Ca majoritatea oamenilor, am învățat de la o vârstă fragedă că schimbarea este țesută în însăși țesătura vieții. Acest lucru, desigur, face ca schimbarea să fie un fenomen inevitabil. Cu toate acestea, această stare constantă de schimbare este cea care promovează creativitatea și favorizează progresele pe care le vedem în viața noastră de zi cu zi.
Cum am făcut aluzie mai devreme, schimbarea cuprinde tot ceea ce ne înconjoară, iar acest lucru include domeniul electronicii. Mai mult, în funcție de circumstanțe și de substanța schimbării, aceasta poate fi fie bună, fie rea. Mai mult, în domeniul electronicii, schimbarea este frecvent o cerință a funcționalității generale a unui dispozitiv.
De asemenea, după cum sunt sigur că știți, schimbarea în sine este, în esență, o stare de tranziție. Mai mult, ca majoritatea lucrurilor pe care le întâlnim în domeniul electronicii, există cel puțin două stări de existență. De exemplu, în cazul unui întrerupător, acesta este fie oprit, fie pornit. Cu toate acestea, există două clasificări ale stărilor care reprezintă o parte complexă a analizei și înțelegerii caracteristicilor sistemului, precum și a funcționalității generale. Aceste două stări sunt starea de echilibru și starea tranzitorie.
Ce este definiția unei stări de echilibru?
Pentru a defini o stare de echilibru pentru un sistem, veți observa că tot ceea ce afectează comportamentul sistemului este constant sau neschimbător în timp De asemenea, în termeni de timp continuu, acest lucru înseamnă că pentru acele proprietăți (p) ale sistemului, derivata parțială în raport cu timpul rămâne zero.
Ecuația următoare descrie această relație: ∂p / ∂t = 0
Nota: În matematică, atunci când o funcție este de mai multe variabile, o derivată parțială este derivata sa pentru una dintre aceste variabile, în timp ce celelalte rămân constante. Cu toate acestea, acest lucru este în contrast direct cu o derivată totală, în care toate variabilele pot varia.
De asemenea, în domeniul electronicii, starea de echilibru este condiția de echilibru într-o rețea sau într-un circuit care apare pe măsură ce efectele tranzitorii nu mai sunt viabile. Mai mult decât atât, o stare de echilibru se realizează după ce se disipează efectele inițiale, oscilațiile sau turbulențele. Mai mult, atunci când un sistem se confruntă cu o stare de echilibru, sistemul este considerat a fi stabil.
În general, determinarea stării de echilibru este critică, deoarece multe specificații de proiectare electronică sunt prezentate în termeni de caracteristici ale stării de echilibru ale unui sistem. Mai mult decât atât, analiza stării de echilibru este o componentă neprețuită în procesul de proiectare.
Lucrul prin înțelegerea stării de echilibru a unui sistem este imperativ pentru un proiectant.
Care este definiția unei stări tranzitorii?
În general, aproape fiecare proces sau sistem are atât o stare de echilibru, cât și o stare tranzitorie. De asemenea, o stare staționară se stabilește după un anumit timp în sistemul dumneavoastră. Cu toate acestea, o stare tranzitorie este, în esență, timpul dintre începutul evenimentului și starea stabilă.
Prin urmare, în ceea ce privește o definiție, o stare tranzitorie este atunci când o variabilă sau variabilele procesului se schimbă, dar înainte ca sistemul să ajungă la o stare stabilă. De asemenea, timpul tranzitoriu este timpul necesar pentru ca un circuit să treacă de la o stare stabilă la următoarea.
De exemplu, dacă activați un comutator în cadrul unui circuit care conține un inductor sau un condensator, componenta va utiliza modificarea rezultată a curentului sau a tensiunii, determinând astfel ca sistemul să aibă nevoie de un timp considerabil pentru a ajunge la o nouă stare stabilă. Mai mult decât atât, puteți defini un tranzitoriu afirmând că, dacă o mărime se află în repaus și are loc o schimbare în timp, schimbând astfel starea curentă, a avut loc un tranzitoriu.
Importanța analizei stabilității în regim staționar
Am menționat pe scurt importanța determinării stării de echilibru. De asemenea, avem o dovadă suplimentară a importanței determinării stării staționare atunci când examinăm specificațiile de proiectare. După cum sunt sigur că știți, proiectanții transmit specificațiile de proiectare în termeni de aceste caracteristici. Mai mult, analiza caracteristicilor de stare staționară ale unui sistem oferă o înțelegere generală a modului în care un dispozitiv se va comporta și va funcționa.
În plus, există mai multe metode de analiză utilizate pentru a determina starea staționară și starea tranzitorie a unui sistem sau proces. Una dintre aceste metode este analiza sinusoidală a stării de echilibru. Este o metodă de analiză în uz pentru a analiza circuitele de curent alternativ folosind tehnici identice pentru rezolvarea circuitelor de curent continuu. De asemenea, capacitatea unui sistem de alimentare sau a unei mașini electrice de a-și recăpăta starea inițială sau anterioară se numește stabilitate în regim staționar.
