¿Qué es una pequeña señal? ¿Y qué es el circuito equivalente de pequeña señal?

'Señal pequeña' es donde las variaciones en el voltaje y la corriente son tan pequeñas que no exploramos las partes no lineales de la curva V / I del dispositivo.

En cualquier punto de polarización dado, nos olvidamos de cualquier curvatura y tomamos la ganancia, gm, impedancia de salida o lo que sea que nos dé la tangente a la curva en el punto de operación, por lo que son constantes.

Por el contrario, en la operación de 'señal grande', la ganancia depende de la magnitud de la señal, por lo que no podemos usar herramientas lineales.

Esto es algo que también me confundió durante mucho tiempo. El enfoque más matemático me ayudó mucho.

Para resolver un circuito, lo que básicamente haces es tomar todas las ecuaciones de cada componente, lanzarlas en un sistema grande y resolverlo. Esto es bastante fácil si todas las ecuaciones son lineales , es decir, en la forma \ $ y = ax + b \ $.

Si bien esto es cierto para resistencias, condensadores, inductores y para todos los componentes lineales (duh), esto no es cierto, por ejemplo, para un diodo simple.

Un modelo que se usa a menudo para el diodo no tiene corriente si está polarizado inversamente, no hay voltaje si está polarizado positivamente. Esta función es no lineal si la observan juntas, pero en realidad es lineal si solo toma un área pequeña (una vecindad) alrededor del punto de sesgo. Después de todo, la función de transferencia se compone de dos líneas :)

Con un diodo, intenta adivinar la zona en la que se trabajará, se calcula el punto de operación, si logra hacer eso, hay un teorema claro que garantiza que una y solo una solución siempre existan, por lo que sabe que adivinado derecho.

Con cualquier otro componente no lineal, usted hace lo mismo, adivina dónde funcionará, agregue el modelo lineal, resuelva el circuito, verifique que sus suposiciones fueran correctas, ganancias.

¿Cuáles son esos modelos lineales entonces? ¿De qué se trata todo esto?

En el lenguaje matemático, lo que sucede es que se calcula la expansión de Taylor de primer orden de las ecuaciones, alrededor del punto de sesgo. A continuación, sustituye las ecuaciones reales con su aproximación lineal y utiliza las herramientas estándar para resolver el circuito.

Por supuesto que estás introduciendo errores. El punto de sesgo es solo un sesgo, las señales cambian ... Pero si no cambian mucho, las llamamos señales pequeñas y usamos la aproximación de primer orden.

No dibujaré un modelo de un jfet porque es algo que en mi experiencia es dado por el maestro, o al menos encontrado. El modelo lineal de un FET no es algo que espero poder extraer, sino un instrumento que utilizo para resolver circuitos.

Ignorando cualquier inductancia del cable e ignorando las fuentes de ruido térmico, aquí hay un modelo JFET de pequeña señal

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}