A legtöbb emberhez hasonlóan én is korán megtanultam, hogy a változás az élet szövetébe van szőve. Ez persze elkerülhetetlen jelenséggé teszi a változást. Ez az állandó változás azonban elősegíti a kreativitást, és elősegíti a mindennapi életünkben tapasztalható fejlődést.
Mint korábban utaltam rá, a változás mindent magába foglal körülöttünk, és ez az elektronika területét is magában foglalja. Ráadásul a változás körülményeitől és lényegétől függően lehet jó vagy rossz. Sőt, az elektronika területén a változás gyakran az eszköz általános funkcionalitásának követelménye.
Amint azt bizonyára Ön is tudja, a változás maga lényegében egy átmeneti állapot. Továbbá, mint a legtöbb dolog, amivel az elektronikában találkozunk, itt is legalább két állapot létezik. Például egy kapcsoló esetében vagy ki van kapcsolva, vagy be van kapcsolva. Az állapotoknak azonban két olyan osztályozása van, amelyek a rendszerjellemzők, valamint az általános funkcionalitás elemzésének és megértésének bonyolult részét képezik. Ez a két állapot az állandósult állapot és a tranziens állapot.
Mi az állandósult állapot definíciója?
Az állandósult állapot meghatározásához egy rendszer esetében azt kell megfigyelnünk, hogy bármi is befolyásolja a rendszer viselkedését, az időben állandó vagy változatlan Továbbá, a folytonos idő szempontjából ez azt jelenti, hogy a rendszer azon tulajdonságai (p) esetében a részleges derivált az idő tekintetében nulla marad.
A következő egyenlet ezt az összefüggést ábrázolja: ∂p / ∂t = 0
Megjegyzés: A matematikában, ha egy függvény több változóból áll, a parciális derivált az egyik változóra vonatkozó deriváltja, míg a többi állandó marad. Ez azonban szöges ellentétben áll a teljes deriváltal, ahol az összes változó változhat.
Az elektronikán belül az állandósult állapot szintén az egyensúlyi állapot egy hálózatban vagy áramkörben, amely akkor következik be, amikor a tranziensek hatása már nem életképes. Továbbá, az állandósult állapot a kezdeti, rezgések vagy turbulenciák eloszlása után érhető el. Továbbá, amikor egy rendszer állandósult állapotot tapasztal, a rendszer stabilnak tekinthető.
Az állandósult állapot meghatározása összességében kritikus fontosságú, mivel számos elektronikus tervezési specifikáció a rendszer állandósult állapotra vonatkozó jellemzői alapján kerül bemutatásra. Továbbá az állandósult állapotelemzés felbecsülhetetlen értékű eleme a tervezési folyamatnak.
A rendszer állandósult állapotának megértése elengedhetetlen a tervező számára.
Mi a tranziens állapot definíciója?
Általában szinte minden folyamatnak vagy rendszernek van állandósult és tranziens állapota is. Az állandósult állapot is egy meghatározott idő után jön létre a rendszerben. Az átmeneti állapot azonban lényegében az esemény kezdete és az állandósult állapot közötti idő.
Ezért a definíció szerint átmeneti állapot az, amikor egy vagy több folyamatváltozó változik, de mielőtt a rendszer elérné az állandósult állapotot. Továbbá a tranziens idő az az idő, amely alatt egy áramkör átvált az egyik állandósult állapotból a másikba.
Ha például egy induktort vagy kondenzátort tartalmazó áramkörön belül aktivál egy kapcsolót, akkor az alkatrész kihasználja a keletkező áram- vagy feszültségváltozást, így a rendszernek jelentős időbe telik, amíg eléri az új állandósult állapotot. Ezen túlmenően a tranziens állapotot úgy is definiálhatjuk, hogy ha egy mennyiség nyugalmi állapotban van, és egy időbeli változás következik be, ezáltal megváltozik az aktuális állapot, akkor tranziens állapot következett be.
A stacionárius állapot stabilitáselemzésének fontossága
Röviden említettem a stacionárius állapot meghatározásának fontosságát. Az állandósult állapot meghatározásának fontosságára további bizonyítékot kapunk akkor is, amikor a tervezési előírásokat vizsgáljuk. Biztos vagyok benne, hogy Ön is tudja, hogy a tervezők a tervezési specifikációkat e jellemzők tekintetében közvetítik. Továbbá, egy rendszer állandósult állapot jellemzőinek elemzése átfogó képet ad arról, hogy egy eszköz hogyan fog teljesíteni és működni.
Még többféle elemzési módszer van használatban egy rendszer vagy folyamat állandósult és tranziens állapotának meghatározására. Az egyik ilyen módszer a szinuszos állandósult állapotelemzés. Ez egy olyan elemzési módszer, amelyet váltakozó áramú áramkörök elemzésére használnak az egyenáramú áramkörök megoldására szolgáló azonos technikák alkalmazásával. Emellett egy energiarendszer vagy elektromos gép azon képességét, hogy visszanyerje eredeti vagy korábbi állapotát, állandósult állapotú stabilitásnak nevezik.
