有源負載

有源負載又稱主動式負載，是一種表現出穩流非線性電阻特性的元件或電路。有源負載可以是電路設計中的元件，也可以是一類測試設備。

基本介紹

• 中文名：有源負載
• 外文名：active load
• 別名：主動式負載
• 特點：穩流非線性電阻特性的元件或電路
• 領域：電子電路

分類

有源音箱

有源音箱（Active Speaker）又稱為“主動式音箱”。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“被動式音箱”。

有源音箱由於內置了功放電路，使用者不必考慮與放大器匹配的問題，同時也便於用較低電平的音頻信號直接驅動。此外，還有一些專業用內置功放電路的錄音監聽音箱和採用內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範疇。

無源音箱

無源音箱即是我們通常採用的，內部不帶功放電路的普通音箱。無源音箱雖不帶放大器，但常常帶有分頻網路和阻抗補償電路等。

區別

有源音箱通常標註了內置放大器的輸出功率、輸入阻抗和輸入信號電平等參數。有源超低音箱則還標註了輸入信號的頻率特性（如全頻帶信號還是低頻信號）、低通濾波器特性等參數。無源音箱一般標註阻抗、功率、頻率範圍等參數。

有源負載

編輯

利用恆流源代替放大電路中的負載，就構成有源負載放大電路。這种放大電路不僅單級電路電壓放大倍數高，還可以改善放大電路的其他性能。因此，這種有源負載放大電路已成為模擬積體電路設計特色之一。

圖Z0604是有源負載共射放大電路的基本形式。圖中T是共射放大級，PNP型管T1 、T2及電阻組成恆流源電路。此時，放大電路的負載為有源器件T2，故稱為有源負載放大電路。

由於 為恆流源輸出電阻ro與負載電阻RL的並聯值，只要RL足夠大，這種電路的電壓放大倍數可高達幾千倍。而且放大倍數與負載兩端直流壓降（或Ic）無關。

圖Z0605是帶恆流源負載的差動放大電路。圖中，T1 、T2組成帶恆流源的差動放大電路，T3、T4 組成鏡像恆流源電路，作為差動放大電路的有源負載。這種差動放大電路不僅電壓放大倍數大，而且共模輸入電壓範圍也大。

當uid輸入時，T1 管集電極電流為IC1，T2 管集電極電流為 - IC2，且- IC2 = IC1 ；當T1管集電極電流增加的同時，T3 管電流必然也增加，且IC1 = IC3；由於IC3與IC4 為鏡像關係，即IC3= IC4，這樣流過負載的電流

IL = IC4 - IC2 = IC3- IC2= IC1- IC2 = 2 IC1；即負載中得到的是單端輸出信號電流的兩倍，也就是等於雙端輸出時的信號電流。這表明恆流源負載差動放大電路還能在不降低放大倍數和共模抑制比的前提下，將雙端輸出變為單端輸出，實現單端化。

典型電路

編輯

集成運算放大電路一般由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路組成，如圖Z0606 所示。為了對集成運放內部電路有一個基本了解，本知識點以典型的集成運算放大電路F007為例，介紹集成運算放大電路的組成、工作原理及主要參數。

電路設計

在電路設計中，有源負載是一種由有源器件組成的電路元件。電晶體等有源器件對小信號產生高阻抗，但不需要很大的直流電壓降，這種特性類似於阻值很大的電阻。這類交流大負載阻抗某類放大器的交流增益。有源負載常為電流鏡的輸出部分，並可以理想化的方式表示成電流源。通常來說，有源負載僅是恆流電阻，僅為整個電流源的一部分，因為電流源也包括恆壓源（如下圖中的電源VCC）。

共基極情況

圖1中的負載是電阻，流過負載的電流由歐姆定律可以求出：

圖1:含電阻負載的基本NPN共基極電路

由於這一關係，電阻的電壓降受B點的電流支配。若偏置電流因為某些性能原因被固定，任何情況下的負載電阻升高都會自動使Vout電壓降低，這樣也會降低集電極與基極間的電壓降VCB，同時限制了放大器輸出的信號擺幅。若信號擺幅大於VCB，在信號周期的一部分時間裡，電晶體會不在放大區工作。

圖2:基本NPN共基極電路

而對於圖2中的有源負載，無論VCC到Vout的電壓降多大，VCB的值可以很大，而輸出信號擺幅也可以很大。

差分放大器

有源負載常用於運算放大器的差分輸入級，能大大增大放大器增益。

實際套用限制

在實際套用中，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（保證電流鏡的輸出電晶體處於放大區）。這樣一來，電流鏡就會使允許的輸出電壓擺幅範圍減小，但這種限制與電阻相比要小得多，而且也不會由偏置電流的選擇來決定，使電路設計的靈活性提高了不少。

測試設備

在電子測試設備領域中，有源負載用於自動測試電源供應和其他電功率來源，以確保這些電功率來源的輸出電壓和電流在負載情況變化範圍（無負載到最大負載）內符合規格。

測試負載的一种放大是用一組不同阻值的電阻，並進行人工干預。而有源負載為電功率來源提供了一個阻值，這一阻值可由電子控制、多圈電位器等模擬調整器件或是數字計算機設定的自動測試設定改變。負載電阻能被快速改變，這樣就能測試電源供應的瞬態回響（暫態回響）。

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

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