Was ist ein Großsignalmodell?
Ein Großsignalmodell ist eine Darstellung, die bei der Analyse von Stromkreisen unter Verwendung von Spannungen und Strömen verwendet wird, die über der Kategorie der Kleinsignale liegen. Der Hauptgrund für ein Low- und Large-Signal-Modell ist, dass die Verhaltensschaltungen, insbesondere die Halbleiter, von den relativen Amplituden der beteiligten Signale abhängen. Das Großsignalmodell zeigt auch die Eigenschaften von Schaltkreisen, wenn die Signalpegel in der Nähe der maximal zulässigen Pegel für Geräte liegen. Transistormodelle verwenden das Großsignalmodell, um die Leistung und die Eigenschaften in Zeiten vorherzusagen, in denen maximale Signalpegel eingespeist und maximale Leistung entnommen wird. Die Mechanismen zur Reduzierung von Verzerrungen und Rauschen bei höchsten Signalpegeln basieren auf den nichtlinearen Großsignalmodellen.
Der Durchlassspannungsabfall in einer Diode ist die Spannung an der Diode, wenn die Kathode negativ und die Anode positiv ist. Bei der Diodenmodellierung berücksichtigt das Kleinsignalmodell beispielsweise den Durchlassspannungsabfall von 0,7 V über der Siliziumdiode und den Durchlassspannungsabfall von 0,3 V über der Germaniumdiode. Im Großsignalmodell wird durch Annäherung an die maximal zulässigen Durchlassströme in einer typischen Diode der tatsächliche Durchlassspannungsabfall erheblich erhöht.
In der Sperrrichtung weist eine Diode eine positive Kathode und eine negative Anode auf. Sowohl bei den Klein- als auch bei den Großsignalmodellen für die in Sperrrichtung vorgespannte Diode ist nur eine geringe Leitung vorhanden. Im Reverse-Bias-Modus wird die Diode sowohl im Kleinsignal- als auch im Großsignalmodell nahezu gleich behandelt. Der Unterschied im Großsignalmodell für eine in Sperrrichtung vorgespannte Diode ist die Durchbruchspannung in Sperrrichtung, bei der eine Diode dauerhaft ausfällt, wenn die Diode Strom aufnehmen kann, wodurch der Plus-Minus-Übergang (PN) der Diode irreversibel beschädigt wird ein Übergang zwischen einem positiven (P) -Typ und einem negativen (N) -Typ Halbleiter.
Bei der Modellierung von Großsignalen ändern sich fast alle Eigenschaften des aktiven Geräts. Wenn mehr Leistung abgeführt wird, steigt die Temperatur in der Regel an, was bei den meisten Transistoren zu einer Erhöhung der Verstärkung sowie zu Leckströmen führt. Bei ordnungsgemäßem Design können aktive Geräte automatisch die Wahrscheinlichkeit eines Zustands steuern, der als "außer Kontrolle geraten" bezeichnet wird. Beispielsweise können bei einem thermischen Durchgehen die Vorspannungsströme, die die statischen Betriebseigenschaften einer aktiven Vorrichtung aufrechterhalten, in eine extreme Situation übergehen, in der immer mehr Leistung von der aktiven Vorrichtung absorbiert wird. Diese Art von Bedingung wird durch geeignete zusätzliche Widerstände in den aktiven Geräteklemmen vermieden, die Änderungen ausgleichen, ähnlich wie bei einem negativen Rückkopplungsmechanismus.