To bardzo ogólne pytanie. W elektrotechnice studenci zwykle uczą się reakcji skokowej na obwody LC (drugiego rzędu).

Zwykle dzieje się tak, gdy wprowadza się wiele parametrów, z których niektóre są

• czas wschodu
• godziny szczytu
• przekroczenie procentu
• czas ustalania

Ich definicję można znaleźć w różnych źródłach, takich jak wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Settling_time

i istnieją szczegółowe formuły dla wielu z tych wielkości https://ocw.mit.edu/courses/mechanical-engineering/2-004-dynamics-and-control-ii-spring-2008/lecture-notes/lecture_21.pdf

http://www.personal.psu.edu/faculty/j/x/jxl77/courses/ee380_fa09/ee380_slides3.pdf

Nie mam obszernego doświadczenia w projektowaniu obwodów, domyślam się, że tych parametrów można użyć jako ogólnej zasady do obliczenia funkcji przenoszenia systemu lub lokalizacji biegunów itp. Nie mam pojęcia, jak można je wykorzystać w rzeczywistości.

Czy pracujący inżynierowie elektrycy przy projektowaniu obwodów mogą komentować praktyczną przydatność tych parametrów? Czy te parametry znajdują się w algorytmie używanym w procesie projektowania?

Wielkie dzięki!

Krótka odpowiedź - od 20 lat nie zrobiłem tego ani razu.

Dłuższa odpowiedź:
zależy to od dziedziny, w której pracujesz.

Czy musisz się martwić o czasy narastania, czasy opadania itp. Tak. Nie dla każdego sygnału, w rzeczywistości zwykle obchodzi ich tylko niewielka część sygnałów. Wiedza, które mają znaczenie, jest ważną częścią pracy.

Ale dla tych, które mają znaczenie, formuły w książce są dość bezużyteczne, świetnie nadają się do przybliżenia pierwszego przejścia, ale jeśli przybliżone przybliżenie jest wystarczająco dobre, prawdopodobnie nie jest to sygnał, który jest zbyt ważny na początek. Każdy obwód w świecie rzeczywistym jest zdecydowanie zbyt skomplikowany, aby analizować go ręcznie, zamiast tego uruchamiasz symulację, a nie używasz formuły z książki, a symulator zna już formuły.
Więc formuły książek są dobre, ponieważ wtedy rozumiesz, co robi symulator za kulisami oraz założenia i ograniczenia w tym, co robi. Jest wiele do powiedzenia na temat docenienia tego, co robią twoje narzędzia w tle, jeśli nic innego nie pomaga zrozumieć, dlaczego psują się lub narzekają na rzeczy, kiedy to robią. Ale nie musisz pamiętać ani nawet być w stanie przepracować matematyki za kurtyną.

I ostatecznie, bez względu na to, co mówi ci symulator po jego zbudowaniu, sprawdzasz w prawdziwym świecie, ponieważ jak mówi przysłowie w teorii, praktyka jest taka sama. W praktyce nie są.

Te obliczenia są absolutnie wykorzystywane przez profesjonalne EE, dla niektórych codziennie. Jednak dla wielu zadanie to powierzono oprogramowaniu symulacyjnemu, np. LTSpice, które jest również używane na co dzień. Zasadniczo symulacja jest znacznie szybsza do ukończenia, więc jest o wiele bardziej produktywna niż ręczne wykonywanie obliczeń.

Na ogół używam formuł tylko po to, aby uzyskać ogólne pojęcie o tym, czego się spodziewać (powiedzmy, w rzędzie wielkości), a rzeczywistą liczbę pozostawiam symulatorom.

Najpierw odwołujesz się do tych podstawowych wzorów, a potem okazuje się, że świat rzeczywisty ma wiele nieliniowych charakterystyk, takich jak detektory fazowe XOR w drugiej odpowiedzi pętli PLL, gdy przekroczysz granicę faz lub że wszystkie filtry dolnoprzepustowe powodują interferencję między symbolami (ISI), chyba że filtr rezonuje w obrębie symbolu binarnego, wówczas zastosujesz filtry „Raised Cosine” dla zerowego jittera.

