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[問題求助] 關於大信號和小信號的差別

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1#
發表於 2007-8-26 19:01:39 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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 ^^"
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發表於 2016-12-4 20:24:04 | 只看該作者
這是小弟寫的看一看您應該會比較清楚+ ?# q$ F% s# ^; u! i" k8 |- s  w
DC versus AC
8 O% m' |9 o0 J4 {% Q=======================' u9 f/ b. b- G0 ^$ e) b
<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.
. o5 @: X. j6 b  j* xFor 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, 0 X3 h1 M  N3 ?5 X3 ^
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.
% e9 {/ ?1 c* b3 k; tThe 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.
) T4 M- U% f; f+ ]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, 7 h8 W; {) d3 a( _) x2 A0 R1 N/ d
The unknown/solutions of the circuit are also separated into DC part and AC part. Analyzing a circuit is treated in two independent meansA)DC analysis (B)AC analysis" \6 I) Q0 V1 Q
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. ' M+ W  g! D/ N- E
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.9 J9 h8 h: _1 O/ }' I) j# X
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.
9 s* L9 P( n- [1 S8 rDC 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.
# I% o; d# }7 z: s! ]- }4 H  d$ I% AThey 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.
6 P6 o5 H  w' O3 p8 z1 F4 y2 F

- f$ _+ a( `6 q
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發表於 2007-9-25 13:31:42 | 只看該作者
對了! 差點忘了!6 j* H- s* @9 |& u- x# H4 n
我說這位老兄, gimayon
5 O  G7 x$ g; n我不知道你是真懂還是假懂! 因為你不回答些有幫助的話!
" Y! d5 m8 |( o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!
, R" D5 D! g8 ^5 }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!" K" U1 l: X9 U) a6 r
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!
& M8 k( P% i8 |1 u! t不要丟了analog ic designer的臉!
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發表於 2007-9-25 23:25:05 | 只看該作者
我的認知
& _6 m$ j$ u' V( O2 t
7 z3 W" h) I1 [5 L' ]( c 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...
7 U6 |, R, r5 ?& y: [4 U' }; m4 Q8 o
實作上 這是太理想的理論
* V) F& A$ f( B/ T' q  ) h$ \" `  v- t  c8 }& _/ V
即使 維持在 saturate 工作  增益也不會是固定的...
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發表於 2007-8-28 01:38:52 | 只看該作者
畢業了就把小訊號仍了吧
* }! l" P6 u- C$ E, [0 p實作上  沒有無限小這種鬼東西!!
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發表於 2007-9-25 13:10:04 | 只看該作者
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!
  |6 y8 ?% l( O; |- x我想smith電子學就說的很清楚了!; M. s) G3 e* v: r# {8 n1 \$ O2 V
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!; B% y3 B0 U2 `# S& _" D
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!" J7 U% I. V; o' s( W+ }
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).
/ G6 B! j! d4 w' A# O5 A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.% q1 Q6 b5 r8 g2 X& V2 j
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.
) l. y" L( o3 K; c* p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!
" T; H) R+ x  j* A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!
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發表於 2007-9-25 22:41:09 | 只看該作者
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7 ]9 ]; F+ z- i2 O4 e
以模擬 OP AC GAIN 為例6 G' r( }" N  \1 [4 z/ _
兩端輸入各為 'VDD/2' 或 'VDD/2 + offset' 及'vdd/2'
) l+ P$ y$ N: O; e1 Z! a模擬出來的 gain 相差甚至大於 10-20dB  p) l1 F: e' n& E8 x

+ j9 C- z$ d3 w4 P8 \9 Nhigh-gain op 兩端輸入相差 2-3 m V 時 gain 甚至相差可達 40dB 以上3 E2 _- X2 d. e" Y1 W$ Q) m# ]

' ?4 G' i& r6 b! X以此為例 實作上有啥訊號 能真正符合 課本 介紹的 小訊號 ?
$ n) ?; Y/ |1 i1 Y8 F+ t% H
1 o* a/ z/ |: I, o' T1 f0 f或許 把小訊號仍掉 一說 有些偏激
0 |7 T8 e- R9 e- |
1 C5 h- P8 W; }. b  D- A& ~或許常說的 DC-gain 或 dc 工作點 比較接近 "小訊號" 定義吧??
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發表於 2007-8-30 22:20:52 | 只看該作者
抱著你所謂的 "課本" 作大頭夢吧!!6 U" g' U$ ], z9 B# m5 u
6 I+ c# D3 @" c* M1 R& @5 v
AC 訊號 跟 小訊號 都分不清& j5 p4 Z8 ^* c" Y, ~) r" g: b

3 d: G0 s8 x. r# }+ _1 B$ j真不知道你老闆怎麼會用你....

