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標題: 關於大信號和小信號的差別 [打印本頁]

作者: d8961332 時間: 2007-8-26 07:01 PM
標題: 關於大信號和小信號的差別
請問各位高手,大信號和小信號是怎麼分別的呢? 常聽到人家說,直流+小信號就是大信號...真的是這樣嗎? 還有,RF的PA,人家說因為信號已經是大信號的等級了,所以小信號model不適用?? 關於這點,極度不解,還望板上的各位高手解惑 ^^"

作者: monkeybad 時間: 2007-8-27 05:55 PM
講一下我的看法
小信號就是振幅比較小大信號就是振幅比較大
那對大信號而言小信號model已經不適用了
因為小信號model是把電晶體線性化針對某一點直流偏壓固定然後推導出來的model
像gm這參數在小信號時是一個常數因為電壓變化不大所以微分的斜率在一個小區間裡面都當成是constant
但是信號變化若很大時則gm會隨著電壓變化而變化所以輸入與輸出的關係就不是線性的了
就要從大信號分析

例如 I=KV^2 若是V變動很小, 則dI/dV=2KV, dI=2KV*dV, 其中2KV就是gm, V則是偏壓的直流電壓當成常數
對小信號而言他的等效model就是 dI=(2KV)*dV 成線性關係
對大信號而言他的model就是dI=K(dV)^2 成平方關係

作者: ywliaob 時間: 2007-8-27 06:44 PM
我的認知
直流：大信號
交流：小信號
不知道對不對,知道的人教一下吧~

作者: morix 時間: 2007-8-28 12:56 AM
妳指的大信號應該是直流偏壓吧，
如monkeybad所說的，在類比電路設計中的直流偏壓固定後才能線性化分析mos的特性。

直流+小信號就是大信號？？這聽起來怎麼怪怪的
應該說直流+小信號是你真正的信號吧，但我沒聽人說這叫大信號

作者: gimayon 時間: 2007-8-28 01:38 AM
畢業了就把小訊號仍了吧
實作上沒有無限小這種鬼東西!!

作者: morix 時間: 2007-8-28 02:00 AM

原帖由 gimayon 於 2007-8-28 01:38 AM 發表
5 G" [3 N" D9 P/ z畢業了就把小訊號仍了吧1 t2 m- u* ^1 [" w5 J
實作上沒有無限小這種鬼東西!!

把小訊號扔了不就沒有類比電路的存在了嗎？
絕大部分的類比設計不都是在處理小訊號的嗎？

作者: gimayon 時間: 2007-8-29 10:07 PM
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~

作者: monkeybad 時間: 2007-8-30 03:32 PM
哇勒小訊號最好可以丟掉啦實際上是沒有無限小這種東西但是那是一個觀念而已用來幫助我們了解電路
要舉例隨便舉都一大堆
最簡單的電容電感元件你不用小訊號分析難道用大訊號喔
最常用的OP不都是用小訊號分析的嗎
要算OP的開迴路增益都是用小訊號算的吧
要算OP頻率響應極零點也是用小訊號分析的吧

gimayon兄您別鬧了好不好!
gimayon兄您別鬧了好不好!
gimayon兄您別鬧了好不好!
gimayon兄您別鬧了好不好!
gimayon兄您別鬧了好不好!

[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-8-30 03:40 PM 編輯 ]

作者: morix 時間: 2007-8-30 04:23 PM

原帖由 gimayon 於 2007-8-29 10:07 PM 發表
_! T, B( `9 F0 B* C+ e* I舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~0 n. ]$ [3 z( d
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~ p2 l3 Z/ h. k W3 X+ H
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~! C0 m" D- F% h; `, C
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
5 J2 S, @! k5 i) r+ c7 E ...

請問妳真的是個類比電路設計者嗎？別鬧了∼
請問妳真的是個類比電路設計者嗎？別鬧了∼
請問妳真的是個類比電路設計者嗎？別鬧了∼
請問妳真的是個類比電路設計者嗎？別鬧了∼

我雖然只是個新手，但我還不太想跟嫩包一般見識∼
你提的問題我還真的蠻懶得回耶∼

作者: gimayon 時間: 2007-8-30 06:45 PM
答不出來就懶的回~~??
哈哈哈
再學個一百年也不過爾爾呀~~

類比很講天份地不是照課本作就能幹的好.....

作者: morix 時間: 2007-8-30 10:11 PM

原帖由 gimayon 於 2007-8-30 06:45 PM 發表
1 _5 o( V: f. ^$ D- c答不出來就懶的回~~??/ J  _3 t. p2 r  g: q5 s
哈哈哈  w& ?/ \/ f0 F" v
再學個一百年  也不過爾爾呀~~
; `" m" e2 B2 H, v, U! K  r+ I
# \4 U; `3 r* E, G. `/ ]! ~類比很講天份地不是照課本作就能幹的好.....

