht davonlaufen.

von Axel R. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Uwe S. schrieb:
> DDR Artikel auch noch da
> 
Ebay-Artikel Nr. 281350742748

Kieck an, sowas hab ich auch noch liegen :)) Aber ganz schön groß, hmm.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/100573/ETC/TCA530.html
TCA530 hiess die thermostatisierte Referenzspannunsquelle von 
Valvo/Philips
Datenblatt von 1980

von R. M. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph K. schrieb:
> Ohm benutzte ein Thermoelement zum Nachweise seines Gesetzes. Andere
> Spannungsquellen waren nicht niederohmig genug oder hatten keine
> konstante Spannung.

Wolltest sicher schreiben: galvanisches Element.
mfG

von Bernd B. (bbrand)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Siehe z.B. EEVblog #210 "Krohn-Hite DC Voltage Standard Teardown & 
Calibration"

Das Ding benutzt auch nur eine Zenerdiode ohne Temperatorkompensation. 
Reicht aber immerhin für einen Temperaturkoeffizienten von 5ppm.

https://youtu.be/onqsjDJq4I0?list=PLvOlSehNtuHstfCI8cQYweKVjgVw0mZBy&t=837

von Manfred (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
the Equalizer schrieb:
>> Es gab auch sehr stabile Schaltungen mit einer 5,6V-Zener und einem
>> Transistor dran.
> Genau so wurden wir Ende '80er in der Berufslehre unterrichtet: egal
> wieviel Auswahl an Zenerspannungen erhältlich sind, man sucht sich jenen
> Spannungswert aus der den niedrigste TC (und/oder Alterung) hat.

Soweit ich weiß, beruht die 5,6 Volt wirklich auf dem Zener-Effekt und 
hat physikalisch bedingt eine sehr geringe Drift.

von Ohmium (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
R. M. schrieb:
> Wolltest sicher schreiben: galvanisches Element.

Ich glaube nicht...

von manog (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
R. M. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Ohm benutzte ein Thermoelement zum Nachweise seines Gesetzes. Andere
>> Spannungsquellen waren nicht niederohmig genug oder hatten keine
>> konstante Spannung.
>
> Wolltest sicher schreiben: galvanisches Element.
1
Thermoelemente wurden auch als besonders konstante Stromquellen
2
verwendet; G. S. Ohm hat damit das Ohm'sche Gesetz entdeckt.
8.3.2 Thermoelektizität S. 531
Lehrbuch der Experimentalphysik Bd. 2 - Elektromagnetismus; L. Bergmann, 
C. Schaefer; 9. Auflage, de Gruyter, 2006

von R. M. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ohmium schrieb:
> R. M. schrieb:
>> Wolltest sicher schreiben: galvanisches Element.
>
> Ich glaube nicht...

Ok, mit 2 hinreichend genauen Temperaturen (siedendes Wasser und Eis) 
gehts natürlich.
mfG

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
R. M. schrieb:

> Ok, mit 2 hinreichend genauen Temperaturen (siedendes Wasser und Eis)
> gehts natürlich.
> mfG

Siedendes Wasser ist nicht hinreichend genau.

von Thomas B. (thombde)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe jetzt nicht alles gelesen, aber ging das früher nicht auch mit 
roten LED´s?

von MM (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Thomas B. schrieb:
> Habe jetzt nicht alles gelesen, aber ging das früher nicht auch mit
> roten LED´s?

Mit den "alten" ja, bei den "neuen" ist die Flussspannung 
stromabhängiger.


Ich selbst habe damals auch gern den 723er genommen wenn es etwas 
stabiler als normal sein musste.

von Manfred (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MM schrieb:
> Ich selbst habe damals auch gern den 723er genommen wenn es etwas
> stabiler als normal sein musste.

Das Labornetzteil nach Bauanleitung Funkschau und anderen :-) Irgendwie 
aus dem 723 einen Konstantstrom über's Poti für den Sollwert ... ich 
hab's vergessen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Wumpus schrieb:
> Was hat man den "früher" als Referenz benutzt.

Falls du mit "früher" meinst "vor der Erfindung der Bandgap-Referenz", 
dann ist die Antwort: Z-Dioden. Allerdings ist das Bandgap-Prinzip schon 
recht alt: Wikipedia [1] nennt 1971 für die erste Veröffentlichung.

Wumpus schrieb:
> ich dachte die wären als Referenz für
> Netzteile einfach zu ungenau. Selbst wenn man da einen Abgleich macht,
> wären diese ja noch extrem temperaturabhängig.

Du denkst falsch.

