Questa è una domanda molto generica. Nell'ingegneria elettrotecnica degli studenti universitari, agli studenti viene generalmente insegnato come rispondere ai circuiti LC (secondo ordine).

Questo di solito avviene quando vengono introdotti molti parametri, alcuni dei quali lo sono

• ora di alzarsi
• ora di punta
• superamento percentuale
• tempo di assestamento

La definizione di questi potrebbe essere trovata in varie fonti, come wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Settling_time

e esistono formule dettagliate per molte di queste quantità 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

Non ho un vasto background di progettazione di circuiti, immagino che questi parametri possano essere usati come regola empirica per calcolare la funzione di trasferimento del sistema, o la posizione dei poli, ecc. Non ho idea di come possano essere utilizzati nella realtà.

Gli ingegneri elettrotecnici che lavorano nella progettazione dei circuiti possono commentare l'utilità pratica di questi parametri? O questi parametri sono stati trovati da alcuni algoritmi utilizzati nel processo di progettazione?

Grazie molto!

Risposta breve - In 20 anni non l'ho fatto una volta.

Risposta più lunga:
dipende molto dal campo in cui stai lavorando.

Devi preoccuparti di tempi di salita, tempi di caduta ecc ... Sì. Non per tutti i segnali, infatti di solito ti preoccupi solo di loro per una piccola frazione di segnali. Sapere quali sono importanti è una parte importante del lavoro.

Ma per quelli che contano le formule nel libro sono abbastanza inutili, sono ottime per un'approssimazione di primo passaggio ma se un'approssimazione approssimativa è abbastanza buona probabilmente non è un segnale troppo critico per cominciare. Qualsiasi circuito del mondo reale è troppo complesso per essere analizzato in dettaglio a mano, invece si esegue una simulazione anziché utilizzare la formula nel libro e il simulatore conosce già le formule.
Quindi le formule dei libri sono buone perché capisci cosa sta facendo il simulatore dietro le quinte e le ipotesi e le limitazioni in ciò che sta facendo. C'è molto da dire per avere un apprezzamento di ciò che i tuoi strumenti stanno facendo in background, se non altro aiuta a capire perché si rompono o si lamentano delle cose quando lo fanno. Ma non è necessario ricordare o nemmeno essere in grado di elaborare la matematica che sta succedendo dietro il sipario.

E alla fine, indipendentemente da ciò che il simulatore ti dice dopo averlo costruito, controlli nel mondo reale perché, come dice il proverbio, la teoria e la pratica sono le stesse. In pratica non lo sono.

Questi calcoli sono assolutamente utilizzati dagli EE professionali, per alcuni su base giornaliera. Tuttavia, per molti questo lavoro è stato affidato a software di simulazione, come LTSpice, che viene anche utilizzato su base giornaliera. Generalmente la simulazione è molto più veloce da completare, quindi è molto più produttiva rispetto ai calcoli manuali.

In genere uso le formule solo per farmi un'idea generale di cosa aspettarmi (diciamo, entro un ordine di grandezza), e lasciare il numero effettivo che si sgretola ai simulatori.

All'inizio fai riferimento a queste formule di base e poi scopri che il mondo reale ha molte caratteristiche non lineari come i rilevatori di fase XOR in una seconda risposta del loop PLL quando superi il limite di fase o che tutti i filtri passa-basso causano l'interferenza tra simboli (ISI) a meno che il filtro non risuoni all'interno del simbolo binario, quindi si applicano i filtri "Coseno rialzato" per il jitter zero.

La lezione più importante da imparare è comprendere i problemi di qualsiasi stress ambientale, influenza delle specifiche di progettazione EMI, SNR e WRITE GOOD senza alcuna limitazione di implementazione. vale a dire "specifica non di implementazione. Comprendilo meglio, leggendo buone specifiche come qualsiasi componente commerciale e rendi il tuo progetto ben specificato per conoscere TUTTI i requisiti per input e output come Z, V, I, di te f TUTTE LE TOLLERANZE, quindi tu avere qualcosa da convalidare, testare e avere buoni criteri di accettazione e margine di errore e testare l'incapacità di conoscere le conseguenze, il collegamento più debole e il rilevamento degli errori, aspetti di correzione del progetto.

Non insegnano che questo è a scuola. Ma puoi imparare rapidamente dall'attenzione ai dettagli.

Quindi imparerai come rendere il sistema più lineare mediante vincoli o intervallo limitato o doppia larghezza di banda o un migliore loop PID per ridurre al minimo o prevenire il superamento cambiando le modalità di feedback dalla modalità di accelerazione alla velocità alla posizione.

