有源负载

主动式负载

有源负载又称主动式负载，是一种表现出稳流非线性电阻特性的元件或电路。有源负载可以是电路设计中的元件，也可以是一类测试设备。

分类

有源音箱

有源音箱（Active Speaker）又称为“主动式音箱”。通常是指带有功率放大器的音箱，如多媒体电脑音箱、有源超低音箱，以及一些新型的家庭影院有源音箱等。而相对的，无源音箱（Passive Speaker）又称为“被动式音箱”。

有源音箱由于内置了功放电路，使用者不必考虑与放大器匹配的问题，同时也便于用较低电平的音频信号直接驱动。此外，还有一些专业用内置功放电路的录音监听音箱和采用内置电子分频电路和放大器的电子分频音箱也可归入有源音箱范畴。

无源音箱

无源音箱即是我们通常采用的，内部不带功放电路的普通音箱。无源音箱虽不带放大器，但常常带有分频网络和阻抗补偿电路等。

区别

有源音箱通常标注了内置放大器的输出功率、输入阻抗和输入信号电平等参数。有源超低音箱则还标注了输入信号的频率特性（如全频带信号还是低频信号）、低通滤波器特性等参数。无源音箱一般标注阻抗、功率、频率范围等参数。

有源负载

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利用恒流源代替放大电路中的负载，就构成有源负载放大电路。这种放大电路不仅单级电路电压放大倍数高，还可以改善放大电路的其他性能。因此，这种有源负载放大电路已成为模拟集成电路设计特色之一。

T是共射放大级，PNP型管T1 、T2及电阻组成恒流源电路。此时，放大电路的负载为有源器件T2，故称为有源负载放大电路。

由于为恒流源输出电阻ro与负载电阻RL的并联值，只要RL足够大，这种电路的电压放大倍数可高达几千倍。而且放大倍数与负载两端直流压降（或Ic）无关。

T1 、T2组成带恒流源的差动放大电路，T3、T4 组成镜像恒流源电路，作为差动放大电路的有源负载。这种差动放大电路不仅电压放大倍数大，而且共模输入电压范围也大。

当uid输入时，T1 管集电极电流为IC1，T2 管集电极电流为 - IC2，且- IC2 = IC1 ；当T1管集电极电流增加的同时，T3 管电流必然也增加，且IC1 = IC3；由于IC3与IC4 为镜像关系，即IC3= IC4，这样流过负载的电流

IL = IC4 - IC2 = IC3- IC2= IC1- IC2 = 2 IC1；即负载中得到的是单端输出信号电流的两倍，也就是等于双端输出时的信号电流。这表明恒流源负载差动放大电路还能在不降低放大倍数和共模抑制比的前提下，将双端输出变为单端输出，实现单端化。

典型电路

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集成运算放大电路一般由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。为了对集成运放内部电路有一个基本了解，本知识点以典型的集成运算放大电路F007为例，介绍集成运算放大电路的组成、工作原理及主要参数。

电路设计

在电路设计中，有源负载是一种由有源器件组成的电路元件。晶体管等有源器件对小信号产生高阻抗，但不需要很大的直流电压降，这种特性类似于阻值很大的电阻。这类交流大负载阻抗某类放大器的交流增益。有源负载常为电流镜的输出部分，并可以理想化的方式表示成电流源。通常来说，有源负载仅是恒流电阻，仅为整个电流源的一部分，因为电流源也包括恒压源。

共基极情况

图1中的负载是电阻，流过负载的电流由欧姆定律可以求出：

由于这一关系，电阻的电压降受B点的电流支配。若偏置电流因为某些性能原因被固定，任何情况下的负载电阻升高都会自动使Vout电压降低，这样也会降低集电极与基极间的电压降VCB，同时限制了放大器输出的信号摆幅。若信号摆幅大于VCB，在信号周期的一部分时间里，晶体管会不在放大区工作。

而对于图3中的有源负载，无论VCC到Vout的电压降多大，VCB的值可以很大，而输出信号摆幅也可以很大。

差分放大器

有源负载常用于运算放大器的差分输入级，能大大增大放大器增益。

实际应用限制

在实际应用中，理想电流源由电流镜代替，有两方面不理想因素。第一，电流镜的交流电阻很大，但不是无穷大的。第二，电流镜需要小电压降来保持工作状态（保证电流镜的输出晶体管处于放大区）。这样一来，电流镜就会使允许的输出电压摆幅范围减小，但这种限制与电阻相比要小得多，而且也不会由偏置电流的选择来决定，使电路设计的灵活性提高了不少。

测试设备

在电子测试设备领域中，有源负载用于自动测试电源供应和其他电功率来源，以确保这些电功率来源的输出电压和电流在负载情况变化范围（无负载到最大负载）内符合规格。

测试负载的一种放大是用一组不同阻值的电阻，并进行人工干预。而有源负载为电功率来源提供了一个阻值，这一阻值可由电子控制、多圈电位器等模拟调整器件或是数字计算机设定的自动测试设置改变。负载电阻能被快速改变，这样就能测试电源供应的瞬态响应（暂态响应）。

有源负载与电阻一样能将电源供应的电能转换成热能，因此有源负载中需要包含散热装置（常使用晶体管）以承受温度升高，并常用散热片冷却。

为增大易用性，有源负载常包含测量输送到输入端的电流和电压的测量电路，并使测量结果显示在数字读出装置上。

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