Jak większość ludzi, nauczyłem się w młodym wieku, że zmiana jest wpleciona w samą tkaninę życia. To oczywiście sprawia, że zmiany są zjawiskiem nieuniknionym. Jednakże, to właśnie ten ciągły stan zmian promuje kreatywność i sprzyja postępowi, który widzimy w naszym codziennym życiu.
Jak wspomniałem wcześniej, zmiana obejmuje wszystko wokół nas, a to dotyczy również dziedziny elektroniki. Co więcej, w zależności od okoliczności i istoty zmiany, może ona być dobra lub zła. Co więcej, w dziedzinie elektroniki zmiana jest często wymogiem ogólnej funkcjonalności urządzenia.
Jak jestem pewien, że zdajesz sobie sprawę, zmiana sama w sobie jest w istocie stanem przejściowym. Co więcej, jak większość rzeczy, które spotykamy w elektronice, istnieją co najmniej dwa stany istnienia. Na przykład, w przypadku przełącznika, jest on albo wyłączony albo włączony. Istnieją jednak dwie klasyfikacje stanów, które stanowią istotną część analizy i zrozumienia charakterystyki systemu, jak również jego ogólnej funkcjonalności. Te dwa stany to stan ustalony i stan nieustalony.
Jaka jest definicja stanu ustalonego?
Aby zdefiniować stan ustalony dla systemu, należy zauważyć, że cokolwiek wpływa na zachowanie systemu są stałe lub niezmienne w czasie Również, w kategoriach ciągłego czasu, oznacza to, że dla tych właściwości (p) systemu, częściowa pochodna w odniesieniu do czasu pozostaje zero.
Następujące równanie przedstawia ten związek: ∂p / ∂t = 0
Uwaga: W matematyce, gdy funkcja jest z kilku zmiennych, częściowa pochodna jest jej pochodną dla jednej z tych zmiennych, podczas gdy pozostałe pozostają stałe. Jest to jednak w bezpośrednim przeciwieństwie do pochodnej całkowitej, gdzie wszystkie zmienne mogą się zmieniać.
Ponadto, w dziedzinie elektroniki, stan ustalony jest stanem równowagi w sieci lub obwodzie, który występuje, gdy skutki stanów przejściowych nie są już realne. Ponadto, stan ustalony jest osiągnięty po początkowych, oscylacje lub turbulencje rozprasza. Co więcej, kiedy system doświadcza stanu ustalonego, system jest uważany za stabilny.
Ogółem, określenie stanu ustalonego jest krytyczne, ponieważ wiele specyfikacji projektów elektronicznych jest przedstawianych w kategoriach charakterystyki stanu ustalonego systemu. Ponadto, analiza stanu ustalonego jest nieocenionym elementem procesu projektowania.
Praca nad zrozumieniem stanu ustalonego systemu jest niezbędna dla projektanta.
Jaka jest definicja stanu nieustalonego?
Ogólnie, prawie każdy proces lub system ma zarówno stan ustalony jak i nieustalony. Ponadto, stan ustalony jest ustalany po określonym czasie w systemie. Jednakże, stan przejściowy jest zasadniczo czasem pomiędzy początkiem zdarzenia a stanem ustalonym.
W związku z tym, jeśli chodzi o definicję, stan przejściowy jest wtedy, gdy zmienna procesowa lub zmienne zmieniają się, ale zanim system osiągnie stan ustalony. Ponadto, czas przejściowy to czas potrzebny obwodowi na przejście z jednego stanu ustalonego do następnego.
Na przykład, jeśli aktywujesz przełącznik w obwodzie zawierającym cewkę lub kondensator, komponent wykorzysta powstałą zmianę w prądzie lub napięciu, powodując w ten sposób, że system potrzebuje znacznej ilości czasu na osiągnięcie nowego stanu ustalonego. Co więcej, można zdefiniować stan nieustalony stwierdzając, że jeśli wielkość jest w stanie spoczynku i następuje zmiana w czasie, zmieniając w ten sposób obecny stan, to wystąpił stan nieustalony.
Ważność analizy stabilności stanu ustalonego
Wkrótce wspomniałem o znaczeniu określania stanu ustalonego. Ponadto, mamy dalsze dowody na znaczenie określania stanu ustalonego, gdy badamy specyfikacje projektowe. Jak jestem pewien, że jesteście świadomi, projektanci przekazują specyfikacje projektowe w kategoriach tych charakterystyk. Co więcej, analiza charakterystyki stanu ustalonego systemu zapewnia ogólne zrozumienie tego, jak urządzenie będzie działać i funkcjonować.
Co więcej, istnieje kilka metod analizy stosowanych w celu określenia stanu ustalonego i przejściowego systemu lub procesu. Jedną z takich metod jest Sinusoidalna Analiza Stanu Ustalonego. Jest to metoda analizy stosowana do analizy obwodów prądu przemiennego przy użyciu identycznych technik rozwiązywania obwodów prądu stałego. Ponadto, zdolność systemu energetycznego lub maszyny elektrycznej do odzyskania swojego pierwotnego lub poprzedniego stanu nazywana jest stabilnością stanu ustalonego.