Alcune abilità chiave fondamentali utili nell'elettronica analogica / digitale sono l'esecuzione di un'analisi di sensibilità, tolleranze di casi peggiori, progettazione di esperimenti (DoE), test di margine (ad es. Modifica dell'errore di fornitura,% di errore dell'orologio e vibrazione contemporaneamente) e piani di test di verifica del processo / progettazione o DVT / PVT.

Ho usato decine di strumenti diversi per la simulazione da strumenti di fascia alta a strumenti gratuiti come VSpice, Mag-designer, progettisti di filtri, analizzatori di codice, analizzatori di rete, analizzatori modali e ... Analizzatori di logica a 96 canali. A volte tutto funziona quando si inseriscono tutte le sonde .... Ma ultimamente per lo spettacolo N dire che mi piacciono tutte le dozzine di strumenti di Physics Java, inclusi gli analizzatori di circuiti con questo primitivo esempio PLL di tipo II.

Per un sistema lineare del 2 ° ordine, preferisco i miei benchmark testati;

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

• Superamento della risposta al gradino = 200% per Q elevata e 70% per smorzamento critico.
  • allora impari che gli elastomeri anti-shock (ad es. montaggi del Signore) hanno una Q = 5 a $f_o$
• Apprendi dopo la verifica del test con analizzatori di spettro e DSO per sviluppare le tue equazioni per diverse relazioni di impedenza e forza
• ad es. per una determinata altezza di caduta e altezza di arresto (nella maggior parte dei materiali)

  • $g= \frac{drop. height}{stop. height}$
    • verificato con accelerometri, seguito da oscillazione smorzata
    • anche importante è la velocità contro lo shock in g per creare una curva di potenza inversa chiamata Fragility Boundary per diversi intervalli di tempo di impulsi meccanici.

Esperienza aneddotica

Quando ho iniziato nel 1975, di solito eseguivo tutti i miei calcoli sul grafico Nomed di impedenza a meno che non avessi bisogno di una precisione dell'1%. Questo grafico funziona bene con filtri di serie o shunt di molti tipi. Quindi apprendi l'intervallo utile di valori L e C per intervalli di impedenza utili. es. fornire filtri di ripple ai filtri di dati / segnali. Ma per i filtri RF seri saranno> passa banda passa-banda del 5 ° ordine con specifiche complesse che utilizzano caratteristiche comuni come Bessel, Cauer, Gaussian ecc.

Con i rapporti di reattanza / impedenza ottengo Q e dalla frequenza di risonanza ottengo larghezza di banda che mi dà il tempo di risposta del 1 ° ordine.

O dal valore RC ottengo la frequenza d'angolo.

Oppure per il filtro Tuned con L e F, posso scegliere Q e C in risonante o anti risonante (180 o 0 gradi)

Puoi trovare questo e altri grafici simili cercando sul web "RLC NOMOGRAPH"

Questa risposta non intendeva insegnarti come usare le sue dozzine di applicazioni, piuttosto presuppone che tu abbia una solida conoscenza di Q, ESR, ESL, Zo stripline e tutte le varianti di applicazioni di RLC e desideri solo ottenere una "Velocità sliderule vs risposta calcolatrice ".

Abbiamo usato le Slide Slide per le radici quadrate e moltiplicandole nel 1975 e avevamo una domanda d'esame per definire statisticamente la sua precisione su ogni scala; log, x, divisione, ecc.

• In retrospettiva, dipende dalle tue passioni, fortuna, opportunità e abilità. quello che ricordi di solito è che una volta hai saputo provare la Legge di Gauss. o metodi di Runga Cutta o equazioni di autovalori o integrali non lineari. Questi sono tutti strumenti che molti potrebbero non usare mai più, fino a quando non avrai un problema che ne ha bisogno, quindi potresti trovare un modo più semplice, ma capisci che qualcuno lo ha già fatto prima e impari da loro come risolvere in modi nuovi.

• L'università non riguarda solo gli strumenti di risoluzione dei problemi e le equazioni che potresti non usare mai, ma sapere come capire ciò che vedi e ascolta dai fondamenti come il comportamento degli isolanti dal suo Spettro di Fourier di comportamento non lineare o come la Legge di Ohm si applica alla Vita in così tanti modi assurdi ma introspettivi.

• Univ significa imparare a insegnare a te stesso le nuove tecnologie e trovare soluzioni che possono sembrare impossibili, ma dal passato sai che potrebbe esistere una soluzione e devi scoprire come farla funzionare in collaborazione.