Najważniejszą lekcją do nauczenia jest zrozumienie problemów związanych ze stresem środowiskowym, wpływem EMI, SNR i WRITE GOOD Specyfikacje projektowe bez żadnych ograniczeń implementacyjnych. tzn. „nie dotyczy implementacji. Zrozum to lepiej, czytając dobre specyfikacje jak każdy komponent komercyjny i spraw, aby Twój projekt był dobrze określony, aby znać WSZYSTKIE wymagania dotyczące wejść i wyjść, takie jak Z, V, I, ti f oraz WSZYSTKIE TOLERANCJE mieć coś do zweryfikowania, przetestowania i mieć dobre kryteria akceptacji i margines błędu i przetestować do nieznajomości konsekwencji, najsłabszego ogniwa i wykrywania błędów, aspektów korekty twojego projektu.

Nie uczą, że to jest w szkole. Ale możesz uczyć się szybko, zwracając uwagę na szczegóły.

Następnie uczysz się, jak ustawić system na bardziej liniowy dzięki ograniczeniom lub ograniczonemu zasięgowi lub podwójnemu pasmowi lub lepszej pętli PID, aby zminimalizować lub zapobiec przekroczeniu, zmieniając tryby sprzężenia zwrotnego z trybu przyspieszania na prędkość na pozycję.

Niektóre kluczowe kluczowe umiejętności przydatne w elektronice analogowej / cyfrowej to przeprowadzanie analizy czułości, tolerancji najgorszych przypadków, projektowania eksperymentów (DoE), testowania marginesów (np. Zmiana błędu zasilania,% błędu zegara i wibracji jednocześnie) oraz planów testowania weryfikacji projektu lub DVT / PVT.

Użyłem dziesiątek różnych narzędzi do symulacji, od wysokiej klasy do bezpłatnych narzędzi, takich jak VSpice, Mag-designer, projektanci filtrów, analizatory Bode, analizatory sieci, analizatory modalne i ... 96-kanałowe analizatory logiczne. Czasami wszystko działa, gdy włożysz wszystkie sondy ... Ale ostatnio na pokaz N mówię, że lubię wszystkie tuziny narzędzi Java Physics, w tym analizatory obwodów z tym prymitywnym przykładem PLL typu II.

W przypadku liniowego systemu drugiego rzędu preferuję własne przetestowane testy;

• $Ts_{2\%} = \frac{Q * T_o}{2}$$f_o=\frac{1}{T_o}$$= Q=$

• Przekroczenie odpowiedzi kroku = 200% dla wysokiego Q i 70% dla krytycznie tłumionego.
  • $f_o$
• Po weryfikacji testu na podstawie analizatorów widma i DSO uczysz się, jak rozwijać swoje równania dla różnych zależności impedancji i siły
• np. dla danej wysokości zrzutu i wysokości stopu (w większości materiałów)

  • $g= \frac{drop. height}{stop. height}$
    • weryfikowane przy pomocy akcelerometrów, a następnie tłumionej oscylacji
    • ważna jest również prędkość vs udar wg, aby stworzyć odwrotną krzywą mocy nazywaną Granicą Kruchości dla różnych przedziałów czasowych impulsów mechanicznych.

Anegdotyczne doświadczenie

Kiedy zaczynałem w 1975 r., Zwykle wykonywałem wszystkie obliczenia na karcie Nomograf impedancji, chyba że potrzebowałem 1% dokładności. Ten wykres działa dobrze dla wielu filtrów szeregowych lub bocznikowych. Następnie poznasz przydatny zakres wartości L i C dla przydatnych zakresów impedancji. np. Dostarcz filtry tętnienia do filtrów danych / sygnałów. Ale w przypadku poważnych filtrów RF będą pasmem pasmowym rzędu 5. ze złożonymi specyfikacjami wykorzystującymi wspólne cechy, takie jak Bessel, Cauer, Gaussian itp.

Dzięki stosunkom reaktancji / impedancji otrzymuję Q, a od częstotliwości rezonansowej uzyskuję szerokość pasma, co daje mi czas odpowiedzi pierwszego rzędu.

Lub z wartości RC otrzymuję częstotliwość narożną.

