분석을 위해 트랜지스터의 큰 신호 모델을 사용하는 방법은 무엇입니까?

이봐! 트랜지스터 공급 업체로서, 나는 분석을 위해 트랜지스터의 대형 신호 모델을 사용하는 방법을 이해하는 것이 얼마나 중요한지 직접 보았습니다. 이 블로그 게시물에서는이 프로세스의 INS 외부를 안내하겠습니다. 트랜지스터 응용 프로그램을 최대한 활용할 수 있습니다.

큰 신호 모델이란 무엇입니까?

분석을 시작하기 전에 먼저 큰 신호 모델이 무엇인지 이해합시다. 간단히 말해서, 큰 신호 모델은 큰 신호가 적용될 때 장치의 비선형 동작을 고려하는 트랜지스터의 수학적 표현입니다. 바이어스 포인트 주위의 선형 동작을 가정하는 소규모 모델과 달리, 대형 신호 모델은 전압 및 전류의 상당한 변화를 처리 할 수 ​​있습니다.

많은 실제 응용 분야에서 트랜지스터에 큰 입력 신호가 적용되기 때문에 이것은 중요합니다. 예를 들어, 전력 증폭기에서 입력 신호는 크게 다를 수 있으며 트랜지스터는 이러한 변경 사항을 효율적으로 처리해야합니다. 큰 서명 모델은 이러한 조건에서 트랜지스터가 어떻게 행동 할 것인지 예측하는 데 도움이됩니다.

분석에 큰 신호 모델을 사용하는 이유는 무엇입니까?

분석을 위해 큰 신호 모델을 사용하는 것이 유리한 이유는 몇 가지가 있습니다. 첫째, 다양한 작동 조건 하에서 트랜지스터 회로의 성능을 정확하게 예측할 수 있습니다. 여기에는 전력 소비, 출력 전력 및 왜곡과 같은 것들이 포함됩니다. 이러한 매개 변수를 이해함으로써 특정 요구 사항을 충족하는 회로를 설계 할 수 있습니다.

둘째, 대규모 신호 모델은 회로 설계에서 잠재적 문제를 식별하는 데 도움이됩니다. 예를 들어, 트랜지스터가 최대 등급에 가깝게 작동하는 경우, 대형 신호 모델은 성능과 신뢰성에 미치는 영향을 보여줄 수 있습니다. 이 조기 탐지는 비용이 많이 드는 재 설계를 피함으로써 장기적으로 시간과 비용을 절약 할 수 있습니다.

분석을 위해 큰 신호 모델을 사용하는 단계

이제 우리는 큰 신호 모델이 무엇인지, 왜 중요한지 알았으므로 분석을 위해 사용하는 단계를 살펴 보겠습니다.

1 단계 : 올바른 모델을 선택하십시오

첫 번째 단계는 트랜지스터에 적합한 대형 신호 모델을 선택하는 것입니다. Ebers-Moll 모델 및 Gummel-Poon 모델과 같은 몇 가지 모델이 있습니다. 모델의 선택은 트랜지스터 유형 (예 : 양극성 접합 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터) 및 분석에 필요한 정확도 수준에 따라 다릅니다.

일반적으로 트랜지스터 데이터 시트에서 권장되는 대형 신호 모델을 찾을 수 있습니다. 트랜지스터에 대한 자세한 내용은이를 확인하십시오트랜지스터페이지.

2 단계 : 작동 조건을 정의합니다

모델이 있으면 트랜지스터의 작동 조건을 정의해야합니다. 여기에는 입력 신호 특성 (예 : 진폭, 주파수), 전원 공급 장치 전압 및 하중 임피던스가 포함됩니다. 이 매개 변수는 회로에서 트랜지스터의 동작을 결정합니다.

예를 들어, 전력 증폭기를 분석하는 경우 입력 신호 전력 및 출력 부하 저항을 알아야합니다. 이 값은 앰프의 전력 게인, 효율 및 왜곡에 영향을 미칩니다.