妳連課本最基礎的常識都不懂了還要講天份∼

再有天份的人也得學過才會設計∼

隨便舉幾個電路都能賭妳的嘴∼

OP、LDO、filter、senser、PLL、TIA、comparator...etc

以上的電路哪一個妳不用跑小信號模擬的∼妳教教我

妳如果不寫些有意義的回答，我不會再回妳∼

作者: gimayon 時間: 2007-8-30 10:20 PM
抱著你所謂的 "課本" 作大頭夢吧!!

AC 訊號跟小訊號都分不清

真不知道你老闆怎麼會用你....

作者: monkeybad 時間: 2007-9-2 05:50 AM
請問 AC訊號跟小訊號有什麼分別呀
怎麼覺得都代表同一個意義

作者: gimayon 時間: 2007-9-3 11:54 PM
問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!!
問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!!
問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!!
問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!!

作者: li202 時間: 2007-9-19 05:24 PM
MOS有分linear與saturation region
如果大的偏壓移動導致放大路徑的MOS進入linear region,
那麼就無法用saturation的公式去計算了

作者: kkk000777 時間: 2007-9-23 04:18 PM
我目前的認知是
大信號就是給個偏壓點
小信號只是加在上面的信號啊
對於放大器而言，為了取得最高的增益
bias ponit 算是蠻重要的

作者: 緣緣 時間: 2007-9-23 07:00 PM
一般大信號的是DC直流偏壓且未加任何ac訊號的情況下，小訊號是在DC偏壓正常工作(大信號)的情形下，再去作進一步分析，一般如果作分析，如果有做過小信號分析，代表DC偏壓功能都已經正常或做過了。

作者: yuchung 時間: 2007-9-25 01:10 PM
想不到這種簡單的觀念大家討論這麼久！　看來大家要再回頭複習書本的知識！
我想smith電子學就說的很清楚了！
為什麼出現小信號model? 為了容易分析基於某一偏壓點上的小信號變化！
所以前提是小信號不能太大！　至少要讓小信號都在saturation region操作！
所以當給的信號的swing超過saturation region而跑到triode region時, 小信號model不成立(等於這個model要再修改成連triode region的特性也包括進去的model).
當然我們用Hspice去跑一定會包括所有高階特性, 包括saturation region, triode region 及次臨界效應, 但我們分析小信號時是只用一階簡化,saturation region的model去考量.
所以只要所給的第一級信號的swing不使第一級電路的(Vds-Vod)小於零即可視為小信號, Vod=Vgs-Vth.
這邊所說的不包括第二級電路, 因為當第一級在saturation region時通常伴隨著high gain, 所以第二級如果也要用小信號model分析, 則第一級的swing要更小! 後面的級數以此類推!
結論是根據電路的輸入信號swing會不會使margin of saturation region小於零來決定是否為小信號! 所以在越低的supply voltage下越要注意是否不能只考慮小信號分析！

作者: yuchung 時間: 2007-9-25 01:31 PM
對了！　差點忘了！
我說這位老兄, gimayon
我不知道你是真懂還是假懂！　因為你不回答些有幫助的話！
但如果以我４年的設計經驗我可以坦白的告訴你, 如果你把小信號丟了, 那我想你應該是做數位電路的設計者吧!
真正的資深analog ic designer是會在小信號model再加上一些沒考慮到的效應甚至以補充的方式加上大信號的分析, 絕對不是像你一樣把小信號丟掉!
我想你想表現出你很厲害的作法反而讓人看出來你什麼都不會!
不要丟了analog ic designer的臉!

作者: gimayon 時間: 2007-9-25 10:41 PM
單單以訊號能否使 mos 工作在 saturate 判斷是否為小訊號有失公允
以模擬 OP AC GAIN 為例
兩端輸入各為 'VDD/2' 或 'VDD/2 + offset' 及'vdd/2'
模擬出來的 gain 相差甚至大於 10-20dB

high-gain op 兩端輸入相差 2-3 m V 時 gain 甚至相差可達 40dB 以上

以此為例實作上有啥訊號能真正符合課本介紹的小訊號 ?

或許把小訊號仍掉一說有些偏激

或許常說的 DC-gain 或 dc 工作點比較接近 "小訊號" 定義吧??

作者: gimayon 時間: 2007-9-25 11:25 PM
我的認知

小訊號分析  就是假設訊號在固定增益下做線性的訊號放大...

實作上這是太理想的理論

即使維持在 saturate 工作  增益也不會是固定的...