Lub w przypadku filtra strojonego z L i F, mogę wybrać Q i C w rezonansowym lub antyrezonansowym (180 lub 0 stopni)

Można znaleźć tę i podobne wykresy, wyszukując w Internecie „RLC NOMOGRAPH”

Ta odpowiedź nie miała na celu nauczyć Cię, jak korzystać z kilkudziesięciu aplikacji, raczej zakłada, że ​​dobrze rozumiesz Q, ESR, ESL, linię paskową Zo i wszystkie odmiany aplikacji RLC i po prostu chcesz uzyskać szybką szybkość Sliderule vs. odpowiedź kalkulatora ”.

W 1975 r. Zastosowaliśmy reguły suwakowe do pierwiastków kwadratowych i pomnożenia i mieliśmy pytanie egzaminacyjne, aby statystycznie zdefiniować jego dokładność dla każdej skali; log, x, podział itp.

• Z perspektywy czasu zależy to od twoich pasji, szczęścia, możliwości i umiejętności. to, co zwykle pamiętasz, to to, że kiedyś wiedziałeś, jak udowodnić Prawo Gaussa. lub metody Runga Cutta lub równania wartości własnych lub całki nieliniowe. To są wszystkie Narzędzia, których wielu może już nigdy nie używać, dopóki nie pojawi się problem, który ich potrzebuje, wtedy możesz znaleźć łatwiejszy sposób, ale rozumiesz, że ktoś już to zrobił i uczysz się od nich, jak rozwiązywać nowe sposoby.

• Uniwersytet to nie tylko narzędzia do rozwiązywania problemów i równania, których nigdy nie możesz użyć, ale wiedza, jak rozumieć to, co widzisz i słyszysz przez podstawy, takie jak zachowanie izolatorów dzięki spektrum Fouriera nieliniowego zachowania lub jak prawo Ohma stosuje się do życia w tak wiele absurdalnych, ale introspekcyjnych sposobów.

• Univ polega na nauczeniu się, jak uczyć się nowych technologii i znajdowaniu rozwiązań, które mogą wydawać się niemożliwe, ale z przeszłości wiesz, że istnieje rozwiązanie i musisz odkryć, jak to zrobić dzięki współpracy.

FWIW jakieś 40 lat później ożeniłem się z teściową syna (który jest również profesorem T EE prof) mojego profesora z Winnipeg U of M w Controls Systems 401, który nauczył mnie, jak analizować wykresy wycieków, przerost , łączna analiza zintegrowanych kwadratów błędów i umiejscowienie pierwiastka. Teraz, gdy widzę profesjonalnych kierowców ciężarówek, porównuję te obliczenia w mojej głowie, jeśli nudzi mi się jazda na autostradzie, i porównuję ze zwolnionymi kierowcami samochodów konsumpcyjnych i wyobrażam sobie, jak algorytmy robotów zautomatyzowanych samochodów pracują dziś z pętlami PID i rekompensatą za analizę unikania ryzyka i przeregulowanie z powodu nadmiernego wzmocnienia wynikającego z algorytmów programowych na wideo o wysokiej prędkości i innych takich odrętwiających tematów ...

Inżynierowie projektują rzeczy, ponieważ istnieje klient, który czegoś chce lub potrzebuje. Parametry czasu, o które pytasz, i inni wpływają na to, jak zadowolony będzie klient. Powiedziałbym, że inżynierowie obliczają te parametry z funkcji przenoszenia, ponieważ wiedzą, jak są postrzegani przez klienta.

Jednym z przykładów, jaki mogę podać, są wzmacniacze wideo w czasach CRT. Zazwyczaj mają one informacje zwrotne, więc wszystkie wymienione parametry będą obecne. Teraz wyobraź sobie scenę, w której następuje ostre przejście od czerni do bieli. W przypadku dużego przekroczenia i długiego czasu osiadania klient zobaczy szereg ciemnych i jasnych linii. Zwykle jest to niekorzystne dla widza. Jednak niektóre przekroczenia są pożądane przez klienta, ponieważ sprawiają, że krawędzie wyglądają ostrzej. Inżynier szuka przepisanego przekroczenia, aby zadowolić klienta.