3 단계 : 회로 시뮬레이션을 설정합니다

작동 조건을 정의한 후 Spice와 같은 회로 시뮬레이터를 사용하여 회로 시뮬레이션을 설정해야합니다. 시뮬레이터에서 트랜지스터의 큰 신호 모델을 삽입하고 회로의 다른 구성 요소에 연결해야합니다.

시간 단계 및 시뮬레이션 지속 시간과 같은 적절한 시뮬레이션 매개 변수를 설정하십시오. 이 설정은 시뮬레이션의 정확성과 속도를 결정합니다.

4 단계 : 시뮬레이션을 실행하고 결과를 분석하십시오

시뮬레이션이 설정되면 실행하고 결과를 분석 할 수 있습니다. 시뮬레이터는 전압 및 전류 파형, 전력 소실 및 게인과 같은 다양한 출력을 제공합니다.

출력 전력, 효율성 및 왜곡과 같은 주요 성능 표시기를 찾으십시오. 이 값을 설계 요구 사항과 비교하여 회로가 기대치를 충족하는지 확인하십시오. 그렇지 않은 경우 회로 매개 변수 또는 트랜지스터 모델을 조정해야 할 수도 있습니다.

실제 예 : 공통 이미 터 앰프 분석

실질적인 예를 들어, 대형 신호 모델을 분석하기 위해 사용하는 방법을 설명해 봅시다. 양극성 접합 트랜지스터에 대한 EBERS-Moll 대형 신호 모델을 사용하여 공통 이미 터 앰프를 분석합니다.

회로 설계

Common-Emitter 증폭기는 전압 증폭을위한 인기있는 구성입니다. 트랜지스터, 전원 공급 장치, 입력 및 출력 커플 링 커패시터 및 바이어싱 저항으로 구성됩니다.

우리는 다음과 같은 운영 조건을 가정합니다.

• 입력 신호 : 진폭이 1V이고 주파수가 1 kHz 인 정현파 신호.
• 전원 공급 장치 전압 : 12 V.
• 하중 저항 : 1 kΩ.

시뮬레이션 설정

향신료 시뮬레이터를 사용하여 회로를 설정합니다. 먼저 트랜지스터의 EBERS-MOLL 모델을 시뮬레이터에 삽입합니다. 그런 다음 회로 다이어그램에 따라 다른 구성 요소를 연결합니다.

1 μs의 시간 단계로 시뮬레이션 시간을 10ms로 설정합니다. 이를 통해 입력 및 출력 신호의 전체 파형을 캡처 할 수 있습니다.

결과 분석

시뮬레이션을 실행 한 후 결과를 분석 할 수 있습니다. 출력 전압 파형, 전력 게인 및 왜곡을 살펴 보겠습니다.

출력 전압 파형은 입력 신호의 증폭 된 버전을 표시해야합니다. 출력 전력을 입력 전력으로 나누어 전력 게인을 계산할 수 있습니다. 왜곡은 출력 신호의 고조파 함량을 분석하여 측정 할 수 있습니다.

결과가 설계 요구 사항을 충족하지 않으면 바이어스 저항 또는 부하 저항을 조정하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.

결론

분석을 위해 트랜지스터의 대형 신호 모델을 사용하는 것은 트랜지스터 회로를 사용하는 사람에게 필수적인 기술입니다. 이를 통해 다양한 작동 조건 하에서 회로의 성능을 정확하게 예측하고 설계 프로세스 초기에 잠재적 인 문제를 식별 할 수 있습니다.

트랜지스터 공급 업체로서 저는 모든 트랜지스터 요구 사항을 도와 드리겠습니다. 응용 프로그램에 적합한 트랜지스터를 찾고 있거나 회로 분석에 대한 도움이 필요하든 언제든지 저에게 연락하십시오. 우리는 귀하의 요구 사항에 대한 자세한 토론을 할 수 있으며 귀하에게 가장 적합한 솔루션을 찾을 수 있습니다.

참조

• Millman, J., & Halkias, CC (1972). 통합 전자 장치 : 아날로그 및 디지털 회로 및 시스템. 맥그로 힐.
• Sedra, AS, & Smith, KC (2015). 미세 전자 회로. 옥스포드 대학 출판부.