Активная нагрузка или динамическая нагрузка является компонентом или цепи , который функционирует как текущий стабильный нелинейный резистор .
Схемотехника [ править ]
В схемотехнике активная нагрузка представляет собой компонент схемы, состоящий из активных устройств , таких как транзисторы , предназначенных для обеспечения высокого импеданса слабого сигнала, но не требующего большого падения напряжения постоянного тока, как если бы вместо него использовался большой резистор. Такие большие импедансы нагрузки переменного тока могут быть желательны, например, для увеличения коэффициента усиления по переменному току некоторых типов усилителей . Чаще всего активная нагрузка является выходной частью токового зеркала [1] и в идеализированном виде представлена как источник тока. Обычно только резистор постоянного тока является частью всего источника тока, включая источник постоянного напряжения.также (источник питания V CC на рисунках ниже).
Пример общей базы [ править ]
На рисунке 1 нагрузка представляет собой резистор, а ток через резистор определяется законом Ома как:
- .
Как следствие этого соотношения, падение напряжения через резистор привязан к току на Q-точка . Если ток смещения фиксирован по какой-либо причине производительности, любое увеличение сопротивления нагрузки автоматически приводит к более низкому напряжению для V out . что, в свою очередь, снижает падение напряжения V CB между коллектором и базой, ограничивая размах сигнала на выходе усилителя (если размах выходного сигнала больше, чем V CB , транзистор выводится из активного режима в течение части цикла сигнала).
Напротив, при использовании активной нагрузки, показанной на рисунке 2, полное сопротивление идеального источника тока по переменному току бесконечно независимо от падения напряжения V CC - V out , что допускает даже большое значение V CB . и, как следствие, большой размах выходного сигнала.
Дифференциальные усилители [ править ]
Активные нагрузки часто используются в дифференциальных входных каскадах операционных усилителей , чтобы значительно увеличить коэффициент усиления.
Практические ограничения [ править ]
На практике идеальный источник тока заменяется токовым зеркалом , которое менее идеально по двум причинам. Во-первых, его сопротивление переменному току велико, но не бесконечно. Во-вторых, зеркало требует небольшого падения напряжения для поддержания работы (чтобы выходные транзисторы зеркала находились в активном режиме). В результате токовое зеркало действительно ограничивает допустимый размах выходного напряжения, но это ограничение намного меньше, чем для резистора, а также не зависит от выбора тока смещения, оставляя большую гибкость, чем резистор, при проектировании схемы.
Тестовое оборудование [ править ]
В области электронной контрольно - измерительная аппаратура , активная нагрузка используются для автоматического тестирования источников питания и других источников электрической энергии , чтобы гарантировать , что их выходное напряжение и ток в пределах их спецификации более широкого диапазон условий нагрузки, от нулевой нагрузки до максимальной нагрузки .
Один из подходов к тестовым нагрузкам использует набор резисторов разного номинала и ручное вмешательство. Напротив, активная нагрузка представляет источнику значение сопротивления, изменяемое электронным управлением, либо с помощью аналогового регулирующего устройства, такого как многооборотный потенциометр, либо, в автоматизированных испытательных установках, с помощью цифрового компьютера. Сопротивление нагрузки часто можно быстро изменить, чтобы проверить переходную характеристику источника питания .
Так же, как резистор, активная нагрузка преобразует электрическую энергию источника питания в тепло. Поэтому теплоотводящие устройства (обычно транзисторы ) в активной нагрузке должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать результирующее повышение температуры, и обычно охлаждаются с помощью радиаторов .
Для дополнительного удобства активные нагрузки часто включают схемы для измерения тока и напряжения, подаваемого на входы, и могут отображать эти измерения на числовых индикаторах.
Ссылки [ править ]
- ^ Ричард С. Джегер, Трэвис Н. Блэлок (2004). Проектирование микроэлектронных схем (второе изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Professional. п. 1228. ISBN 0-07-250503-6.
