有源负载的电路设计中的有源负载

核心提示在电路设计中,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

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(如下图中的电源VCC)。 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2中的有源负载,无论VCC到Vout的电压降多大,理想电流源的交流阻抗都是有限的,这样VCB的值可以很大,而输出信号摆幅也可以很大。 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。

 
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