¿Qué es un modelo de señal grande?

Un modelo de señal grande es una representación utilizada en el análisis de circuitos eléctricos que utilizan voltajes y corrientes que se consideran por encima de la categoría de señal baja. La razón principal para tener un modelo de señal baja y grande es que los circuitos de comportamiento, específicamente los semiconductores, dependen de las amplitudes relativas de las señales involucradas. El modelo de señal grande también revela las características de los circuitos cuando los niveles de señal están cerca de los niveles máximos permitidos para los dispositivos. Los modelos de transistores utilizan el modelo de señal grande para predecir el rendimiento y las características durante los momentos en que se alimentan los niveles máximos de señal y se extrae la salida máxima. Los mecanismos para reducir la distorsión y la salida de ruido en los niveles de señal más altos están diseñados en base a los modelos no lineales de señal grande.

La caída de voltaje directo en un diodo es el voltaje a través del diodo cuando el cátodo es negativo y el ánodo es positivo. En el modelado de diodos, el modelo de señal pequeña tiene en cuenta, por ejemplo, la caída de voltaje directo de 0.7 voltios (V) a través del diodo de silicio y la caída directa de 0.3 V a través del diodo de germanio. En el modelo de señal grande, acercarse a las corrientes directas máximas permitidas en un diodo típico aumentará considerablemente la caída de tensión directa real.

En la polarización inversa, un diodo tiene un cátodo positivo y un ánodo negativo. Hay poca conducción en los modelos de señal pequeña y grande para el diodo con polarización inversa. En el modo de polarización inversa, el diodo se trata casi de la misma manera, ya sea en el modelo de señal pequeña o grande. La diferencia en el modelo de señal grande para un diodo con polarización inversa es el voltaje de ruptura inversa donde un diodo fallará permanentemente si se permite que el diodo absorba energía, produciendo un daño irreversible a la unión positiva-negativa (PN) del diodo , una unión entre un semiconductor positivo (P) y negativo (N).

Para el modelado de señal grande, casi todas las características del dispositivo activo cambiarán. Cuando se disipa más potencia, los aumentos de temperatura generalmente conducen a un aumento en la ganancia, así como a las corrientes de fuga para la mayoría de los transistores. Con un diseño adecuado, los dispositivos activos pueden controlar automáticamente cualquier posibilidad de un estado llamado fugitivo. Por ejemplo, en fugas térmicas, las corrientes de polarización que mantienen las características estáticas de funcionamiento de un dispositivo activo pueden progresar hacia una situación extrema donde el dispositivo activo absorbe más y más energía. Este tipo de condición se evita mediante resistencias adicionales adecuadas en los terminales del dispositivo activo que compensan los cambios, al igual que un mecanismo de retroalimentación negativa.