高精度的电压基准在电压基准芯片出现之前，主要依靠基于气体放电管的稳压器、锆兰效应、丝绕电阻器配合调整、以及热敏电阻器来补偿温度漂移等方法实现。当中，基于气体放电管的稳压器是非常常见且关键的一种技术，特别是在早期的精密仪器和测试设备中。这些放电管能够在两个电极之间维持一个稳定的放电状态，从而产生一个相对恒定的电压。当电源的电压波动或负载变化时，放电管可以维持其放电特性，因此电压也相应维持稳定。
一、气体放电管稳压器
在电压基准芯片出现之前，气体放电管稳压器是实现高精度电压基准的一种经典方法。这些放电管利用惰性气体发生稳定的气体放电来产生精确的参考电压。气体放电管稳压器的电压稳定性非常高，通常可达到0.01%或更好。此种稳压器通常用于精密测量设备中，尤其是那些对电源稳定性要求极高的场合。
气体放电的工作原理是在管内填充惰性气体，当电压达到一定级别后，气体发生电离形成等离子状态，并且维持稳定的放电。放电状态下，电压在两个电极间几乎保持恒定。由于气体放电特性的稳定性，放电管在电路中被用作电压基准。然而，这种技术对环境的温度变化比较敏感，需要适当的温度补偿措施。
二、锆兰效应
锆兰效应（Zener effect）是另一种产生电压基准的技术方法，通常指的是锆兰二极管。锆兰二极管在其反向击穿电压附近工作时，可提供一个稳定的电压参考点。这个击穿电压被称为锆兰电压，可以在一定范围内非常稳定，这使得使用锆兰二极管成为实现高精度电压基准的另一种有效方式。
锆兰二极管的稳定性不仅取决于其材料和制造工艺，还受到温度影响。因此，在设计高精度电压基准电路时，必须考虑到温度对锆兰电压的影响，并进行必要的温度补偿。这种温度补偿通常通过在电路中加入温度系数低的电阻器或使用特定的电路拓扑来实现。
三、丝绕电阻器的精细调整
在没有集成的电压基准芯片时，做精密测量设备的专业人员有时会用高精度丝绕电阻器，结合细微的调整，并利用分压原理来产生一个精确的电压基准。丝绕电阻器因其制造过程中的高稳定性和低温度系数，被认为是一种产生可靠电压基准的好方法。
通过精心选择电阻器并且对电路进行精细调校，可以得到一个具有极高稳定性的电压基准。这通常涉及到使用高精度可调电阻或者精密电阻网络，以及通过严格的测试与选择来确保每个组件均符合指定的性能标准。此外，会考虑使用多个电阻并联或串联，旨在平衡个别电阻的温度系数差异，进一步提高整体电路的温度稳定性。
四、热敏电阻器的温度补偿
在未有高精度的电压基准芯片之前，电压基准的稳定性在很大程度上受到温度影响。为了提高电压基准的稳定性，热敏电阻器可以被用来补偿温度漂移。热敏电阻器的电阻值随温度变化的特性，使其成为理想的温度补偿器件。
在电路设计中，通过将热敏电阻器与其他元件相结合，可以实现对电压基准随温度变化的自动校正。这类补偿通常需要对热敏电阻器的参数—如温度系数、电阻值等—进行精确控制和选择。电路设计师还需确保热敏电阻器与电压基准之间的热耦合效果良好，以便于更快速准确地进行温度补偿。
五、使用标准电池作为电压基准
在某些特定应用中，标准电池被用作高精度的电压基准源。比如标准的西银电池，它具有极高稳定的电动势，能在较长时间内提供一致性非常好的基准电压。标准电池的缺点在于它们通常体积较大、价格昂贵，而且它们的输出电流能力较低，一旦被过度放电则不再稳定。
要有效地使用标准电池作为电压基准，保养和使用它们的方式需要非常谨慎。同时，这些电池通常在实验室环境中使用，在工业或商业应用中则很少见。
结论
在电压基准芯片被发明和普及之前，获得高精度的电压基准主要依赖于多种技术和方法。这包括使用气体放电管稳压器、锆兰效应、精细调整的丝绕电阻器、热敏电阻器进行温度补偿、以及使用标准电池作为参考。尽管现代电子学已经发展出精密度更高、更便捷的电压基准芯片，但理解这些早期技术依然对电子工程师有着重要的意义，帮助他们了解电压基准的原理与发展历程。
相关问答FAQs：
Q：什么是电压基准芯片？它有什么作用？
A：电压基准芯片是一种用于生成稳定、准确的电压参考值的集成电路。它的作用是为其他电路或电子设备提供精确的电压参考，确保它们的工作在理想的电压范围内。
Q：在电压基准芯片出现之前，人们是如何产生高精度的电压基准的？
A：在电压基准芯片出现之前，人们使用各种方法来产生高精度的电压基准。其中一种常见的方法是使用稳压二极管和恒流源，利用二极管具有良好的温度补偿特性来产生稳定的参考电压。另一种方法是利用稳压三极管，通过调整其基极电流来实现稳定的电压输出。这些方法虽然能够产生较高精度的电压基准，但它们受到温度变化的影响较大，且调整过程相对复杂。
Q：电压基准芯片的产生原理是什么？有哪些常见的电压基准芯片？
A：电压基准芯片的产生原理主要包括使用稳压二极管、恒流源、开环运算放大器等元件或电路来实现稳定的电压输出。常见的电压基准芯片有基准电压源芯片、基准电流源芯片和基准电阻芯片等。基准电压源芯片能够产生稳定的电压输出，通常具有较高的精度和低的温漂。基准电流源芯片能够产生稳定的电流输出，常用于精确测量和校准。基准电阻芯片能够提供稳定的电阻值，常用于校准电阻测量设备和电阻分压网络。这些电压基准芯片在电子领域中得到广泛应用，对于保证电路和设备的准确性和可靠性至关重要。