Stabilitatea unui sistem descrie capacitatea unui sistem de a reveni la starea sa stabilă atunci când este expus la perturbări. În general, stabilitatea sistemului energetic este alcătuită din trei categorii: Stare tranzitorie, Stabilitate dinamică și Stare stabilă.
De asemenea, studiile privind stabilitatea în stare stabilă sunt de obicei limitate la schimbări graduale sau mici în starea de funcționare a unui sistem. Cu toate acestea, în acest caz, vă concentrați în principal pe limitarea tensiunilor de bus mai aproape de valorile lor minime. În plus, ne asigurăm că unghiurile de fază dintre cele două autobuze nu sunt prea mari și verificăm supraîncărcarea liniilor de transmisie și a echipamentelor electrice.
Analiză de stabilitate tranzitorie și dinamică
În ceea ce privește analiza, Stabilitatea tranzitorie presupune evaluarea unui sistem energetic în urma unei întreruperi sau perturbări semnificative. De exemplu, (generatoare) în urma unei perturbații substanțiale la alternatorul sincron, unghiul de sarcină se modifică din cauza accelerării bruște a arborelui rotorului. Prin urmare, obiectivul principal al unui studiu de stabilitate tranzitorie este de a determina dacă unghiul de sarcină revine la o valoare constantă în urma corectării perturbației.
De asemenea, stabilitatea dinamică sau stabilitatea cu semnal mic reprezintă analiza capacității unui sistem energetic de a rămâne stabil în cazul unor perturbații mici și continue. Mai mult, aceste mici perturbații apar din cauza fluctuațiilor neregulate ale nivelurilor de generare și ale sarcinilor. Mai mult decât atât, în cazul sistemelor energetice interconectate, aceste variații arbitrare pot duce la defecțiuni catastrofale.
În cele din urmă, în cazul sistemelor mecanice, dacă aplicați o forță periodică, aceasta va ajunge, de obicei, la o stare stabilă după ce va trece prin anumite comportamente tranzitorii. Mai mult, acest lucru se întâmplă mai ales în cazul sistemelor vibrante, de exemplu, un pendul de ceas. Totuși, acest lucru se poate întâmpla în cadrul oricărui sistem dinamic semi-stabil sau stabil. De asemenea, perioada de timp petrecută în starea tranzitorie depinde de condițiile inițiale ale sistemului.
Metode de calcul al stării de echilibru
În general, există două metode pe care le puteți utiliza pentru a calcula starea de echilibru. În primul rând, puteți utiliza algoritmi în domeniul timpului și, în al doilea rând, puteți utiliza algoritmi în domeniul frecvenței sau metoda echilibrului armonic. Mai mult, metoda în domeniul frecvenței este cea mai bună alegere pentru aplicațiile de circuite cu microunde excitate cu semnale sinusoidale, cum ar fi amplificatoarele de putere și mixerele.
De asemenea, metoda în domeniul timpului este împărțită în două subdiviziuni, metode de tragere (metode iterative) și sensibilități în domeniul timpului (metode cu un singur pas).
În plus, sensibilitățile în domeniul timpului necesită derivate pentru a calcula starea de echilibru. Cu toate acestea, atunci când acestea nu sunt ușor accesibile, atunci se utilizează metodele de tragere.
Configurarea proiectului hardware electronic poate fi o provocare, după cum știm cu toții.
În concluzie, determinarea stării de echilibru și a stării tranzitorii sunt părți vitale ale procesului de proiectare. Studiul acestor două stări permite o mai bună înțelegere a funcționalității circuitului și a comportamentului operațional caracteristic. În general, analiza stării de echilibru și a stării tranzitorii este o componentă neprețuită a procesului de proiectare.
Suita de instrumente de proiectare și analiză oferită de Cadence, vă poate dota cu ceea ce orice proiectant sau analizator are nevoie pentru funcționalitatea stării de echilibru sau a stării tranzitorii în proiecte. Lucrul prin comportamentul circuitelor dvs. ar trebui să aibă o bază solidă de la care să pornească, iar Allegro PCB Designer este o alegere incontestabil de puternică pentru layout și producție.
Dacă doriți să aflați mai multe despre modul în care Cadence are soluția potrivită pentru dumneavoastră, discutați cu noi și cu echipa noastră de experți.
Despre autor
Soluțiile Cadence PCB sunt un instrument complet de proiectare front-to-back pentru a permite crearea rapidă și eficientă a produselor. Cadence permite utilizatorilor să scurteze cu acuratețe ciclurile de proiectare pentru a preda la fabricație prin intermediul standardului industrial modern, IPC-2581.
Urmăriți pe Linkedin Vizitați site-ul web Mai mult conținut de Cadence PCB Solutions