作者: monkeybad 時間: 2007-9-28 04:37 PM
我想gimayon你講的沒錯就算同樣在saturation區域小訊號分析也是會差很多
因為MOS的偏壓點都不一樣增益也是會變動的
我補充一下也就是因為這樣在實作上我們是不會把OP用在開迴路上面的
除了比較器外幾乎所有的類比電路都會把OP接成負回授來使用的
這樣就算OP的gain變化很大只要gain夠大對閉迴路增益而言變化還是不大
實作上在跑模擬時我們最後注重的是跑transient 就是在輸入端輸入一個step電壓
然後看output訊號的transient響應如何
當然小訊號推導的公式是沒辦法反應出transient響應的畢竟小訊號只是針對某一偏壓點才成立
而step電壓應該算是一個大信號吧即使所有的MOS都是在saturation
而且一個是開迴路的觀念一個是閉迴路的觀念
我想你應該是要表達這觀點吧
不過話說回來我覺得小訊號分析還是很重要啦因為至少它可以定性的告訴我們每一顆MOS參數的影響
在DC gain error的分析也是一樣要靠小訊號因為閉迴路穩態誤差是跟開迴路增益有關的
當然同樣電路作久了要怎麼調MOS也都知道囉!

作者: gimayon 時間: 2007-9-30 08:11 PM
版主功力遠勝那些幹 n 年讀死書的 "資深工程師"

佩服佩服!!

作者: monkeybad 時間: 2007-10-1 10:08 AM
別這樣講啦只是個人一些的經驗提出來交流而已
比起一些真正的高手自己功力還差得遠勒!
不過希望大家藉這個版彼此互相討論心得這樣大家都能進步!
節省自己摸索嘗試錯誤的時間藉由討論把類比設計的觀念弄得更懂!

作者: et2234 時間: 2007-10-9 01:32 AM
其實我建議你因該拋除大信號和小信號之間的差別
對我來說一般都是先了解電路的大訊號特性(例如I-V曲線)
然後才決定我的直流操作點然後在該點上的斜率就是我得小訊號特性了

實際我再設計時還會分析一下(例如I-V曲線)再直流操作點附近是否線性
如果非線性的話則會造成小訊號在動作時的非線性也就是一般所謂的THD

作者: syracuse 時間: 2008-7-24 08:48 PM
看了此貼，收獲頗多，向大家學習中。

作者: DaShiaSun@FB 時間: 2016-12-4 08:24 PM
這是小弟寫的看一看您應該會比較清楚
DC versus AC
=======================

<電路上為何要先設置直流才看交流>

This section highlights the importance of an accurate pre-determined DC compact model.\cite{dc!!!}

For compact model developers, extraction of the DC parameters always needs to be carried out before the extraction of AC ones.For devices measurement, DC measurement has to be carried out before AC measurement.
For modern IC designers, DC analysis needs to be carried out before AC analysis.\cite[4.6.4]{smith!} For SPICE-like simulators, DC simulation also needs to be swept first and then follows by AC simulation.\cite{nlz!}In other words, before performing all other simulations such as Transient, S-parameter, AC, DC simulation stands as the initial first step.

From the device-level perspectives,
a set of nonlinear differential equations which describes the terminal characteristics of DUT are written in a compact model.The equations are solved by SPICE-like simulators.
The procedure of establishing equations, describing device's electrical characteristics, in a compact model and have them solved by SPICE-like simulators is termed as: Device Characterization. The fully Characterizations are treated by two independent steps: (1)DC Characterization or DC parameter extraction(2)AC Characterization or AC parameter extraction.Characterizing a nonlinear electronics component always begins with DC characterization and follows by the AC characterization.Because the AC model is originated from linearization of the DC model at an indicated operating point.
Accordingly, accuracy is highly required in DC characterization because of its priority in the procedure of parameter extraction.

From the circuit-level perspectives,Circuit analysis refers to solving a circuit with KVL and KCL.To be more specific, it means solving out nodes voltages and branches currents of each element in a circuit.As the source of stimulus can be systematically separated into DC sources and AC sources,
The unknown/solutions of the circuit are also separated into DC part and AC part. Analyzing a circuit is treated in two independent means

A)DC analysis (B)AC analysis
The separation between DC analysis and AC analysis greatly simplified a complex circuit.DC analysis is being carried out before AC analysis.DC analysis determines the Q-point, including each node voltage and branch current.
AC analysis gives the frequency response, including bandwidth and gain.Before performing AC Analysis, the DC operating point needed to be calculated from DC analysis first.
This is to construct a linear small-signal model for the nonlinear component. So, the small signal (AC) response is highly dependent upon the preset (DC) bias condition.
DC simulation in analog SPICE-like simulator, aims for computing the equilibrium points, which are the calculated DC node voltages and DC branch currents in a circuit.
They are the DC solutions of the DC equivalent equation/circuit. A circuit will only reach its equilibrium if its stimulus is off and the independent sources are remained constantly employed.

