Zoals de meeste mensen heb ik op jonge leeftijd geleerd dat verandering verweven zit in het weefsel van het leven. Dit maakt verandering natuurlijk tot een onvermijdelijk verschijnsel. Het is echter deze voortdurende staat van verandering die de creativiteit bevordert en de vooruitgang stimuleert die we in ons dagelijks leven zien.
Zoals ik al eerder aangaf, heeft verandering betrekking op alles om ons heen, ook op het gebied van de elektronica. Afhankelijk van de omstandigheden en de inhoud van de verandering, kan deze zowel goed als slecht zijn. Bovendien is verandering op het gebied van de elektronica vaak een vereiste voor de algehele functionaliteit van een apparaat.
Ook is verandering zelf, zoals u ongetwijfeld weet, in wezen een toestand van overgang. Verder zijn er, zoals bij de meeste dingen die we in de elektronica tegenkomen, ten minste twee toestanden van bestaan. Bijvoorbeeld, een schakelaar is of uit of aan. Er zijn echter twee classificaties van toestanden die een ingewikkeld onderdeel vormen van de analyse en het begrip van systeemkenmerken en de algemene functionaliteit. Deze twee toestanden zijn de stationaire toestand en de transiënte toestand.
Wat is de definitie van een stationaire toestand?
Om een stationaire toestand voor een systeem te definiëren, moet u vaststellen dat alles wat het gedrag van het systeem beïnvloedt, constant of onveranderlijk in de tijd is.
De volgende vergelijking geeft dit verband weer: ∂p / ∂t = 0
Noot: In de wiskunde is een partiële afgeleide, wanneer een functie van meerdere variabelen is, de afgeleide voor één van die variabelen, terwijl de andere variabelen constant blijven. Dit staat echter in direct contrast met een totale afgeleide, waarbij alle variabelen mogen variëren.
Ook binnen de elektronica is een stationaire toestand de toestand van evenwicht in een netwerk of circuit dat optreedt als de effecten van de transiënten niet langer levensvatbaar zijn. Voorts wordt een stationaire toestand bereikt nadat de begin-, oscillatie- of turbulentieverschijnselen zijn verdwenen. Bovendien, wanneer een systeem een steady state doormaakt, wordt het systeem als stabiel beschouwd.
Over het geheel genomen is het bepalen van de steady state van cruciaal belang, aangezien veel elektronische ontwerpspecificaties worden gepresenteerd in termen van de steady state karakteristieken van een systeem. Bovendien is steady-state analyse een onschatbare component in het ontwerpproces.
Het doorgronden van de steady-state van een systeem is voor een ontwerper van het grootste belang.
Wat is de definitie van een overgangstoestand?
In het algemeen heeft bijna elk proces of systeem zowel een stationaire toestand als een overgangstoestand. Ook een steady state ontstaat na een bepaalde tijd in uw systeem. Een transiënte toestand is echter in wezen de tijd tussen het begin van de gebeurtenis en de steady state.
Daarom, in termen van een definitie, is een transiënte toestand wanneer een procesvariabele of -variabelen verandert, maar voordat het systeem een steady state bereikt. Ook is de transiënte tijd de tijd die een circuit nodig heeft om van de ene steady state in de volgende over te gaan.
Als je bijvoorbeeld een schakelaar activeert binnen een circuit dat een spoel of condensator bevat, zal de component de resulterende verandering in stroom of spanning benutten, waardoor het systeem een aanzienlijke hoeveelheid tijd nodig heeft om een nieuwe steady state te bereiken. Bovendien kun je een transiënt definiëren door te stellen dat als een grootheid in rust is en er een verandering in de tijd plaatsvindt, waardoor de huidige toestand verandert, er een transiënt is opgetreden.
Het belang van steady state-stabiliteitsanalyse
Ik noemde al kort het belang van het bepalen van de steady state. We hebben nog meer bewijs voor het belang van steady state-bepaling wanneer we ontwerpspecificaties bestuderen. Zoals u ongetwijfeld weet, geven ontwerpers ontwerpspecificaties door in termen van deze kenmerken. Bovendien verschaft de analyse van de steady-state karakteristieken van een systeem een algemeen inzicht in de wijze waarop een apparaat zal presteren en functioneren.
Er zijn bovendien verschillende analysemethoden in gebruik om de steady-state en de transiënte toestand van een systeem of proces te bepalen. Een van die methoden is de sinusoïdale analyse van de stationaire toestand. Het is een analysemethode die wordt gebruikt om wisselstroomkringen te analyseren met gebruikmaking van identieke technieken voor het oplossen van gelijkstroomkringen. Ook het vermogen van een stroomsysteem of een elektrische machine om zijn oorspronkelijke of vorige toestand te hervinden wordt stabiliteit van de stabiele toestand genoemd.
