Carga Activa

Carga activa

Una carga activa o carga dinámica es un componente de circuito que se comporta como una resistencia no-lineal estable contra corriente. Este término puede referirse al diseño de circuitos, o a un tipo especial de equipo de prueba.

Diseño de circuitos

En el diseño de circuitos, una carga activa es un elemento de circuito compuesto de dispositivos activos, como los transistores, diseñado para poseer una impedancia alta a señales pequeñas evitando una caída de voltaje considerable, como ocurriría si se utilizaran resistencias de gran valor. Estas grandes impedancias en corriente alterna pueden ser deseables, por ejemplo, para incrementar la ganancia AC de algunos tipos de amplificadores. Comúnmente la carga activa se incluye en la salida de un espejo de corriente1 y se representa de manera ideal como una fuente de corriente. Usualmente es sólo una resistencia con corriente constante, parte de una fuente de corriente que incluye una fuente de voltaje constante (la fuente de voltaje VCC de las figuras abajo mostradas).

Ejemplo en base común

En la Figura 1 la carga es la resistencia RC, y la corriente a través de esta es determinada por la ley de Ohm como:

.

Como consecuencia de esta relación, el voltaje a través de la resistencia depende de la corriente del punto de operación del transistor. Si esta corriente de polarización cambia por alguna razón, cualquier incremento en la resistencia de carga automáticamente causa una disminución en el voltaje Vout, lo cual disminuye el voltaje VCB entre colector y base, limitando la excursión de la señal a la salida del amplificador (si la excursión de salida es mayor que VCB, el transistor deja de operar en la región activa durante parte del ciclo de la señal).

En contraste, al usar la carga activa de la Figura 2, la impedancia en AC de la fuente de corriente ideal es infinita sin importar la caída de voltaje VCC - Vout, lo que permite utilizar un valor más grande de VCB y consecuentemente una excursión de salida más grande.

Las cargas activas se utilizan frecuentemente en la etapa de entrada de un amplificador operacional para incrementar considerablemente la ganancia.

Limitaciones prácticas

En la práctica la fuente ideal de corriente es reemplazada por un espejo de corriente, que es menos ideal por dos razones. Por un lado, su resistencia AC es grande, pero no infinita. Por otro lado, el espejo requiere un pequeño voltaje para mantenerse en operación (para mantener a los transistores de salida del espejo en la región activa). Como resultado, la fuente de corriente limita la excursión de voltaje máxima, pero esta limitante es mucho menor que la que impondría una resistencia, y tampoco depende de la elección del punto de operación del transistor, permitiendo una

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