點評

講不過人開始噴口水漫罵  發表於 2017-1-22 07:02 AM
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發表於 2007-9-3 23:54:06 | 只看該作者
問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 7 E: D% W. q% ?/ u( t9 P
問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!!
2 {) K! s+ E  L問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!!
, {7 J; G1 U: P9 R問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!! 問你老師啦!!

評分

參與人數 1Chipcoin -3 收起 理由
sjhor -3 敷衍回覆!!

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2#
發表於 2007-8-27 17:55:57 | 只看該作者
講一下我的看法- x5 V! W8 U& W* N$ U( q9 ]9 f# X
小信號就是振幅比較小 大信號就是振幅比較大
/ Z! b3 c2 @! y3 o8 v6 C那對大信號而言 小信號model已經不適用了 & ]  p) ~8 A/ m) r; z6 s" X' v
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* m3 ]( q9 O0 y$ b4 k
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/ K7 N& f$ j' n# t2 K" X
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
9 j: P& O, Y0 P( K就要從大信號分析 8 r/ S/ Q/ V7 F. B
6 U# ?1 ]2 p; ~/ _5 f5 n
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& @3 r! U3 u$ }4 ~4 _
對小信號而言 他的等效model就是 dI=(2KV)*dV 成線性關係, E2 c& N6 I  N4 |/ \5 t7 R
對大信號而言 他的model就是dI=K(dV)^2 成平方關係

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sjhor + 3 Good answer!

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3#
發表於 2007-8-27 18:44:22 | 只看該作者
我的認知
  ~  q  `+ T& R( {6 R: J* n* k2 ?( ^3 M直流:大信號
" t; E2 E# r/ @  j8 F/ c) N交流:小信號
& f- D& I, E! K8 j" F- }! i不知道對不對,知道的人教一下吧~
4#
發表於 2007-8-28 00:56:47 | 只看該作者
妳指的大信號應該是直流偏壓吧,
% t  j+ H) _+ ~' H- d% u2 P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。
* s; r0 E1 R: g2 v1 ?2 @$ E0 O8 h) B4 P0 @1 c
直流+小信號就是大信號??這聽起來怎麼怪怪的
2 V9 W) J2 a' A' {4 F/ s, K. P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
6#
發表於 2007-8-28 02:00:34 | 只看該作者
原帖由 gimayon 於 2007-8-28 01:38 AM 發表 7 ?& l) W: Q8 G; h
畢業了就把小訊號仍了吧
5 |* P! R. K- `1 ?, Y8 L' m: G實作上  沒有無限小這種鬼東西!!

9 E7 B0 s* y7 H7 o. _4 \
" Q8 ~3 {$ B: H" L- [$ f5 H  p$ \5 p2 u
把小訊號扔了不就沒有類比電路的存在了嗎?
5 G# a3 I- L% W2 _: P  `# E2 w2 l絕大部分的類比設計不都是在處理小訊號的嗎?
7#
發表於 2007-8-29 22:07:04 | 只看該作者
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~( S$ U/ \, j, K3 K6 L6 S" w
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
7 ?9 J1 v- }5 E+ [舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
* T2 G& K% }" Y# g# Z舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~2 ^/ S$ L' t+ O5 k4 p- n
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~
8#
發表於 2007-8-30 15:32:05 | 只看該作者
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
; S% l# H* J  Y' b+ P, d要舉例 隨便舉都一大堆
4 ]. K0 S1 _$ X: u" ?( X: Z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
; P1 t1 T( R( A; c最常用的OP不都是用小訊號分析的嗎$ K# {. M/ x# G# s3 f4 C# Y
要算OP的開迴路增益 都是用小訊號算的吧6 T; r" G- l& V2 r! o
要算OP頻率響應極零點 也是用小訊號分析的吧( |* E8 W. A$ m: M: k  J4 c