Parametry, o które pytasz, pochodzą z funkcji przesyłania. Funkcja przenoszenia pochodzi z elementów wybranych przez inżyniera i sposobu ich połączenia. Inżynier projektujący taki wzmacniacz miałby konfigurację obwodu opartą na przeszłych doświadczeniach lub innych przykładach podobnych produktów. Zazwyczaj w procesie projektowania można wykonać bardzo proste modele i szybką analizę ręki, aby dostać się do czegoś, co jest obiecujące. Następnie przeprowadzona zostanie bardziej szczegółowa analiza przy użyciu bardziej szczegółowych modeli. Funkcja przenoszenia szczegółowego modelu da parametry, o które pytasz. Jeśli spełniają one potrzeby klienta, oznacza to, że gotowe.

Chociaż szczegółowe szczegółowe formuły nie są przydatne, znajomość typów relacji między różnymi parametrami jest z pewnością przydatna. Jeśli w jakiś sposób zwiększysz czas narastania obwodu, co może się wydarzyć w przypadku przekroczenia procentowego i czasu ustalania? Im więcej czasu spędza się z takimi obwodami, studenci / inżynierowie będą mieli coraz lepszy pomysł, czego się spodziewać.

Ale ciężko jest zaprojektować obwody bez wyczucia, jak każdy parametr wpływa na pozostałe. Nowi projektanci często przeprowadzają znacznie więcej kombinacji symulacji, aby zbliżyć się do realnego rozwiązania, ponieważ nie wiedzą, w jaki sposób dostosować parametry.

Analiza obwodu (nawet z wieloma nieznanymi zmiennymi) jest zwykle łatwiejsza niż projektowanie obwodu pustego arkusza. Samo spojrzenie na obwody na stronie i przeczytanie o tym, jak działają, nie zapewni początkującym uczniom znajomości, której potrzebują, aby zinternalizować relacje między parametrami; muszą pracować z obwodami. Korzystanie ze szczegółowych formuł jest sposobem dla uczniów na pracę na obwodach i skupienie się na związku między kilkoma określonymi parametrami na raz.

Kolejna uwaga: jako inżynier powinieneś być w stanie tworzyć własne narzędzia.

Możesz użyć narzędzi przygotowanych dla Ciebie przez innych, jeśli są one odpowiednie do pracy, ale w końcu spotkasz się z sytuacją, gdy tak nie jest, i wtedy potrzebujesz głębokiego zrozumienia tego, co robisz i dlaczego. Nie ma powodu się wstydzić, kiedy wypadniesz z codziennej rutyny i na początku poczujesz, że nic nie wiesz o swojej pracy - ponieważ zupełnie zapomniałeś o swoich wykładach i tych głupich transformacjach Laplace'a i Z.

Ale musisz być w stanie nadrobić zaległości. W pośpiechu. Ponieważ ludzie dręczą cię, dlaczego jeszcze nie skończyłeś. I dlatego musisz się tego nauczyć raz i na zawsze. Ponieważ wtedy ty wiesz, że będziesz go smażył. Jeszcze raz.

Osobiście w ogóle nie użyłem tych parametrów, ale może tak być, ponieważ nie pracuję z „systemami sterowania”. Te terminy i równania zapoznałem się z klasami układów sterowania, ale to był ostatni raz, kiedy o nich słyszałem.

Więc, aby odpowiedzieć na twoje pytanie, powiedziałbym, że zależy to w dużej mierze od dziedziny, nad którą pracujesz. Ktoś, kto używa automatycznego sterowania z aplikacjami czujników, najprawdopodobniej użyje tych terminów do celów stabilności. Ponadto, jeśli projektujesz sterowniki PI, PD i PID, musisz znać te warunki w znacznie bardziej szczegółowych szczegółach.

„Wszystkie modele są błędne. Niektóre modele są przydatne” - G Box.

