小信号分析とはどういう意味ですか?


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私のシラバスは、小信号解析を含むトランジスタアンプについて研究する必要があることを示しています。

小信号解析とは正確にはどういう意味ですか?グーグルで検索しましたが、正確な答えが見つかりませんでした。

回答:


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厳密に言えば、トランジスタは非常に非線形なデバイスです。バイポーラトランジスタは、ベース/エミッタ電圧がベース/エミッタジャンクションに順方向バイアスをかけるのに十分な高さになるまでまったく増幅せず、ゲート/ソース電圧がしきい値電圧に近づくまで、MOSFETを介して大きな電流を得ることはありません。

ただし、賢い回路を使用してトランジスタにバイアスかけることができます。つまり、かなり大きなDC電圧と電流が適用されます。バイアス条件は、トランジスタの動作がバイアスポイントを取り巻く小さな範囲の電圧または電流にわたってかなり線形になるように、トランジスタを動作バイアスポイントに保持します。大信号解析は、バイアス条件の設定に関係し、トランジスタの非線形動作を扱います。小信号解析は、トランジスタが正しくバイアスされていると仮定し、乱雑な非線形のものを無視して、小信号の線形動作に集中します。


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小信号分析は、次のもので構成されています。

(1)回路の静止または動作点を見つける。これは、DCソースのみを残してすべての信号ソースをゼロにし、回路内のDC電圧と電流を解くことでわかります。

(2)非線形回路要素を動作点で線形化します。たとえば、ダイオードは、特定の動作点での動的抵抗をモデル化する抵抗に置き換えられます。動的または小信号抵抗は、電圧の変化と動作点からの電流の小さな(実際には微小な)変化の比率です。

(3)小信号ソリューションを見つける。DCソースがゼロになり、信号ソースがアクティブになり、線形回路分析を使用して小信号の電圧と電流を解決します。

小信号の電圧と電流を解くと、全体のソリューションは、DCソリューションと小信号ソリューションの合計になります。この全体的な解決策は、信号がある意味で小さい場合にのみ有効な概算です。つまり、回路内の電圧と電流の変動がDC電圧と電流に比べて小さい場合です。


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小信号解析は、非線形要素で実行されます。非線形要素は、非線形方程式の使用が可能な非線形デバイスの動作点の周囲の線形要素(R、L、C)に置き換えられます。

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