1 G& D- E0 y$ `1 |" R1 dgimayon兄 您別鬧了好不好!
2 Z! c3 J: |# k* [; }gimayon兄 您別鬧了好不好!
( u8 @; n( l9 t8 M' sgimayon兄 您別鬧了好不好!3 `) U5 |2 c9 g- V: A+ o0 e
gimayon兄 您別鬧了好不好!
8 ^2 G6 b1 t- D8 R: G2 Rgimayon兄 您別鬧了好不好!
; g+ I# @+ d) V  L' `- @4 G' T8 z" p6 X5 q7 x; R! W
[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-8-30 03:40 PM 編輯 ]
9#
發表於 2007-8-30 16:23:08 | 只看該作者
原帖由 gimayon 於 2007-8-29 10:07 PM 發表
" J5 O7 m0 c( N9 p6 _( r舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~8 O) `% t9 }% Y# M8 [* c0 ?
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~, k4 U+ [" H% X2 _! o
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~; {4 T5 T. \) \0 @3 T
舉個符合課本 "小信號" 的實際例子好嗎?? 乖學生~~' Y. t. H# V4 P1 M2 i/ Y8 a
...
! x. C( N; q5 Z  ~$ x. I+ v
  }9 A  ^( |: ]; A3 s% k
請問妳真的是個類比電路設計者嗎?別鬧了∼
# v, G. G! Y0 m+ ^: T請問妳真的是個類比電路設計者嗎?別鬧了∼
0 N7 _. y1 P$ }& N9 R請問妳真的是個類比電路設計者嗎?別鬧了∼
4 {; y; e( {' B, z; v請問妳真的是個類比電路設計者嗎?別鬧了∼
/ b% r+ i( I& a) r! ~. J# C/ ?- S: t& M3 `
我雖然只是個新手,但我還不太想跟嫩包一般見識∼
6 b. I, g" b- O- D& H' s你提的問題我還真的蠻懶得回耶∼
10#
發表於 2007-8-30 18:45:49 | 只看該作者
答不出來就懶的回~~??0 @' n& q2 F' M- V7 t. O+ W
哈哈哈8 ?, i& `; G$ q7 F9 y
再學個一百年  也不過爾爾呀~~
/ {8 {8 S  {* x% M) g) v0 L; n3 v& m6 O$ N$ D9 y8 x
類比很講天份地 不是照課本作就能幹的好.....
11#
發表於 2007-8-30 22:11:15 | 只看該作者
原帖由 gimayon 於 2007-8-30 06:45 PM 發表
9 Q+ F1 g) o  @5 |答不出來就懶的回~~??
, R2 x" m1 }4 [9 E& [6 ~* {. t哈哈哈. n; n5 P. b/ V+ q; Z
再學個一百年  也不過爾爾呀~~
4 o! K$ e0 N" d
7 y1 w, N+ |3 W4 e3 S類比很講天份地 不是照課本作就能幹的好.....
  M& s1 {, I/ x1 ^: W( v0 c6 @
/ V& |" N$ E8 u4 O. x5 E
& A( r, a+ g9 J8 _6 p' j
妳連課本最基礎的常識都不懂了還要講天份∼
: _* O8 E* I8 m: E( ]: p
! L% Y2 }4 ?8 T& f再有天份的人也得學過才會設計∼
' U1 i0 F) E% p% `- [  _" N. ~( ^5 Y/ H4 Z
隨便舉幾個電路都能賭妳的嘴∼. p8 u& k9 ]% {: I! M' S1 V

$ i" l$ y% U8 p1 N* }OP、LDO、filter、senser、PLL、TIA、comparator...etc) p( ^' F% I9 `: G4 x8 b

3 L1 R5 H/ i: L* c7 H- K以上的電路哪一個妳不用跑小信號模擬的∼妳教教我  n' u2 g$ |! f# f& b4 V3 D2 u

" _8 d9 p, F& R" [( I8 _$ ~妳如果不寫些有意義的回答,我不會再回妳∼
13#
發表於 2007-9-2 05:50:42 | 只看該作者
請問 AC訊號 跟 小訊號 有什麼分別呀- w9 M. T  `/ E( |. b4 u
怎麼覺得都代表同一個意義
15#
發表於 2007-9-19 17:24:01 | 只看該作者
MOS有分linear與saturation region  R0 E9 C% L, i* ?, o
如果大的偏壓移動導致放大路徑的MOS進入linear region,# }, {( P, E( a' Z7 K* W- B
那麼就無法用saturation的公式去計算了
16#
發表於 2007-9-23 16:18:23 | 只看該作者
我目前的認知是
0 F5 ?5 a% u1 c( c1 J- O大信號就是給個偏壓點
5 @0 @, C4 K( ~1 j' O/ s, E& c小信號只是加在上面的信號啊+ ?' M( n+ i0 u; }% W7 o8 B6 r
對於放大器而言,為了取得最高的增益3 ]9 N: d& U: w$ {0 @& T8 d4 g7 x: t
bias ponit 算是蠻重要的
5 x' O) u8 B4 ^; u' D& l& m
17#
發表於 2007-9-23 19:00:11 | 只看該作者
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。
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