O que é um modelo de sinal grande?

Um modelo de sinal grande é uma representação usada na análise de circuitos elétricos usando tensões e correntes consideradas acima da categoria de sinal baixo. A principal razão para ter um modelo de sinal baixo e grande é que os circuitos de comportamento, especificamente os semicondutores, dependem das amplitudes relativas dos sinais envolvidos. O modelo de sinal grande também revela as características dos circuitos quando os níveis de sinal estão próximos dos níveis máximos permitidos para dispositivos. Os modelos de transistor usam o modelo de sinal grande para prever o desempenho e as características durante os períodos em que os níveis máximos de sinal são alimentados e a saída máxima é extraída. Os mecanismos para reduzir a distorção e a saída de ruído nos níveis mais altos de sinal são projetados com base nos modelos não-lineares de sinal grande.

A queda de tensão direta em um diodo é a tensão através do diodo quando o cátodo é negativo e o ânodo é positivo. Na modelagem de diodos, o modelo de sinal pequeno leva em consideração, por exemplo, a queda de tensão direta de 0,7 volts (V) no diodo de silício e a queda de 0,3 V no diodo de germânio. No modelo de sinal grande, aproximar-se das correntes diretas máximas permitidas em um diodo típico aumentará consideravelmente a queda real de tensão direta.

No viés reverso, um diodo possui um cátodo positivo e um ânodo negativo. Há pouca condução nos modelos de sinal pequeno e grande para o diodo com polarização reversa. No modo de polarização reversa, o diodo é tratado quase da mesma maneira, seja no modelo de sinal pequeno ou grande. A diferença no modelo de sinal grande para um diodo com polarização reversa é a tensão de ruptura reversa, na qual um diodo falhará permanentemente se for permitido que o diodo absorva energia, produzindo um dano irreversível à junção positivo-negativo (PN) do diodo , uma junção entre um semicondutor do tipo positivo (P) e um do tipo negativo (N).

Para modelagem de sinal grande, quase todas as características do dispositivo ativo serão alteradas. Quando mais energia é dissipada, a temperatura aumenta geralmente levando a um aumento no ganho, bem como nas correntes de fuga para a maioria dos transistores. Com o design adequado, os dispositivos ativos podem controlar automaticamente qualquer chance de um estado chamado de fuga. Por exemplo, em fuga térmica, as correntes de polarização que mantêm as características estáticas de operação de um dispositivo ativo podem progredir para uma situação extrema em que mais e mais energia está sendo absorvida pelo dispositivo ativo. Esse tipo de condição é evitado por resistores adicionais adequados nos terminais ativos do dispositivo que compensam as alterações, como um mecanismo de feedback negativo.

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