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说下,电压基准时,LED 的噪声性能通常远优于稳压管,尤其是相比于处于雪崩击穿模式的高压稳压管。
在电子电路设计中,尤其是涉及精密模拟电路(如高保真音频、低噪声放大器、精密基准源)时,选择LED(发光二极管)还是稳压管(齐纳二极管)作为电压基准或偏置元件带隙基准芯片(431等),是一个非常经典的话题。
LED (正向偏置): 噪声水平通常 < 3 nV/√Hz (几乎测不到,接近仪器底噪)。
低压稳压管 (齐纳击穿): 噪声水平通常在 20 - 100 nV/√Hz 之间。
高压稳压管 (雪崩击穿): 噪声水平可能高达 1000+ nV/√Hz (所以才会被拿来做白噪声发生器)。
即使用低压稳压管在齐纳击穿状态,由于低压稳压管的内阻是 LED 的 10 倍以上,它输出的电压噪声也会被放大 10 倍以上。
TL431 内部包含一个 2.5V 的基准源和一个高增益运算放大器,作为一个有源反馈回路,TL431 在宽频带内的噪声频谱并不像 LED 那么干净,虽然比稳压管好很多,但在高灵敏度音频电路中,它产生的“沙沙声”通常比 LED 明显。
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稳压管雪崩过程会产生剧烈的微等离子体噪声 。由于电流是以“脉冲”或“雪崩”形式流动的,而非连续流动,导致极高的宽带白噪声。这就是为什么稳压管常被用作“白噪声发生器”的核心元件。
LED主要由散粒噪声 和 1/f 噪声 组成。由于 LED 处于正向导通,没有雪崩倍增效应,其电流流动非常平滑。相比于稳压管的反向击穿,LED 的“本底噪声”极其干净。
TL431稳压精度与温漂动态内阻都优于前两者,但噪声还是输给LED的
如果你在 TL431 的阴极和阳极之间并联一个容量在 10nF 到 1μF 之间的电容,TL431 极大概率会发生自激振荡,变成一个几百 kHz 的振荡器,导致电路完全失效。 |
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