De stabiliteit van een systeem beschrijft het vermogen van een systeem om naar zijn stabiele toestand terug te keren wanneer het aan storingen wordt blootgesteld. In het algemeen bestaat de stabiliteit van een energiesysteem uit drie categorieën: Transient State, Dynamic Stability, en Steady State.
Ook Steady State Stability studies beperken zich meestal tot geleidelijke of kleine veranderingen in de operationele toestand van een systeem. Daarbij concentreert men zich echter vooral op de beperking van de busspanningen tot dichter bij hun minimumwaarden. Verder zorgen we ervoor dat de fasehoeken tussen de twee bussen niet te groot zijn en controleren we op overbelasting van de transmissielijnen en de vermogensapparatuur.
Transient en Dynamic Stability Analysis
In termen van analyse houdt Transient Stability de beoordeling in van een vermogenssysteem na een significante verstoring of onderbreking. Bijvoorbeeld (generatoren) na een aanzienlijke verstoring in de synchrone dynamo verandert de belastingshoek door de plotselinge versnelling van de rotoras. Daarom is het hoofddoel van een studie naar de transiënte stabiliteit te bepalen of de belastingshoek terugkeert naar een constante waarde na het opheffen van de verstoring.
Dynamische stabiliteit of stabiliteit van kleine signalen is ook de analyse van het vermogen van een elektriciteitssysteem om stabiel te blijven onder voortdurende kleine verstoringen. Bovendien treden deze kleine storingen op als gevolg van grillige fluctuaties in opwekkingsniveaus en belastingen. Bij onderling gekoppelde elektriciteitssystemen kunnen deze willekeurige variaties bovendien leiden tot catastrofale uitval.
Ten slotte zal bij mechanische systemen, als je een periodieke kracht uitoefent, deze meestal een stabiele toestand bereiken na enig transiënt gedrag te hebben doorgemaakt. Bovendien gebeurt dit meestal in trillende systemen, bijvoorbeeld een klokslinger. Dit kan echter in elk semi-stabiel of stabiel dynamisch systeem voorkomen. Ook hangt de tijd die in de transiënte toestand wordt doorgebracht af van de begintoestand van het systeem.
Berekeningsmethoden voor de stationaire toestand
In het algemeen zijn er twee methoden die je kunt gebruiken om de stationaire toestand te berekenen. Ten eerste kun je tijd-domein algoritmen gebruiken en ten tweede kun je frequentie-domein algoritmen gebruiken of de harmonisch evenwicht methode. Bovendien is de frequentie-domein methode de betere keuze voor microgolf circuit toepassingen die worden aangeslagen met sinusvormige signalen, zoals eindversterkers en mixers.
Ook de Tijd-domein methode is onderverdeeld in twee onderverdelingen, schietmethoden (iteratieve methoden) en tijd-domein gevoeligheden (één-staps methoden).
Meer, tijd-domein gevoeligheden vereisen afgeleiden om de bestendige toestand te berekenen. Wanneer die echter niet gemakkelijk toegankelijk zijn, dan gebruik je de shooting methods.
Het configureren van je elektronische hardware-ontwerp kan een uitdaging zijn, zoals we allemaal weten.
In conclusie, het bepalen van de Steady state en Transient state zijn vitale onderdelen van het ontwerpproces. De bestudering van deze twee toestanden levert een beter begrip op van de circuitfunctionaliteit en het karakteristieke operationele gedrag. Over het geheel genomen is de analyse van de Steady state en de Transient state een component van onschatbare waarde in het ontwerpproces.
De suite van ontwerp- en analysetools die Cadence biedt, kan u uitrusten met wat elke ontwerper of analyzer nodig heeft voor steady state of transient state functionaliteit in ontwerpen. Het doorwerken van het gedrag van uw circuits moet een sterke basis hebben om op te steunen, en Allegro PCB Designer is een onbetwistbaar sterke keuze voor layout en productie.
Als u meer wilt weten over hoe Cadence de oplossing voor u heeft, praat dan met ons en ons team van experts.
Over de auteur
Cadence PCB solutions is een complete ontwerptool van voor tot achter, waarmee snel en efficiënt producten kunnen worden gemaakt. Cadence stelt gebruikers in staat nauwkeurig te verkorten ontwerp cycli af te geven aan de productie door middel van moderne, IPC-2581 industrie standard.
Volg op Linkedin Bezoek Website Meer inhoud door Cadence PCB Solutions