Zum einen gibt es zwei Effekte, die in Z-Dioden ausgenutzt werden. Der 
Zener-Effekt bis ca. 5V und der Avalanche-Effekt für höhere Spannungen. 
Bei Z-Dioden knapp über besagten 5V treten beide Effekte gemischt auf. 
Allerdings haben sie entgegengesetzte Temperaturkoeffizienten und bei 
geeigneter Wahl der Z-Spannung kompensieren sie sich. Das ist bei einer 
Spannung von ca. 6 .. 8V der Fall. Aus diesem Grund haben Referenz- 
elemente für hohe Temperaturstabilität Spannungen in diesem Bereich.

Zum zweiten kann man den Temperaturkoeffizient einer Z-Diode natürlich 
auch kompensieren. Und man kann sie drittens auch thermostatieren.


[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Bandabstandsreferenz

: Bearbeitet durch User
von Lurchi (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
LEDs sind mehr so eine neu-modischer Ersatz für Zenerdioden im 1,4-3 V 
Bereich. Beide sind nicht gut, aber manchmal ist die LED besser. Relativ 
oft findet man die bei einfachen Stromquellen - da kompensiert der 
Transistor dann einen Teil des TKs.

So lange gibt es auch noch keine LEDs, und anfangs waren sie auch noch 
relativ teuer.

von Thomas (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Huhu,
da habe ich in meine Bastelkiste geschaut und einen LM399 gefunden.
Das ist eine beheizte Zenerdiode.
2 Anschlüsse für die Heizung und dann 2 Anschlüsse für die Diode und 
dann ein Gehäuse für die Isolierung. Einfach nur schön!

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lurchi schrieb:
> LEDs sind mehr so eine neu-modischer Ersatz für Zenerdioden im 1,4-3 V
> Bereich. Beide sind nicht gut, aber manchmal ist die LED besser.

Z-Dioden unter 3.9V haben eine unbefriedigende Stabilisierungswirkung. 
Der Kennlinienknick ist kein Knick, sondern eher rund, respektive ist 
der differentielle Widerstand recht hoch.

> Relativ
> oft findet man die bei einfachen Stromquellen - da kompensiert der
> Transistor dann einen Teil des TKs.

Genau das ist der Grund. Alte rote LED auf Basis von GaAsP haben eine 
recht stabile Flußspannung von ca. 1.7V und den gleichen TempCo von 
-2mV/K wie ein Silizium-pn-Übergang. Deswegen sieht man sie in älteren 
Schaltungen öfter mal als Referenz für eine U_be-Stromquelle - 
insbesondere wenn der LED-Strom an sich schon ziemlich konstant ist.

Moderne high-efficiency oder auch "super-Rot" LED verhalten sich anders 
und sind für diese Anwendung dann nicht geeignet.

von Philipp (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Peter M. schrieb:
> ...wobei damals (1989) die Referenzverstärker noch nicht so weit waren:
>
> kompensierte Zenerdiode: TC: 1ppm/K   Drift: 2 bis 10ppm/a
> *****Referenzverstärker: TC: 0,2ppm/K Drift: 20ppm/a

Zumindest was die jährliche Drift angeht würde ich das so nicht 
unterschreiben.

Fluke 5440B (Einführung ca. 1981, mit 2x SZA263) 3,5ppm/Jahr (alles 
zusammen nicht nur die Referenz)

Auch die bis heute genutzten Geräte nutzen zum Teil die SZA263:

Fluke 5700A kam auch vor 1989 raus und ist mit 7ppm/Jahr spezifiziert

Fluke 732A mit 6ppm/Jahr spezifiziert


Das alle diese Geräte für gewöhnlich noch weniger driften kommt noch 
hinzu.

von Peter M. (r2d3)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philipp schrieb:
> Zumindest was die jährliche Drift angeht würde ich das so nicht
> unterschreiben.

Ich war ja auch überrascht, aber wenn das eine metrologische Institution 
schreibt?  :)

von Georg A. (georga)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> R. M. schrieb:
>
>> Ok, mit 2 hinreichend genauen Temperaturen (siedendes Wasser und Eis)
>> gehts natürlich.
>> mfG
>
> Siedendes Wasser ist nicht hinreichend genau.

Es ging AFAIR darum, dass das Wasser eine bestimmte Temperatur hat und 
keine definierte ;) Die Spannung, mit der Ohm hantiert hat, war irgendwo 
bei 10mV.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
steht auch in dem zitierten Wikipediaartikel:

Die reproduzierbare Temperaturdifferenz von ca. 100 °C zwischen den 
Schenkeln des Bügels erzeugt eine reproduzierbare „erregende Kraft“, die 
nicht unkontrolliert „wogt“, weil hier keine chemischen Reaktionen 
ablaufen. Laut heutigen Definitionen entspricht diese „erregende Kraft“ 
einer Leerlaufspannung von ca. 7,9 mV.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.