作者: DaShiaSun@FB 時間: 2016-12-4 08:24 PM
There is an important reason why a given electronic circuit always needs to be reduced into a DC equivalent circuit (large-signal model) and followed by an AC equivalent one (small-signal model). It has to do with the presence of an active component in the circuit. The active component is a nonlinear element. So, it will have to be linearized. The employment of active elements, like transistors, make the circuit a nonlinear algebra system. Normally, the nonlinear equation can only be solved by means of iterative methods, such as Newton-Raphson algorithm \cite{nlz!}. This algorithm transforms the solutions of the nonlinear equation into a sequence of linear equation.
Likely, in linear electronic circuits, the superposition principle skillful separates all the electrical characteristics, voltages and currents, into the DC part and the AC part. The AC signals are superimposed on the DC signals.The two independent quantities, AC quantities and DC quantities, can be determined by means of two independent means in circuit analyses. Firstly, DC analysis is carried out in order to determine DC bias points, which are the DC quantities $V_{E}$ $V_{B}$ $V_{C}$ $I_{E}$ $I_{B}$ $I_
{C}$.The DC analysis are performed when the original circuit is simplified into the equivalent DC circuit. Where all the passive elements are remained in the circuit, but all the reactive elements such as: capacitors and inductors are removed.Secondly, the AC analysis is performed on the equivalent AC circuit, which is the so called: the small-signal equivalent circuit.The equivalent AC circuit is executed by removing all the DC sources and replacing transistors with the small-signal models.

作者: 陳璟賢@FB 時間: 2017-1-22 06:58 AM
本帖最後由陳璟賢@FB 於 2017-1-22 07:38 AM 編輯

gimayon 發表於 2007-8-28 01:38 AM
畢業了就把小訊號仍了吧
2 l* \6 O+ y! h4 f8 Q. S實作上沒有無限小這種鬼東西!!

小訊號是指整個訊號的一段線性區間
看的出來你扔了
連看個datasheet都有困難
Split-pi topology就能解決的事也在問
就不要在這邊誤導人了

作者: 陳璟賢@FB 時間: 2017-1-22 07:13 AM
本帖最後由陳璟賢@FB 於 2017-1-22 07:49 AM 編輯

gimayon 發表於 2007-9-25 10:41 PM
Y: b6 d2 y" ^3 w" ~" f* y單單以訊號能否使 mos 工作在 saturate 判斷是否為小訊號有失公允
" v2 O- p: T7 D以模擬 OP AC GAIN 為例
- n( Z+ Q" g9 b2 z' z. _1 L% x兩端輸入各為 ...

首先你是講雙輸出還是單輸出?
雙輸出要固定輸出直流準位不然浮接spice怎麼算gain?
2mv 3mv 可以差到40db? 我保證你有電晶體掉到線性區甚至cut off
你不會模擬就說小訊號錯?
你的模擬檔或電晶體尺寸要不要PO上來給人笑一下阿

作者: 陳璟賢@FB 時間: 2017-1-24 02:56 AM
本帖最後由陳璟賢@FB 於 2017-1-24 03:35 AM 編輯

gimayon 發表於 2007-9-25 11:25 PM
- ?6 l+ @, L0 X2 C- i: d我的認知
C) e: L- _8 g& `: R& ~# I
5 d7 ~4 c. O0 k- D 小訊號分析就是假設訊號在固定增益下做線性的訊號放大...

小訊號模型從來就沒有要表達說gm不會變
它是幫助分析出哪些電晶體的gm、ro貢獻增益
哪幾個寄生電容跟電阻形成極點、零點
隨便用個CS放大器去掃VGS對gm的變化(VGS當成輸入)
就可以知道不同VGS(Vt~VDD)，gm會差到幾倍!
幾分鐘就能驗證的事情你在這話唬爛
還是說你連這都不會模擬?
輸入變化2mv~3mv會差到40db 100倍?

OP gain會差到40db 要麻你輸出偏壓點變了
你知道偏壓點變了相當於Rout在變嗎?
或者你電晶體根本沒有操作在飽和區
連模擬電路的基本工都沒有
牽拖gm變化差到40db!再來講小訊號模型可以丟掉
自己觀念錯還敢嗆人讀死書

我看你在EETOP論壇 2014年了，都還在問大學專題程度的問題
或者直接伸手討答案、討code! 給你做再多年也是毫無長進
不要出去屁說自己工程師幹幾年!因為你根本連解決問題，發現問題的能力都沒有

補充內容 (2017-1-24 03:39 AM):
基本功

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