småsignalmodeller

Småsignalmodeller är förenklade linjära modeller som beskriver beteendet hos icke-linjära elektroniska enheter i små avvikelser från deras arbetspunkt (Q-punkt). Genom att linearisera enheten kring DC-biasen erhålls ett tidsinvariant system som kan analyseras med vanlig kretsteknik för växelström. Denna metod används för AC-analys av förstärkare, filter och olika kopplingar där signalnivåerna är små jämfört med biasvärdena.

De vanligaste småsignalmodellerna används för transistorer, särskilt bipolära transistorer (BJT) och fälteffekttransistorer (MOSFET). Modellerna består av parametrar som beror på arbetspunkten och som möjliggör linjär behandling av växelströmsignaler.

BJT: Hybrid-pi-modellen är den mest använda. Den innehåller en resistans r_pi mellan bas och emitter, en kontrollerad strömkälla g_m*v_pi från kollektor till emitter och ofta en ro-resistans r_o som beskriver Early-effekt. Dessa element gör det möjligt att beräkna ingångsimpedans, förstärkning och utgångsimpedans i olika konfigurationer.

MOSFET: Småsignalmodellen för MOSFET innehåller en kontrollerad strömkälla g_m*v_gs mellan drain och source, i serie med ro (om ro beaktas), samt ingångs- och utgångskapaciteter som C_gs och C_gd. Ibland används även en transconductans g_mb och en ro vid högre frekvenser.

Användningar och begränsningar: Småsignalmodeller är användbara för att analysera AC-svar, impedanser och förstärkning i linjära regioner kring biaspunkten, samt för att förutsäga frekvensrespons och påverkan av komponenters toleranser. De är inte giltiga för stora signaler eller stark nonlinearitet, där full nonlinearitet måste användas eller där tids- eller frekvensdomäns simuleringar krävs.