Kernspannung

Als Kernspannung, oder V_Core bzw. Core Voltage bezeichnet man in der Elektronik und Informationstechnik eine Versorgungsspannung eines integrierten Schaltkreises (beispielsweise eines Mikroprozessors). Der Begriff wird zur Abgrenzung benutzt, wenn es bei einem Baustein eine abweichende Versorgungsspannung für die Kommunikation mit der Außenwelt gibt, wobei letztere als I/O-Spannung bezeichnet wird.

Der technische Hintergrund ist die unabhängige Festlegung von einerseits der Versorgungsspannung des eigentlichen Innenlebens (z. B. des namensgebenden Prozessorkerns), welche ein maßgeblicher Parameter für die maximale Taktrate (Geschwindigkeit), aber auch die Verlustleistung (Wärmeentwicklung) des Bausteins ist, und andererseits der Spannung für die I/O-Anschlüsse, welche die Logikpegel an den Baustein-Anschlüssen bestimmt und damit die Kompatibilität mit anderen angeschlossenen Bausteinen sicherstellt. Bestandteil der I/O-Schaltung des Bausteins sind dabei Pegelwandler, welche die Signalspannungen zwischen der Kernspannungsebene und der I/O-Spannungsebene umsetzen. Durch die Trennung der beiden Versorgungsspannungen werden vergleichsweise geringe Kernspannungen möglich, welche eine Voraussetzung für die Leistungsfähigkeit beispielsweise moderner Mikroprozessoren oder FPGA ist. Weiterhin ist es möglich, die Kernspannung variabel auszulegen, um ihre Höhe an wechselnden Bedarf an Rechenleistung anzupassen. (Als Beispiel sei hier die Erhöhung der Akkulaufzeit eines Mobiltelefons oder eines Laptops genannt.)

Analog zu dieser Trennung zwischen Kern und Außenwelt können auch unterschiedliche Systemteile innerhalb eines Bausteins (z. B. CPU-Kern, Speicher und Peripherie-Bereiche eines Mikrocontrollers) mit jeweils an ihre Bedürfnisse angepasster Versorgungsspannung betrieben werden, so dass ein derartiger Baustein dann drei oder noch mehr Spannungen für den Betrieb benötigt. Diese müssen noch nicht mal unterschiedlich hoch sein – häufig gibt es die Trennung nur, um einzelnen Funktionsblöcke unabhängig von den anderen abschalten zu können. Ein weiterer Grund für getrennte Versorgung einzelner Funktionsblöcke ist die Verminderung der gegenseitigen Störung – häufig anzutreffen bei Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Umsetzern als getrennte Versorgung für den Analog- und den Digitalteil. In diesem Zusammenhang spricht man jedoch nicht von Kernspannung.