FWIW circa 40 anni dopo, ho sposato la suocera del figlio (che è anche una U di T EE prof) del mio Prof presso Winnipeg U di M in Controls Systems 401, che mi ha insegnato come analizzare i diagrammi di Bode, superare , analisi cumulativa integrata cumulativa degli errori e Rous Locus. Ora, quando vedo camionisti professionisti, confronto questo calcolo nella mia testa se sono annoiato di guidare in autostrada e confrontare con i conducenti di auto di consumo allentati e immaginare come funzionano oggi gli algoritmi robotizzati di auto automatiche con i circuiti PID e la compensazione per l'analisi del rischio e il superamento da eccessivi guadagni dovuti a algoritmi software su video ad alta velocità e altri argomenti così insensibili ...

Gli ingegneri progettano le cose perché c'è un cliente che vuole o ha bisogno di qualcosa. I parametri temporali di cui stai chiedendo e altri incidono sulla soddisfazione del cliente. Direi che gli ingegneri calcolano questi parametri dalla funzione di trasferimento perché sanno come vengono percepiti dal cliente.

Un esempio che posso fare sono gli amplificatori video ai tempi dei CRT. Questi di solito hanno un feedback, quindi i parametri che hai citato saranno tutti presenti. Ora immagina una scena in cui c'è una netta transizione dal nero al bianco. Se si verifica un grande superamento per un lungo periodo di assestamento, il cliente vedrà una serie di linee scure e chiare. Questo è in genere discutibile per lo spettatore. Ma un certo superamento è effettivamente desiderabile per il cliente perché rende i bordi più nitidi. L'ingegnere è alla ricerca di un superamento prescritto per soddisfare il cliente.

Quindi i parametri che stai chiedendo provengono dalla funzione di trasferimento. La funzione di trasferimento viene dai componenti selezionati dall'ingegnere e da come li mette insieme. Un ingegnere che progetta un amplificatore come questo verrebbe con una configurazione di circuito basata sull'esperienza passata o altri esempi per prodotti simili. In genere durante il processo di progettazione è possibile eseguire modelli molto semplici e un'analisi rapida delle mani per ottenere qualcosa che ha promesso. Quindi verrà effettuata un'analisi più dettagliata utilizzando modelli più dettagliati. La funzione di trasferimento del modello dettagliato fornirà i parametri richiesti. Se soddisfano le esigenze del cliente, il gioco è fatto.

Sebbene le formule dettagliate specifiche non siano utili, è sicuramente utile conoscere i tipi di relazioni tra parametri diversi. Se in qualche modo aumenti il ​​tempo di salita di un circuito, cosa è probabile che accada al superamento percentuale e al tempo di assestamento? Man mano che si trascorre più tempo con tali circuiti, gli studenti / ingegneri avranno un'idea sempre migliore di cosa aspettarsi.

Ma è difficile progettare circuiti senza avere già un'idea di come ciascun parametro influenzi gli altri. I nuovi progettisti spesso eseguono molte più combinazioni di simulazioni per avvicinarsi a una soluzione praticabile perché non sanno in che modo modificare i parametri.

L'analisi dei circuiti (anche con più variabili sconosciute) è in genere più semplice della progettazione di circuiti a foglio bianco. Basta guardare i circuiti su una pagina e leggere su come funzionano non farà iniziare agli studenti la familiarità di cui hanno bisogno per interiorizzare le relazioni tra i parametri; devono lavorare con i circuiti. L'uso di formule dettagliate è un modo per gli studenti di lavorare sui circuiti e concentrarsi sulla relazione tra una coppia di parametri specifici alla volta.

Un altro riflettore: come ingegnere, dovresti essere in grado di creare i tuoi strumenti.

Puoi usare gli strumenti preparati da altri se sono a posto per il lavoro, ma alla fine ti imbatterai nella situazione quando non lo sono, e quindi hai bisogno di una profonda comprensione di ciò che fai e perché. Non c'è motivo di vergognarsi quando cadi dalla routine quotidiana e inizialmente senti di non sapere nulla del tuo lavoro, perché ti sei completamente dimenticato delle tue lezioni e di quelle stupide trasformazioni di Laplace e Z.

Ma devi essere in grado di recuperare il ritardo. Di fretta. Perché le persone ti tormentano perché non hai ancora finito. Ed è per questo che devi imparare queste cose una volta ... per tutte. Perché allora sai che lo tirerai fuori. Ancora.

