有源負(fù)載

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集成運(yùn)算放大電路一般由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路組成。為了對集成運(yùn)放內(nèi)部電路有一個(gè)基本了解，本知識(shí)點(diǎn)以典型的集成運(yùn)算放大電路F007為例，介紹集成運(yùn)算放大電路的組成、工作原理及主要參數(shù)。

在電路設(shè)計(jì)中，有源負(fù)載是一種由有源器件組成的電路元件。晶體管等有源器件對小信號(hào)產(chǎn)生高阻抗，但不需要很大的直流電壓降，這種特性類似于阻值很大的電阻。這類交流大負(fù)載阻抗某類放大器的交流增益。有源負(fù)載常為電流鏡的輸出部分，并可以理想化的方式表示成電流源。通常來說，有源負(fù)載僅是恒流電阻，僅為整個(gè)電流源的一部分，因?yàn)殡娏髟匆舶ê銐涸础?h3 class="title-text">有源負(fù)載共基極情況

圖1中的負(fù)載是電阻，流過負(fù)載的電流由歐姆定律可以求出：

由于這一關(guān)系，電阻的電壓降受B點(diǎn)的電流支配。若偏置電流因?yàn)槟承┬阅茉虮还潭?，任何情況下的負(fù)載電阻升高都會(huì)自動(dòng)使Vout電壓降低，這樣也會(huì)降低集電極與基極間的電壓降VCB，同時(shí)限制了放大器輸出的信號(hào)擺幅。若信號(hào)擺幅大于VCB，在信號(hào)周期的一部分時(shí)間里，晶體管會(huì)不在放大區(qū)工作。

而對于圖3中的有源負(fù)載，無論VCC到Vout的電壓降多大，VCB的值可以很大，而輸出信號(hào)擺幅也可以很大。

有源負(fù)載差分放大器

有源負(fù)載常用于運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)，能大大增大放大器增益。

有源負(fù)載實(shí)際應(yīng)用限制

在實(shí)際應(yīng)用中，理想電流源由電流鏡代替，有兩方面不理想因素。第一，電流鏡的交流電阻很大，但不是無窮大的。第二，電流鏡需要小電壓降來保持工作狀態(tài)（保證電流鏡的輸出晶體管處于放大區(qū)）。這樣一來，電流鏡就會(huì)使允許的輸出電壓擺幅范圍減小，但這種限制與電阻相比要小得多，而且也不會(huì)由偏置電流的選擇來決定，使電路設(shè)計(jì)的靈活性提高了不少。

有源負(fù)載有源音箱

有源音箱（Active Speaker）又稱為“主動(dòng)式音箱”。通常是指帶有功率放大器的音箱，如多媒體電腦音箱、有源超低音箱，以及一些新型的家庭影院有源音箱等。 而相對的， 無源音箱（Passive Speaker）又稱為“被動(dòng)式音箱”。

有源音箱由于內(nèi)置了功放電路，使用者不必考慮與放大器匹配的問題，同時(shí)也便于用較低電平的音頻信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)。此外，還有一些專業(yè)用內(nèi)置功放電路的錄音監(jiān)聽音箱和采用內(nèi)置電子分頻電路和放大器的電子分頻音箱也可歸入有源音箱范疇。

有源負(fù)載無源音箱

無源音箱即是我們通常采用的，內(nèi)部不帶功放電路的普通音箱。無源音箱雖不帶放大器，但常常帶有分頻網(wǎng)絡(luò)和阻抗補(bǔ)償電路等。

有源負(fù)載區(qū)別

有源音箱通常標(biāo)注了內(nèi)置放大器的輸出功率、輸入阻抗和輸入信號(hào)電平等參數(shù)。有源超低音箱則還標(biāo)注了輸入信號(hào)的頻率特性（如全頻帶信號(hào)還是低頻信號(hào)）、低通濾波器特性等參數(shù)。無源音箱一般標(biāo)注阻抗、功率、頻率范圍等參數(shù)。

編輯

利用恒流源代替放大電路中的負(fù)載，就構(gòu)成有源負(fù)載放大電路。這種放大電路不僅單級(jí)電路電壓放大倍數(shù)高，還可以改善放大電路的其他性能。因此，這種有源負(fù)載放大電路已成為模擬集成電路設(shè)計(jì)特色之一。

T是共射放大級(jí)，PNP型管T1 、T2及電阻組成恒流源電路。此時(shí)，放大電路的負(fù)載為有源器件T2，故稱為有源負(fù)載放大電路。

由于 為恒流源輸出電阻ro與負(fù)載電阻RL的并聯(lián)值，只要RL足夠大，這種電路的電壓放大倍數(shù)可高達(dá)幾千倍。而且放大倍數(shù)與負(fù)載兩端直流壓降（或Ic）無關(guān)。