Wszystko, co robimy, związane jest z „modelowaniem rzeczywistości”.
Wspominasz z jednej strony o funkcji przenoszenia systemu i lokalizacji biegunów, az drugiej strony formułach, które wymagają wprowadzenia znanych parametrów, aby uzyskać użyteczne wyniki.
W rzeczywistości ŻADNY koniec nie jest rzeczywistością - parametry rozproszone mają tendencję do zbrylania się w celu obliczenia, nieliniowości mają tendencję do aproksymacji jako funkcje liniowe, aspekty, które są „znane” prawdopodobnie nieważne (i które często, ale nie zawsze) są aproksymowane lub zignorowany lub zastąpiony przez stałą. Cała kolekcja jest „zestawem narzędzi”, który ma być używany w połączeniu z naszym mózgiem i doświadczeniem oraz innymi nowymi potężnymi narzędziami, takimi jak symulacje, które próbują (i często udają) bliższe przybliżenie nierzeczywistości rzeczywistości.

Chodzi mi o to, aby napisać coś, co może wydawać się oczywistym i chaotycznym zbiorem myśli (i może być :-)), aby zauważyć, że wraz ze wzrostem doświadczenia używasz wszystkiego, co jest dostępne w różnym zakresie, ponieważ okaże się to przydatne i tym bardziej „wiesz”, że mniej używasz niektórych części, ALE zawsze są one przydatne jako narzędzia czekające na moment, w którym doświadczenie lub złe wyniki powiedzą ci, że to, czego zwykle używasz, nie będzie wystarczająco dobre.

Jest to po części bzdurny sposób [tm] zwracania się do twojego tytułu „Beached Whale” - nie pozwól, aby to wszystko cię przytłoczyło. Ucz się, rozwijaj, raduj się z przewrotności rzeczywistości oraz z faktu, że niektóre narzędzia działają wystarczająco dobrze przez większość czasu, ale że niektóre rzadziej spotykane dziwactwa stworzenia zawsze czekają, aby Twój dzień był interesujący.

Korzystaj ze wszystkich narzędzi, gdy / w razie potrzeby.
Cieszyć się!

Zależy od twojej konkretnej pracy, twojego zakresu i tego, jak daleko jesteś gotów podjąć wysiłek w zakresie rozwiązywania problemów (twoja pasja, zacytowanie pana Tony'ego Stewarta :-) Jednym z aspektów mojego wsparcia technicznego jest rozwiązywanie problemów z komunikacją przez magistralę komunikacyjną / transmisję danych. Mógłbym po prostu sprawdzić okablowanie w stosunku do dokumentacji podręcznika / dostawcy i wzruszyć ramionami, jeśli to nie działa. Albo mogę dołączyć oscyloskop i spróbować zrozumieć, na co patrzę. Jeśli takie jest twoje podejście, bardzo przydatne jest zrozumienie działania „elementów skupionych” i efektów długości fali na linii transmisyjnej. Taka wiedza (z odrobiną eksperymentu / kalibracji) pozwala mi zgadnąć, ile usterki / przeregulowania, które widzę w zakresie, wynika z ograniczonej przepustowości moich sond, ile faktycznie jest na linii, aby w jakim stopniu to

Cóż, uważam, że wszystkie odpowiedzi nade mną powinny już otworzyć twój umysł, ale nie mogę się oprzeć odpowiedzi, ponieważ jestem również absolwentem elektrotechniki

Nie wiem o innych, ale ponieważ moja praca koncentruje się na produkcji zamiast na badaniach, za każdym razem, gdy otrzymujemy te parametry powodujące problemy (takie jak niestabilny system w obwodzie analogowym lub zły filtr), zastępujemy go po wykonaniu próby - błąd lub badanie z innej dokumentacji zamiast obliczania systemu transferu. Może dlatego, że jedyne, co się liczy, to ostateczne wyniki i wydaje się, że nikt nie przejmuje się systemem transferu.

Powtarzam się ponownie, tak się stało i nie wiem o tym drugim, bez obrazy.

Te parametry są używane w polach wysokiego napięcia. do projektowania generatorów impulsowych napięć - do 20 MV. Napięcia impulsowe służą do testowania wytrzymałości izolatorów. Również w celu symulacji Błyskawic i zbadania wpływu Błyskawicy na różne systemy.
Generatory impulsów niskiego napięcia służą również do generowania sygnałów cyfrowych.