A rendszer stabilitása azt a képességet írja le, hogy egy rendszer képes visszatérni az állandósult állapotába, ha zavarnak van kitéve. Általánosságban elmondható, hogy az energiarendszer stabilitása három kategóriából áll: Tranziens állapot, dinamikus stabilitás és állandósult állapot.
Az állandósult állapot stabilitásának vizsgálata általában a rendszer működési állapotának fokozatos vagy kis mértékű változásaira korlátozódik. Ennek során azonban elsősorban arra koncentrálnak, hogy a buszfeszültségeket a minimális értékükhöz közelebb korlátozzák. Továbbá biztosítjuk, hogy a két busz közötti fázisszögek ne legyenek túl nagyok, és ellenőrizzük az átviteli vezetékek és a villamos berendezések túlterhelését.
Tranziens és dinamikus stabilitáselemzés
Az elemzés szempontjából a tranziens stabilitás az energiarendszer értékelését jelenti egy jelentős zavart vagy zavart követően. Például (generátorok) a szinkron generátorban bekövetkező jelentős zavar után a rotortengely hirtelen gyorsulása miatt megváltozik a terhelési szög. Ezért a tranziens stabilitás vizsgálatának fő célja annak meghatározása, hogy a terhelés szöge visszatér-e állandó értékre a zavar kijavítását követően.
A dinamikus stabilitás vagy kisjelű stabilitás szintén annak elemzése, hogy a villamosenergia-rendszer képes-e stabil maradni folyamatos kis zavarok alatt. Továbbá ezek a kisebb zavarok a termelési szintek és a terhelések kiszámíthatatlan ingadozásai miatt következnek be. Sőt, az összekapcsolt energiarendszerek esetében ezek az önkényes ingadozások katasztrofális meghibásodáshoz vezethetnek.
Végül a mechanikai rendszerek esetében, ha egy periodikus erőt alkalmazunk, az általában egy átmeneti viselkedésen való átmenés után eléri az állandósult állapotot. Ez ráadásul többnyire rezgő rendszereknél fordul elő, például egy óra ingánál. Ez azonban bármilyen félig stabil vagy stabil dinamikus rendszerben előfordulhat. Emellett a tranziens állapotban töltött idő mennyisége a rendszer kezdeti feltételeitől is függ.
Állandó állapot számítási módszerek
Az állandósult állapot kiszámítására két módszer áll rendelkezésre. Először is használhat időtartománybeli algoritmusokat, másodszor pedig frekvenciatartománybeli algoritmusokat vagy a harmonikus egyensúlyi módszert. Továbbá a frekvenciatartománybeli módszer a jobb választás a szinuszos jelekkel gerjesztett mikrohullámú áramköri alkalmazásokhoz, például a teljesítményerősítőkhöz és a keverőkhöz.
Az időtartománybeli módszer szintén két alosztályra oszlik, a lövési módszerekre (iteratív módszerek) és az időtartománybeli érzékenységekre (egylépéses módszerek).
Az időtartománybeli érzékenységek továbbá deriváltakat igényelnek az állandósult állapot kiszámításához. Ha azonban ezek nem könnyen hozzáférhetők, akkor a lövési módszereket használja.
Az elektronikus hardvertervezés konfigurálása kihívást jelenthet, mint tudjuk.
Összefoglalva, az Állandó állapot és a Tranziens állapot meghatározása létfontosságú része a tervezési folyamatnak. E két állapot tanulmányozása az áramkör funkcionalitásának és a jellemző működési viselkedésnek a jobb megértését eredményezi. Összességében a Steady state és a Tranziens állapot elemzése a tervezési folyamat felbecsülhetetlen értékű eleme.
A Cadence által kínált tervezési és elemzési eszközkészlet, felszerelheti Önt azzal, amire bármely tervezőnek vagy elemzőnek szüksége van a tervekben a Steady state vagy a tranziens állapot funkcionalitáshoz. Az áramkörök viselkedésének feldolgozásához erős alapra kell támaszkodni, és az Allegro PCB Designer kétségtelenül erős választás az elrendezéshez és a gyártáshoz.
Ha többet szeretne megtudni arról, hogy a Cadence milyen megoldást kínál az Ön számára, beszéljen velünk és szakértői csapatunkkal.
A szerzőről
A Cadence PCB megoldások egy teljes körű, elejétől a végéig tartó tervezési eszköz, amely lehetővé teszi a gyors és hatékony termékkészítést. A Cadence lehetővé teszi a felhasználók számára a tervezési ciklusok pontos lerövidítését a gyártásnak való átadásig a modern, IPC-2581 ipari szabvány segítségével.
Follow on Linkedin Visit Website More Content by Cadence PCB Solutions