Stabilność systemu opisuje zdolność systemu do powrotu do stanu ustalonego, gdy jest on narażony na zakłócenia. Ogólnie rzecz biorąc, stabilność systemu elektroenergetycznego składa się z trzech kategorii: Stan nieustalony, stabilność dynamiczna i stan ustalony.
Badania stabilności w stanie ustalonym są zwykle ograniczone do stopniowych lub niewielkich zmian w stanie operacyjnym systemu. Jednak w tym przypadku koncentrujemy się głównie na ograniczeniu napięć na szynach do ich wartości minimalnych. Ponadto upewniamy się, że kąty fazowe pomiędzy dwoma szynami nie są zbyt duże i sprawdzamy, czy linie przesyłowe i urządzenia energetyczne nie są przeciążone.
Przejściowa i dynamiczna analiza stabilności
W zakresie analizy, przejściowa stabilność obejmuje ocenę systemu energetycznego po wystąpieniu znaczącego zakłócenia lub zaburzenia. Na przykład, (generatory) po znacznym zakłóceniu w alternatorze synchronicznym, kąt obciążenia zmienia się z powodu nagłego przyspieszenia wału wirnika. Dlatego głównym celem badania stabilności w stanach nieustalonych jest określenie, czy kąt obciążenia powraca do stałej wartości po skorygowaniu zakłócenia.
Stabilność dynamiczna lub stabilność małosygnałowa to analiza zdolności systemu elektroenergetycznego do zachowania stabilności w warunkach ciągłych małych zakłóceń. Ponadto, te niewielkie zakłócenia występują z powodu nieregularnych wahań w poziomach generacji i obciążenia. Co więcej, w przypadku połączonych systemów energetycznych, te arbitralne zmiany mogą prowadzić do katastrofalnych awarii.
Wreszcie, w przypadku systemów mechanicznych, jeśli przyłoży się okresową siłę, zwykle osiągnie ona stan ustalony po przejściu przez pewne przejściowe zachowanie. Co więcej, dzieje się tak głównie w systemach wibrujących, na przykład w wahadle zegara. Może to jednak wystąpić w każdym półstabilnym lub stabilnym układzie dynamicznym. Również ilość czasu spędzonego w stanie nieustalonym zależy od warunków początkowych systemu.
Metody obliczania stanu ustalonego
Ogółem, istnieją dwie metody, których można użyć do obliczenia stanu ustalonego. Po pierwsze, można użyć algorytmów czasowo-domenowych, a po drugie, można użyć algorytmów częstotliwościowo-domenowych lub metody równowagi harmonicznej. Co więcej, metoda częstotliwościowa jest lepszym wyborem dla aplikacji obwodów mikrofalowych wzbudzanych sygnałami sinusoidalnymi, takich jak wzmacniacze mocy i mieszacze.
Metoda czasowo-domenowa dzieli się na dwa poddziały, metody rozstrzelone (metody iteracyjne) i wrażliwości domeny czasowej (metody jednoetapowe).
Ponadto, wrażliwości domeny czasowej wymagają pochodnych do obliczenia stanu ustalonego. Jednakże, gdy te nie są łatwo dostępne, wtedy wykorzystuje się metody strzelania.
Skonfigurowanie projektu sprzętu elektronicznego może być wyzwaniem, jak wszyscy wiemy.
W podsumowaniu, określenie stanu ustalonego i przejściowego są istotnymi częściami procesu projektowania. Badanie tych dwóch stanów daje lepsze zrozumienie funkcjonalności obwodu i charakterystycznego zachowania operacyjnego. Ogólnie rzecz biorąc, analiza stanu ustalonego i przejściowego jest nieocenionym elementem procesu projektowania.
Zestaw narzędzi projektowych i analitycznych oferowanych przez Cadence może wyposażyć Cię w to, czego każdy projektant lub analizator potrzebuje do uzyskania funkcjonalności stanu ustalonego lub przejściowego w projektach. Praca nad zachowaniem obwodów powinna opierać się na mocnej podstawie, a Allegro PCB Designer jest bezsprzecznie mocnym wyborem do projektowania i produkcji.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym, że Cadence ma rozwiązanie dla Ciebie, porozmawiaj z nami i naszym zespołem ekspertów.
O autorze
Rozwiązania Cadence PCB to kompletne narzędzie projektowe typu front to back umożliwiające szybkie i wydajne tworzenie produktów. Cadence umożliwia użytkownikom dokładne skrócenie cykli projektowania do przekazania do produkcji dzięki nowoczesnym standardom przemysłowym IPC-2581.
Follow on Linkedin Visit Website More Content by Cadence PCB Solutions