Personalmente, non ho usato affatto quei parametri ma potrebbe essere perché non sto lavorando con "sistemi di controllo". Sono stato introdotto a quei termini ed equazioni nelle classi dei sistemi di controllo, ma è stata l'ultima volta che ne ho sentito parlare.

Quindi, per rispondere alla tua domanda, direi che dipende molto dal campo su cui stai lavorando. Qualcuno che utilizza il controllo automatico con le applicazioni dei sensori molto probabilmente utilizzerà questi termini a fini di stabilità. Inoltre, se stai progettando controller PI, PD e PID, dovrai conoscere questi termini in molti più dettagli.

"Tutti i modelli sono sbagliati. Alcuni modelli sono utili" - G Box.

Tutto ciò che facciamo è legato alla "realtà modellistica".
Da un lato menzioni la funzione di trasferimento del sistema e la posizione dei poli e, dall'altro, le formule che richiedono l'inserimento di parametri noti per produrre risultati utili.
In realtà NESSUNA fine è la realtà - i parametri distribuiti tendono a essere raggruppati per il calcolo, le non linearità tendono ad approssimarsi come funzioni lineari, aspetti che sono "noti" sono probabilmente non importanti (e che spesso ma non sempre lo sono) vengono approssimati o ignorato o sostituito da una costante. L'intera collezione è un "kit di strumenti" che deve essere usato insieme al nostro cervello e alla nostra esperienza e ad altri strumenti potenti più recenti come le simulazioni che tentano (e spesso riescono) di avvicinarsi più da vicino alle irrealtà della realtà.

Il mio punto nello scrivere quella che può sembrare una raccolta di pensieri ovvia e sconclusionata (e può essere :-)) è notare che man mano che l'esperienza cresce, usi tutto ciò che è disponibile a diversi livelli in quanto risulta utile e tanto più "conosci" meno utilizzi alcune parti MA sono sempre utili come strumenti che attendono i momenti in cui l'esperienza o i cattivi risultati ti dicono che ciò che di solito usi non sarà abbastanza buono.

Questo è in parte un modo sconclusionato [tm] di affrontare il tuo titolo "Beached Whale" - non lasciare che tutto ti travolga. Impara, cresci, rallegrati della perversità della realtà e del fatto che alcuni strumenti funzionano abbastanza bene per la maggior parte del tempo, ma che alcune stranezze della creazione incontrate meno comunemente sono sempre in attesa di rendere la tua giornata interessante.

Utilizzare tutti gli strumenti quando / se necessario.
Godere!

Dipende dal tuo particolare lavoro, dalla tua portata e da quanto sei disposto ad andare in uno sforzo di risoluzione dei problemi (la tua passione, per citare il signor Tony Stewart :-) Un aspetto del mio lavoro di supporto tecnico è la risoluzione dei problemi di bus di campo / comunicazioni di dati. Potrei semplicemente controllare il cablaggio rispetto al manuale / ai documenti del fornitore e scrollare le spalle se non funziona. Oppure posso collegare un oscilloscopio e provare a capire cosa sto guardando. Se questo è il tuo approccio, è molto utile capire il funzionamento dei "componenti aggregati" e gli effetti della lunghezza d'onda su una linea di trasmissione. Tale conoscenza (con un po 'di esperimento / calibrazione) mi permette di indovinare, quanto del glitching / overshooting che posso vedere sul campo di applicazione è dovuto alla larghezza di banda limitata delle mie sonde, quanto è effettivamente presente sulla linea, a in che misura e '

Bene, credo che tutte le risposte sopra di me dovrebbero già aprire la tua mente, ma non posso resistere a rispondere anche dal momento che sono anche laureato in Ingegneria Elettrica

Non conosco gli altri, ma poiché il mio lavoro è incentrato sulla produzione anziché sulla ricerca, ogni volta che otteniamo quei parametri che causano problemi (come un sistema instabile in un circuito analogico o un filtro difettoso), lo sostituiamo dopo aver effettuato il processo- errore o ricerca da un'altra documentazione invece di calcolare il sistema di trasferimento. Forse è perché l'unica cosa che conta sono i risultati finali e nessuno sembra preoccuparsi del sistema di trasferimento.

Mi ripeto ancora, è quello che mi è successo e non conosco l'altro, senza offesa.

Questi parametri vengono utilizzati in engg alta tensione. per la progettazione di generatori di tensione ad impulso - fino a 20 MV. Le tensioni di impulso vengono utilizzate per testare la forza degli isolanti. Simula anche i fulmini e studia l'effetto del lampo su vari sistemi.
I generatori di impulsi a bassa tensione vengono utilizzati anche per la generazione di segnali digitali.