T1 、T2組成帶恒流源的差動(dòng)放大電路，T3、T4 組成鏡像恒流源電路，作為差動(dòng)放大電路的有源負(fù)載。這種差動(dòng)放大電路不僅電壓放大倍數(shù)大，而且共模輸入電壓范圍也大。

當(dāng)uid輸入時(shí)，T1 管集電極電流為IC1，T2 管集電極電流為 - IC2，且- IC2 = IC1 ；當(dāng)T1管集電極電流增加的同時(shí)，T3 管電流必然也增加，且IC1 = IC3；由于IC3與IC4 為鏡像關(guān)系，即IC3= IC4，這樣流過負(fù)載的電流

IL = IC4 - IC2 = IC3- IC2= IC1- IC2 = 2 IC1；即負(fù)載中得到的是單端輸出信號(hào)電流的兩倍，也就是等于雙端輸出時(shí)的信號(hào)電流。這表明恒流源負(fù)載差動(dòng)放大電路還能在不降低放大倍數(shù)和共模抑制比的前提下，將雙端輸出變?yōu)閱味溯敵?，?shí)現(xiàn)單端化。

在電子測試設(shè)備領(lǐng)域中，有源負(fù)載用于自動(dòng)測試電源供應(yīng)和其他電功率來源，以確保這些電功率來源的輸出電壓和電流在負(fù)載情況變化范圍（無負(fù)載到最大負(fù)載）內(nèi)符合規(guī)格。

測試負(fù)載的一種放大是用一組不同阻值的電阻，并進(jìn)行人工干預(yù)。而有源負(fù)載為電功率來源提供了一個(gè)阻值，這一阻值可由電子控制、多圈電位器等模擬調(diào)整器件或是數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)定的自動(dòng)測試設(shè)置改變。負(fù)載電阻能被快速改變，這樣就能測試電源供應(yīng)的瞬態(tài)響應(yīng)（暫態(tài)響應(yīng)）。

有源負(fù)載與電阻一樣能將電源供應(yīng)的電能轉(zhuǎn)換成熱能，因此有源負(fù)載中需要包含散熱裝置（常使用晶體管）以承受溫度升高，并常用散熱片冷卻。

為增大易用性，有源負(fù)載常包含測量輸送到輸入端的電流和電壓的測量電路，并使測量結(jié)果顯示在數(shù)字讀出裝置上 。

利用恒流源代替放大電路中的負(fù)載，就構(gòu)成有源負(fù)載放大電路。這種放大電路不僅單級(jí)電路電壓放大倍數(shù)高，還可以改善放大電路的其他性能。因此，這種有源負(fù)載放大電路已成為模擬集成電路設(shè)計(jì)特色之一。

有源負(fù)載共射放大電路的基本形式。T是共射放大級(jí)，PNP型管T1 、T2及電阻組成恒流源電路。此時(shí)，放大電路的負(fù)載為有源器件T2，故稱為有源負(fù)載放大電路。

由于 為恒流源輸出電阻ro與負(fù)載電阻RL的并聯(lián)值，只要RL足夠大，這種電路的電壓放大倍數(shù)可高達(dá)幾千倍。而且放大倍數(shù)與負(fù)載兩端直流壓降（或Ic）無關(guān)。

帶恒流源負(fù)載的差動(dòng)放大電路。T1 、T2組成帶恒流源的差動(dòng)放大電路，T3、T4 組成鏡像恒流源電路，作為差動(dòng)放大電路的有源負(fù)載。這種差動(dòng)放大電路不僅電壓放大倍數(shù)大，而且共模輸入電壓范圍也大。

當(dāng)uid輸入時(shí)，T1 管集電極電流為IC1，T2 管集電極電流為 - IC2，且- IC2 = IC1 ；當(dāng)T1管集電極電流增加的同時(shí)，T3 管電流必然也增加，且IC1 = IC3；由于IC3與IC4 為鏡像關(guān)系，即IC3= IC4，這樣流過負(fù)載的電流

IL = IC4 - IC2 = IC3- IC2= IC1- IC2 = 2 IC1；即負(fù)載中得到的是單端輸出信號(hào)電流的兩倍，也就是等于雙端輸出時(shí)的信號(hào)電流。這表明恒流源負(fù)載差動(dòng)放大電路還能在不降低放大倍數(shù)和共模抑制比的前提下，將雙端輸出變?yōu)閱味溯敵觯瑢?shí)現(xiàn)單端化。